大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁技術(shù)分析

吳喜民

（江西省公路工程有限責(zé)任公司，江西南昌 330006）

0 引言

橋梁建設(shè)領(lǐng)域中大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)是最常見的施工技術(shù)之一，此類工程難度系數(shù)大，對技術(shù)及施工人員要求高。為保證橋梁工程能按照計劃進行，需要深入分析大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)要點，為橋梁工程的質(zhì)量與安全奠定基礎(chǔ)。

1 連續(xù)梁拱組合橋梁概述

連續(xù)性梁拱組合橋梁屬于目前橋梁領(lǐng)域的新型發(fā)展方式，因為其具備質(zhì)量水平很高的機器構(gòu)造和配置良好的外形，在如今社會的橋梁項目中獲得了更為廣闊的發(fā)展前景以及重視度。武漢長江大橋作為我國著名的梁拱組合橋梁，不管是在科學(xué)研究以及現(xiàn)實作用方面，都對國家的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義，因為武漢長江大橋的建造也促使國家橋梁行業(yè)的發(fā)展具備更為豐富的成功經(jīng)驗以及事實根據(jù)。利用持續(xù)性的分析研究國內(nèi)外橋梁工程經(jīng)驗積累的前提條件下，廣州丫髻沙大橋以及上海盧浦大橋也達到了自身的建造目標(biāo)，因為越來越多的建筑建設(shè)完成，國家在橋梁建設(shè)領(lǐng)域的技術(shù)水平也在持續(xù)提升，而且一直位居前列。

現(xiàn)如今，國家橋梁建造項目中梁拱橋具有極高的社會地位以及發(fā)展前景，因為其自身良好的力學(xué)性能和機械制造基礎(chǔ)，還有基本構(gòu)造的發(fā)展條件，因此依然屬于目前橋梁建造項目中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于連續(xù)型橋梁而言，這一橋梁體系關(guān)鍵是采用拱肋來承受外部力量，梁拱復(fù)合橋的整體構(gòu)造是利用拱肋以及系梁、橋面、吊橋等構(gòu)成，借助上述環(huán)節(jié)的設(shè)計過程，在基本構(gòu)造上相互協(xié)作，共同承載外部受力[1]。

2 工程案例

某橋梁全長1.1km，該橋梁拱橋完整孔隙跨度為53m ＋116m ＋53m，中間位置的孔隙以及橋拱的混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)是利用2 片拱肋以及主梁構(gòu)成。該工程拱肋呈現(xiàn)圓形，通過纜索裝置把吊桿以及主梁連接在一起。拱腳呈現(xiàn)鋼筋混合構(gòu)造，具備較強的穩(wěn)定性。

3 連續(xù)梁拱組合橋梁技術(shù)

3.1 主梁施工技術(shù)

進行連續(xù)梁拱組合橋梁上部構(gòu)造的主梁施工時，需要遵守施工要求，通常按照“先梁后拱”的順序進行?！跋攘汉蠊啊北闶枪ぷ魅藛T需要先對橋梁進行施工，結(jié)束橋梁施工以后再鋪設(shè)拱肋支架。除此之外，還需要將拱肋支架上安裝橫撐以及斜撐，主要起到穩(wěn)固作用。與此同時，根據(jù)施工設(shè)計要求來澆筑混凝土，如果混凝土的強度以及彈性模量符合設(shè)定要求時便可以停止?jié)仓又惭b吊桿。拆除暫時搭建的支架，結(jié)束梁拱組合施工。一定要考慮到施工時尺寸的掌控，中心點所對應(yīng)的梁高度應(yīng)該在800cm 左右。除此之外，每一個吊桿位置還應(yīng)該設(shè)立15 道隔墻，厚度要求為35cm。

