大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋施工控制技術(shù)分析及應(yīng)用探究

何敏

（鶴山市江粵建筑工程有限公司 廣東鶴山 529700）

0 引言

某大橋主體部分跨度為700m，屬于雙塔雙索面大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋，采用懸臂拼裝施工技術(shù)方案，其箱梁部分采用現(xiàn)澆法施工，因此需要對現(xiàn)場施工管理與控制技術(shù)進行明確，為橋梁施工的安全性提供技術(shù)保障。相關(guān)人員應(yīng)認識到有限元模型、鋼箱梁焊接技術(shù)和斜拉索制作技術(shù)應(yīng)用的重要性，提升項目施工質(zhì)量控制水平。

1 大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋項目簡述

某大橋項目建設(shè)規(guī)模較大，設(shè)計路線全長3.86km，其中橋梁長度在2287m，為跨度焊接鋼箱梁斜拉橋，橋梁車道部分設(shè)計方案為雙向六車道執(zhí)行國家一級公路技術(shù)標準。

施工中主要指標如下：設(shè)計速度為80km/h，橋涵設(shè)計載荷等級為公路-1級，洪水頻率：特大橋1/300，其余橋涵路基1/100，路基寬度均為32m，主橋?qū)挾葹?0m，引橋?qū)?2m，保持其余橋涵與路基同寬。項目建成后，最高通航水位應(yīng)滿足國家1985高程基準，實際數(shù)據(jù)應(yīng)為7.23m，通航凈空為650m×22m，為單孔雙向通航，施工技術(shù)標準應(yīng)符合《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01—2003）相關(guān)規(guī)定。

2 項目施工中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 有限元模型應(yīng)用

為實現(xiàn)對該大橋項目施工過程的科學合理控制，采用了MIDASCivil軟件構(gòu)建了基于該大橋的有限元模型，相關(guān)模型設(shè)計如圖1所示。

圖1 某大橋主橋有限元模型

模型應(yīng)用過程中，主梁及橋塔部分均采用了空間梁單元模擬，主橋項目共計規(guī)劃了575個節(jié)點、656個單元。實際施工過程中，橋梁底部固結(jié)以及橫梁之間均采用彈性方案連接。過渡墩和輔助墩支座則采用單向支座方式模擬。施工控制技術(shù)應(yīng)用中，邊跨混凝土量支架的單向位移也需要利用支座模擬，模型中，整體坐標系以順橋方向為X軸，橫向為Y軸，豎向為Z軸，由此實現(xiàn)對施工技術(shù)應(yīng)用的科學有效模擬，提升項目管理工作能力。

綜合考慮該大橋主橋結(jié)構(gòu)的施工工序，按照實際時間進程，對橋梁整體施工進行了全過程管理，項目施工中，一共劃分了153個施工工況。在有效元施工模型的應(yīng)用中，需要考慮橋梁垂度效應(yīng)對有限元模型構(gòu)建的影響，需要根據(jù)不同的影響程度，對模型計算中的誤差進行分析與修正，使得項目施工中的具體參數(shù)與工程項目施工方案相符合。

2.2 鋼箱梁的焊接技術(shù)

計算主梁項目中無應(yīng)力狀態(tài)下的制造線形式保證鋼箱梁焊接施工質(zhì)量的有效方式和重要方法，需要對相關(guān)問題進行重點分析。一般情況下，主梁的理論制造線形不需要考慮鋼箱梁制作過程中的焊接縫收縮、溫度變化等問題。焊接技術(shù)的應(yīng)用中，需要重點關(guān)注技術(shù)應(yīng)用對橋梁線形與尺寸造成的影響，并且根據(jù)項目施工技術(shù)控制方案，對相關(guān)參數(shù)做出調(diào)整，使得鋼箱梁的焊接技術(shù)應(yīng)用效果符合項目設(shè)計要求，提升大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋施工質(zhì)量控制效率。

