大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工技術(shù)分析

劉雷

摘? 要：大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁是公路橋梁建設(shè)中必不可少的重要部分，隨著我國(guó)交通網(wǎng)路系統(tǒng)的完善和大跨度橋梁建設(shè)數(shù)量的增長(zhǎng)，施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)得到了進(jìn)一步積累和提高。文章對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并總結(jié)了常用的幾種施工技術(shù)，為橋梁的高質(zhì)量建設(shè)提供一些參考。

關(guān)鍵詞：大跨度;鋼結(jié)構(gòu)橋梁;施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445.4? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）07-0148-02

Abstract： Long-span steel structure bridge is an essential part of highway bridge construction. With the improvement of traffic network system and the growth of the number of long-span bridge construction in our country， construction experience and technology have been further accumulated and improved. In this paper， the characteristics of long-span steel structure bridges are analyzed， and several commonly used construction techniques are summarized to provide reference for the high-quality construction of bridges.

Keywords： long span; steel structure bridge; construction technology

1 概述

基于我國(guó)各地區(qū)大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)的國(guó)情，政府對(duì)基礎(chǔ)交通建設(shè)也投入了大量的資金，公路交通建設(shè)也得到了飛躍的發(fā)展。在建設(shè)現(xiàn)代化交通網(wǎng)絡(luò)的過程中，由于我國(guó)一些地區(qū)環(huán)境條件較復(fù)雜，尤其是西南山區(qū)存在著許多高山、峽谷等地形地貌，大跨度橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目的數(shù)量也逐漸增加，各地的大跨度橋梁相繼建成并正式通車。其中，大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁因其具有良好的剛度和承載力、跨越能力強(qiáng)、外形美觀、抗震能力強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)橋梁建設(shè)中。目前大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工技術(shù)還在不斷深入優(yōu)化中，由于其施工周期長(zhǎng)，在實(shí)際橋梁建設(shè)過程中會(huì)出現(xiàn)一些確定及不確定因素，因此大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建設(shè)仍然具有一定的難度和挑戰(zhàn)性。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)本身具有良好的性能，其自重較輕且有較好的耐久性，鋼材具有良好的韌性和塑性，其抗壓、抗拉和抗剪強(qiáng)度都比較高，抗震性能較好[1]。鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件通常在專業(yè)化工廠按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加工制造，工廠制造出來的鋼構(gòu)件由于工業(yè)化程度較高，因此其結(jié)構(gòu)更加標(biāo)準(zhǔn)、存在的缺陷較少，使用壽命更長(zhǎng)，質(zhì)量更加可靠。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)在工廠加工大大地減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的土地占用，方便施工的進(jìn)行和施工的管理工作。因鋼構(gòu)件提前進(jìn)行預(yù)制及其重量較輕的特點(diǎn)，也有利于構(gòu)件的運(yùn)輸及安裝，可有效縮短工期。鋼材還可以循環(huán)利用，減少建筑垃圾，有效節(jié)約資源，有利于推進(jìn)綠色施工?？傮w來說，鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是自重輕、強(qiáng)度高、承載力強(qiáng)、抗震性能好。

大跨度連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有以下特征：首先，該橋梁是具有固定墩梁的連續(xù)結(jié)構(gòu)形式，墩梁不需要支座進(jìn)行固結(jié)，無需體系轉(zhuǎn)化的工序，減少了施工工序的繁瑣性。其次，該橋梁剛度和承載能力較強(qiáng)，其橫橋向抗扭剛度及順橋向抗彎剛度較大，滿足了大跨度橋梁的受力需求，橋梁承載性能較高、跨越能力強(qiáng)、變形較小，充分發(fā)揮了鋼材料高強(qiáng)度的特性[2]。同時(shí)，雙臂墩或柔性墩的布置大大地提高了大跨度橋梁的抗震性能，利用墩柱的靈活性以適應(yīng)混凝土收縮、預(yù)應(yīng)力、徐變、外界環(huán)境變化帶來的位移，同時(shí)有利于降低墩頂負(fù)彎矩峰值的作用[3]。再次，當(dāng)橋梁的跨度范圍在200～300m時(shí)，與相同跨度的拱橋、斜拉橋相對(duì)比，其施工和易性強(qiáng)、周期較短，具有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。最后，大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的設(shè)計(jì)及造型新穎、美觀，橋梁底下具有較大的空間，橋面上的視野開闊，有良好的景觀效應(yīng)，是具有生命力的橋梁結(jié)構(gòu)形式。

3 大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工技術(shù)

3.1 滿堂支架技術(shù)