3.2 主拱肋架設(shè)方法

支架的平穩(wěn)性能是最關(guān)鍵的，將會直接影響工作人員的生命安全和項目的進程，所以在安裝支架結(jié)束以后，一定要仔細(xì)檢查驗收，保障支架的穩(wěn)定性。需要檢驗的環(huán)節(jié)有以下幾點：一是支架的規(guī)格大小、間隔距離是否符合設(shè)計要求，保證支架性能發(fā)揮到最大水平；二是仔細(xì)檢查支架連接位置的穩(wěn)定性，這是極其關(guān)鍵的一步；三是檢查支架安裝時是否根據(jù)設(shè)計要求和橫梁以及模板密切結(jié)合在一起；四是檢驗施工過程是否根據(jù)要求設(shè)立保護措施，例如警戒線、隔離網(wǎng)、安全通道等，保證施工安全性；五是檢驗夜間設(shè)備是否可以正常施工，假如發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)該盡快解決，避免阻礙項目的運行。

3.3 吊桿張拉力優(yōu)化

吊桿張拉施工時，需要控制吊桿號的一致、吊桿運動方向的對稱以及張拉力的一致。在進行張拉過程中，必須一次成功。可是在實際施工時，一次性拉力的難度很高，并且張力較大會破壞混凝土的結(jié)構(gòu)。所以，在施工過程中，經(jīng)常使用劃分等級、劃分層次的方法來進行。因為張拉力在集體施工時會持續(xù)改變，所以在進行施工以前需要研究吊桿張拉力以及橋梁構(gòu)造受力的數(shù)值，便于盡快調(diào)節(jié)吊桿的平穩(wěn)性以及使用周期。因為要選擇最適宜的吊桿張拉施工工序，首先要簡化吊桿模型，進行計算時一定要采用合理的軟件來給幾何模型的建設(shè)創(chuàng)造前提條件。吊桿張拉的施工程序不一樣，所對應(yīng)的應(yīng)力也會不同。因此，此次試驗明確了四種不同吊桿張拉順序，有序進行計算，如表1所示，為吊桿的張拉順序和所相對的應(yīng)力。

表1 張拉順序與之對應(yīng)應(yīng)力

通過分析表1 中的各項數(shù)據(jù)可以得知，從張拉力的變化而言，順序二最小，其他順序的張拉力都比較高。因此，在進行施工過程中一定要遵守1、3、5、7、2、4、6 的順序來施工?？墒牵捎趯嶋H施工的項目不一樣，吊桿的張拉順序也會改變。歸根結(jié)底便是因為吊桿的數(shù)量受到改變，每一座橋梁的基本構(gòu)造也不相同。對此而言，在明確橋梁吊桿的張拉順序過程中，需要先進行模擬施工，明確最合適的張拉順序，接著進行具體施工。

3.4 支架預(yù)壓

支架以及模板的環(huán)節(jié)都結(jié)束以后，就能夠開始預(yù)壓施工，按照橋梁的真實重量設(shè)立對應(yīng)的施工方案，分階段分層次來進行。預(yù)壓工作完成以后，還要利用彈性形變試驗以及非彈性形變試驗所得出的試驗數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)模板的預(yù)期拱度數(shù)值，保障其達到施工預(yù)期目標(biāo)。支架增加荷載需要分階段來進行預(yù)壓，首次加載60%，然后加載80%，第三次加載100%，最后加載120%。加載時一定要科學(xué)、合理，嚴(yán)禁出現(xiàn)荷載偏壓的現(xiàn)象。施工過程中，需要加載和測量工作同時進行，支架的變形數(shù)值達到最高，才可以進行后期荷載施工。設(shè)計方案中，支架沉降量的最高限制17mm，加載時沉降一定要控制在17mm 以內(nèi)，假如超過這一數(shù)據(jù)，就必須要盡快分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因，處理結(jié)束以后才可以繼續(xù)進行后續(xù)工作[2]。