需要指出的是，該大橋的主橋面縱度為2.8%，其中主跨中心線處于半徑16000m的圓形曲線上。在鋼箱梁的施工與焊接中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)嚴格按照項目施工設(shè)計管理辦法進行，不僅需要加強現(xiàn)場控制，也需要對鋼箱梁段在工廠的預(yù)制進行嚴格要求，嚴格根據(jù)設(shè)計線形的實際情況，分割制造各梁段的具體長度。焊接操作中，應(yīng)保持鋼梁制造基準溫度為20℃，為施工技術(shù)應(yīng)用提供良好條件。

2.3 斜拉索制作長度

斜拉索的無應(yīng)力下料長度是加強項目施工質(zhì)量控制的要點，需要對相關(guān)內(nèi)容進行重點的管理與控制。具體工作中，應(yīng)關(guān)注斜拉索下料制作標準、斜拉索索力、斜拉張力拔出量等要素，致力于在科學合理的管理機制下，對相關(guān)施工控制技術(shù)進行嚴格要求，使得項目橋梁中斜拉索制作長度，符合項目施工要求。實際計算中，應(yīng)根據(jù)成橋后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對相關(guān)控制要素進行參數(shù)實測，考慮到錨具位置、彈性拉伸長度和重力垂直效應(yīng)對斜拉索索力的測量產(chǎn)生影響，因此，需要對相關(guān)要素進行重點控制，使得計算結(jié)果具有現(xiàn)實應(yīng)用意義。

3 大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋施工技術(shù)應(yīng)用結(jié)果

3.1 橋塔

在大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋的施工過程中，為提升項目施工質(zhì)量，對橋塔施工過程進行了科學合理控制，分別對橋塔的上下底部應(yīng)力以及塔頂偏位進行了技術(shù)監(jiān)控，并且與理論計算值進行了對比分析。測量數(shù)據(jù)結(jié)果分析如下：上塔柱的實測應(yīng)力值為1.15～6.15MPa范圍內(nèi)，下塔柱實測應(yīng)力值 1.57～6.72MPa，與理論值上塔柱-0.13～0.10MPa，下塔柱-0.57～0.22MPa存在一定差異，需要對相關(guān)參數(shù)進行技術(shù)調(diào)整。

3.2 主梁

在該大橋的主橋結(jié)構(gòu)合龍后，對橋體的主梁高程值進行了測量，促使上下游橋梁的高程數(shù)值滿足施工質(zhì)量控制要求。經(jīng)過現(xiàn)場勘測，發(fā)現(xiàn)大部分的測點偏差在40mm范圍內(nèi)，其中預(yù)應(yīng)力混凝土主梁部分的高程偏差在-49～52mm之間，滿足橋梁項目施工質(zhì)量控制目標的要求。同時，在施工技術(shù)應(yīng)用過程中，發(fā)現(xiàn)部分結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力混凝土梁出現(xiàn)整體偏低的問題，需要在施工質(zhì)量控制中對其提高關(guān)注力度。

3.3 斜拉索

項目施工完成后，對斜拉索結(jié)構(gòu)進行了技術(shù)分析，發(fā)現(xiàn)斜拉索索力實測值與理論值之間的偏差較大，相關(guān)人員嚴格按照施工技術(shù)應(yīng)用標準，對主跨結(jié)構(gòu)的正式合攏前，對全橋的索力進行了技術(shù)調(diào)整。技術(shù)人員通過上游和下游橋梁的施工技術(shù)控制，實現(xiàn)對梁端索力的有效控制。

4 結(jié)語

綜上所述，對該大橋的橋塔、主梁與斜拉索部分進行施工技術(shù)控制，并且在橋梁施工過程中注重對安全質(zhì)量的控制，使得項目的使用性能更加完整，相關(guān)結(jié)構(gòu)的實測值為：橋塔應(yīng)力偏差為-0.13～0.22MPa，主梁各測點的高層偏差為-33.0～49.0mm；斜拉索索力的平均偏差為4.5%，其最大正偏差和負偏差均滿足施工技術(shù)控制目標要求，實現(xiàn)施工技術(shù)良好應(yīng)用效果。