一般橋梁施工中使用較多的支架搭設(shè)方法是滿堂支架，滿堂支架法施工可以提供足夠的支撐力和施工平臺(tái)，降低了大型輔助機(jī)械設(shè)備的使用。滿堂支架可以應(yīng)用于橋墩、鋼混疊合梁的現(xiàn)澆施工，并朝著大跨度橋梁的方向突破。但是目前滿堂支架法施工較多地應(yīng)用于小跨徑的鋼桁架拱橋，在施工中借助支架受力更加均衡，在支架平臺(tái)是施工安全性更高，能有效降低施工難度。滿堂支架法適用的環(huán)境有一定的限制，只適用于陸地、水深較淺的河流上的橋梁建設(shè)。

3.2 轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

轉(zhuǎn)體施工技術(shù)是大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工的典型方法技術(shù)，該施工技術(shù)的工藝目前為止已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用頻率也比較高。轉(zhuǎn)體施工法就是將橋梁上部結(jié)構(gòu)拆分成2個(gè)半跨進(jìn)行施工，然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)體合龍的方法。轉(zhuǎn)體施工法先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境選擇適合的位置，利用地形進(jìn)行支架的搭建，然后進(jìn)行拼裝或鋼混疊合梁的現(xiàn)澆，完成非設(shè)計(jì)軸線上轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)工序的施工，然后進(jìn)行橋跨轉(zhuǎn)體施工，利用轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)自身的轉(zhuǎn)體系統(tǒng)將橋跨轉(zhuǎn)至預(yù)定設(shè)計(jì)軸線的位置上，進(jìn)行精準(zhǔn)定位后，再進(jìn)行轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的合龍施工和轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的封固。大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁轉(zhuǎn)體施工方法可以分為三種轉(zhuǎn)體方式，分別是豎向轉(zhuǎn)體施工、水平轉(zhuǎn)體施工、豎向和水平轉(zhuǎn)體聯(lián)合施工。豎向轉(zhuǎn)體施工方法是最早使用的方法，一般適合應(yīng)用于跨越深山峽谷、跨河、平原跨越的橋梁施工。水平轉(zhuǎn)體施工方法多用于梁式橋。豎向和水平向轉(zhuǎn)體聯(lián)合施工的方法結(jié)合了兩個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)，有效進(jìn)行互補(bǔ)，更加適應(yīng)于不同自然環(huán)境條件下的施工，受限制較少。

大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁轉(zhuǎn)體施工具有施工安全可靠、操作方便、設(shè)備較簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，避免了大部分的高空作業(yè)，與其他施工方法相比能有效地縮短工期，節(jié)約成本，同時(shí)不會(huì)對(duì)周圍干線交通產(chǎn)生干擾。

3.3 累積連續(xù)步進(jìn)式移送施工技術(shù)

大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁累積連續(xù)步進(jìn)式移送技術(shù)是我國(guó)首創(chuàng)的技術(shù)，該方法通過在橋址兩側(cè)設(shè)置拼裝平臺(tái)并進(jìn)行不斷地連續(xù)拼裝鋼箱梁，然后科學(xué)合理地在兩個(gè)拼裝平臺(tái)間設(shè)置臨時(shí)支墩，在臨時(shí)支墩上布置頂推的機(jī)械設(shè)備，通過液壓控制系統(tǒng)，進(jìn)行合理有序控制多組頂推機(jī)械設(shè)備的“頂、推、落、回”四個(gè)步驟工況的交替進(jìn)行，首先頂升托起整體梁體，再頂推平移油缸向著前方移送一個(gè)行程，然后將整個(gè)梁段落下，放置在臨時(shí)墩梁上面，再將油缸平移并回縮至原來的位置，至此完成一個(gè)步進(jìn)行程的循環(huán)，接著繼續(xù)下一個(gè)行程的循環(huán)，通過這種過往復(fù)步進(jìn)式的循環(huán)動(dòng)作，最終把所有梁段送到設(shè)計(jì)位置[4]。該項(xiàng)技術(shù)的頂推機(jī)械的選擇十分重要，該套設(shè)備應(yīng)具備頂升、橫向調(diào)整、平移的功能，才能實(shí)現(xiàn)橋梁的方向調(diào)整及移動(dòng)。該方法通過可在順橋向、豎向、橫橋向三個(gè)維度方向驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)的推移裝置和在兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)推移用鋼導(dǎo)梁以及測(cè)量裝置，進(jìn)行循環(huán)施工，同時(shí)對(duì)鋼箱梁頂推的軸線、標(biāo)高、起拱度等進(jìn)行精準(zhǔn)的施工控制。