4 連續(xù)梁拱組合橋梁上部結(jié)構(gòu)施工問題

我國橋梁構(gòu)造以及類型樣式繁多，類型以及構(gòu)造不相同的橋梁所運用到的施工技術(shù)、設(shè)計方案都不相同，都具備自身的特點以及發(fā)展方向。因為連續(xù)梁拱組合橋梁的跨度比較大，會促使橋梁自身發(fā)生不一樣的內(nèi)部應(yīng)力。

所以在施工過程中，如果想要根據(jù)施工技術(shù)要求來實地進行施工，一定要準(zhǔn)確研究探討項目開始的時橋梁發(fā)生的形狀變化和內(nèi)部應(yīng)力的主要聯(lián)系。與此同時，因為橋梁發(fā)展的跨度較大，因此材料的質(zhì)量要求也會更高，項目自身的難度也隨之增大。在連續(xù)梁拱組合橋梁項目施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)的問題有以下幾點。

4.1 受力不合理

連續(xù)梁拱組合橋梁因為相比別的橋梁跨度較大，跨度數(shù)值達到其他橋梁的多倍。在具體施工的時，橋梁上部構(gòu)造的施工屬于重要環(huán)節(jié)，通常需要研究分析主拱以及主梁所經(jīng)受的應(yīng)力影響。主拱和主梁都是很可能發(fā)生形狀變化的部分，萬一在實際施工過程中發(fā)生受力不科學(xué)的現(xiàn)象，橋梁的總體構(gòu)造以及受力問題便會受到阻礙，從而減小橋梁的安全性，影響橋梁的平穩(wěn)性。與此同時提高橋梁安全隱患發(fā)生的可能性，出現(xiàn)安全事故，會發(fā)生極其嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，也會阻礙項目的整體運行進程和項目質(zhì)量安全[3]。

4.2 施工不對稱

連續(xù)梁拱組合橋梁從總體結(jié)構(gòu)來分析，屬于相互對稱的橋梁；所以在實際施工過程中，一般需要采取懸臂對稱的方式。由于是對稱施工，主梁必須要和其對稱梁長度相同，并且實際施工過程中需要保持一致。并且，在實際施工時因為施工技術(shù)水平的差異，每一個對稱梁的質(zhì)量問題以及密度大小不可以保障項目的精準(zhǔn)度，并且連續(xù)梁拱組合橋梁的跨度大，造成上部構(gòu)造施工過程中發(fā)生不對稱的現(xiàn)象，使得內(nèi)墩應(yīng)力出現(xiàn)改變，更有甚者會使得橋墩受到破壞，如果情節(jié)嚴(yán)重還會造成橋梁變形、坍塌等事故發(fā)生。

4.3 主拱結(jié)構(gòu)不堅固

連續(xù)梁拱組合橋梁的上部構(gòu)造基本屬于主拱機構(gòu)。最為普遍的主拱構(gòu)造方式為支架法，但是在實際施工時因為程序比較煩瑣，且受到地形影響往往在施工環(huán)節(jié)中將支架安裝在主拱上，導(dǎo)致主拱構(gòu)造的總體平穩(wěn)性以及穩(wěn)固性降低，產(chǎn)生極其嚴(yán)重的負(fù)面影響。

4.4 吊桿張拉不合理

吊桿張拉屬于連續(xù)梁拱組合橋梁構(gòu)造項目施工過程中的重要技術(shù)手段。這一方式的施工難度較大，要求工作人員具備很高的專業(yè)能力以及知識理論水平，同時工作人員需要準(zhǔn)確控制拉力的大小，進而把拉力掌控在適宜的范圍之內(nèi)，還需要了解張拉的施工工序?？墒窃诰唧w施工時，上述環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生突發(fā)情況，吊桿拉力的運動幅度較大或者較小，都會阻礙橋梁的受力情況，從而影響橋梁表面的形狀，更有甚者會使得主梁構(gòu)造發(fā)生損壞，影響橋梁的安全性。