該方法具有投入低、安全風(fēng)險(xiǎn)小、施工進(jìn)度有保證、自動(dòng)化程度高、施工操作簡(jiǎn)單方便、效率高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于大跨度鋼結(jié)構(gòu)斜拉橋中。

3.4 懸臂架設(shè)施工技術(shù)

目前使用最廣泛的大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工方法就是懸臂架設(shè)施工法，該技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展的相對(duì)成熟、可靠。懸臂施工技術(shù)主要是利用起重機(jī)，一邊進(jìn)行拼裝，一邊慢慢向前推進(jìn)，其中設(shè)備選用移動(dòng)式的剛性腿轉(zhuǎn)臀起重機(jī)。使用懸臂法架設(shè)鋼梁，不必在橋位上搭設(shè)支架進(jìn)行支撐，只需將桿件懸拼在另一個(gè)橋墩上。該方法的優(yōu)點(diǎn)是施工不受河道水流、橋墩高度、季節(jié)、水文條件的影響，對(duì)于通航也沒有太多的影響，使用的輔助機(jī)械設(shè)備和輔助結(jié)構(gòu)較少，施工較簡(jiǎn)便，設(shè)備成本較低。

該方法適用于多跨連續(xù)桁架剛性拱橋，可以大大縮短施工周期。

3.5 纜索吊機(jī)架設(shè)技術(shù)

纜索吊機(jī)架設(shè)法主要是由支承構(gòu)件、纜索、移動(dòng)載重車、起升機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，懸索吊機(jī)架設(shè)法目前較多應(yīng)用于山區(qū)、深山峽谷中的大跨度懸索橋中，也適用于急流和江面橋梁、受通航限制的河流施工，尤其適用于有較大高差地垂直吊裝和運(yùn)輸。

該方法的優(yōu)勢(shì)在于纜索吊機(jī)的安裝拆卸較簡(jiǎn)便，運(yùn)輸方式可以根據(jù)具體情況選擇，而且對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境沒有太多限制。

3.6 架橋機(jī)架設(shè)技術(shù)

架橋機(jī)屬于起重機(jī)范疇，但是又與傳統(tǒng)起重機(jī)有很大的差別。架橋機(jī)須在梁片上縱移進(jìn)行預(yù)制鋼梁的拼裝。架橋機(jī)主結(jié)構(gòu)上設(shè)置可順橋向移動(dòng)的起吊行車，起吊行車上設(shè)置可橫橋向移動(dòng)的起重小車，起重車上設(shè)有可以轉(zhuǎn)向的吊具，可以將鋼梁進(jìn)行轉(zhuǎn)向調(diào)整。

該方法適用于山區(qū)超高凈空鋼結(jié)構(gòu)橋梁的架設(shè)，可以進(jìn)行鋼梁吊裝和橋面板鋪設(shè)等工序。

4 結(jié)束語

總體而言，大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有承載能力和剛度較強(qiáng)、抗震性能好、施工工序較簡(jiǎn)便、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用也越來越多。基于大跨度橋梁的特點(diǎn)及不同地區(qū)的環(huán)境條件，我國(guó)常用的施工技術(shù)有滿堂支架技術(shù)、轉(zhuǎn)體施工技術(shù)、累積連續(xù)步進(jìn)式移送施工技術(shù)、懸臂架設(shè)施工技術(shù)、纜索吊機(jī)架設(shè)技術(shù)和架橋機(jī)架設(shè)技術(shù)等，各技術(shù)都有一定的適用范圍和優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中，應(yīng)該根據(jù)具體施工環(huán)境和橋梁設(shè)計(jì)要求靈活地選擇施工技術(shù)，可以單獨(dú)選擇一種施工技術(shù)，也可以結(jié)合兩種及以上技術(shù)進(jìn)行施工。通過不斷地探索和施工經(jīng)驗(yàn)的累積，以期可以提高大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工水平，促進(jìn)我國(guó)公路橋梁的高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳藝偉，葛桐旭，胡志超.鋼結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展與應(yīng)用趨勢(shì)[J].科技風(fēng)，2017（14）：96.

[2]鄧達(dá).基于BIM技術(shù)的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控研究[D].吉林：吉林大學(xué)，2019.

[3]鄧永華.大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)[J].交通世界，2019（29）：149-151.

[4]楊海軍，杜光輝，冉懿等.大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁累積連續(xù)步進(jìn)式移送安裝技術(shù)研究.安裝，2017（01）：29-30+33.