5 施工質(zhì)量控制要點

5.1 前期準(zhǔn)備階段質(zhì)量控制

對于大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁而言，在施工之前需要做好施工前期的準(zhǔn)備控制。首先，負(fù)責(zé)材料采購的工作人員要審慎選擇材料供應(yīng)商，既要確保供應(yīng)能力和質(zhì)量等的達標(biāo)，也要在價格層面達到現(xiàn)實性的要求。其次，還應(yīng)做好施工材料的運輸和安裝，在材料運輸方面，相關(guān)的施工單位應(yīng)做好科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計。最后，工作人員還應(yīng)做好鋼結(jié)構(gòu)施工方案以及設(shè)計圖紙等的精細(xì)分析，尤其是相關(guān)的技術(shù)人員務(wù)必要掌握具體的施工要點，以為現(xiàn)實性的穩(wěn)定施工提供有利的條件。

5.2 施工過程控制

在大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工環(huán)節(jié)，要想切實地保障施工質(zhì)量，在焊接施工之前通過電動鋼絲砂輪等設(shè)備對焊接接頭坡口等部位做好打磨清理，且應(yīng)做好烘干等處理。根據(jù)實際情況做好速度的把控，保障焊接質(zhì)量達標(biāo)。

同時,在受力不合理問題處理中，需要做好支架安裝精度的控制，同時考慮主拱的受力參數(shù)調(diào)整結(jié)構(gòu)下放速度，保證主拱的平穩(wěn)性。在施工不對稱問題處理中，應(yīng)當(dāng)采用全站儀做好施工測量，明確結(jié)構(gòu)吊裝點，且安裝對接時安排作業(yè)人員在現(xiàn)場對接，采用對講機與吊裝師傅確定施工位置；此外,針對主拱結(jié)構(gòu)不堅固問題操作時，需要查看基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力是否達標(biāo)，而后對主拱連接位置檢查，查看螺栓等結(jié)構(gòu)實施是否連接穩(wěn)固，進行精確調(diào)節(jié);在吊桿張拉階段按照張拉順序與之對應(yīng)應(yīng)力指標(biāo)進行調(diào)整參數(shù)[4]。

5.3 工程驗收階段的質(zhì)量控制

橋梁鋼結(jié)構(gòu)完畢以后，對其施工效果進行檢查和驗收，通常應(yīng)由專業(yè)的技術(shù)人員進行。檢查過程中發(fā)現(xiàn)的任何問題或是不良情況應(yīng)記錄下來，及時匯總上報給上級管理部門。上級管理部門應(yīng)就給出的檢驗結(jié)果進行綜合的分析，以在現(xiàn)實性的條件下做出有效的調(diào)整。橋梁鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的處理，由專業(yè)的技術(shù)人員以及監(jiān)理人員驗收，檢查和驗收應(yīng)嚴(yán)格按照既定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)量驗收的具體要求進行[5]。在相關(guān)人員檢驗以后，后續(xù)監(jiān)理人員還應(yīng)進行再次檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在不良的情況或問題，應(yīng)積極地就具體的問題尋找相關(guān)的原因，以在基礎(chǔ)上進行有效的整改和調(diào)整。

6 結(jié)語

綜合以上探討，對于大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用還要加大力度進行研究，以便掌握橋梁施工中的主要參數(shù)，從而為橋梁項目的開展奠定基礎(chǔ)。本文從主梁施工、主拱肋架設(shè)以及支架預(yù)壓施工等方面對大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)要點進行探討，通常針對受力問題及施工不對稱問題提出相關(guān)的控制措施。但是由于地勢不同，在梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用時質(zhì)量會存在差異性，故而在今后施工環(huán)節(jié)要從技術(shù)方案、施工材料、張拉力度以及施工過程等方面進行細(xì)致分析，掌握更加全面的技術(shù)手段，為橋梁工程建設(shè)奠定基礎(chǔ)。