3×80m連續(xù)鋼桁梁拼裝線型控制

李增

（中鐵十四局集團第三工程有限公司，山東濟南 272000）

1 工程概況

陜西合銅高速公路水蘇溝大橋位于陜西省渭南市白水縣境內(nèi)，大橋跨越水蘇溝，最大高差80余米，溝寬約500m。主橋為3×80m鋼桁-混凝土組合梁，下部結(jié)構(gòu)為薄壁空心墩，采用上承式三角形無豎桿鋼桁梁，節(jié)間長度8m，寬度6.7m，中心高度7.2m。線路設(shè)計橫坡2‰，左右桁高差13.4cm；縱坡5‰，設(shè)計有豎向曲線；3跨連續(xù)鋼桁梁預(yù)拱度設(shè)置分跨單獨設(shè)置。

2 拼裝線型控制方案

在橋位11～14#墩之間設(shè)置52m長拼裝平臺，設(shè)置滑道、臺架及拼裝龍門吊。鋼桁梁在臺架上拼裝成桁片后吊裝至滑道上組裝成桁架?；篱L度50m，間距6.7m，設(shè)置在主桁下方，與桁架中心線對齊設(shè)置。

線路橫縱坡、線路豎曲線和鋼桁梁預(yù)拱度對鋼桁梁成橋后的線型起決定性作用。鋼桁梁成橋以后，其豎向曲線和橫縱坡線型已經(jīng)在墊石標(biāo)高設(shè)置時完成調(diào)節(jié)施工，使用相同的豎曲線和縱坡拼裝施工即可，落梁就位后與鋼桁梁拼裝過程的受力相同。在控制線路縱坡時，借助拼裝平臺的滑道得以完成，滑道安裝要滿足設(shè)計的5‰坡度的標(biāo)準(zhǔn)[1]。

鋼桁梁的拼裝曲線受線路豎曲線和鋼桁梁預(yù)拱度的直接影響，從控制桁片組裝線型、設(shè)置臺架桁片拼裝預(yù)拱度和加工桿件長度調(diào)整預(yù)設(shè)預(yù)拱度等三個方面著手，確保成橋曲線與鋼桁梁拼裝曲線完全相同，達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

3 計算預(yù)拱度

該橋的主要形式為三跨連續(xù)鋼桁梁，在設(shè)置預(yù)拱度分跨時按照以下公式完成設(shè)置工作，即：y=0.5A×[1-cos（X/L×2π）]。A代表每跨的跨中恒載撓度+0.5倍活載撓度，X代表與支座的間距，L代表跨徑。使用模型計算以后，得出的各跨跨中預(yù)拱度A值的具體情況見表1。

表1 各跨預(yù)拱度具體情況 單位：mm

該橋的施工周期比較長，環(huán)境溫度變化非常明顯，采取溫度校正的方法來控制鋼桁梁預(yù)拱度的溫度效應(yīng)，使最終的預(yù)拱度滿足設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。在施工的過程中，以拼裝溫度和預(yù)計落梁溫度為基礎(chǔ)，合理選擇表2中的修正值來科學(xué)修正預(yù)拱度，表2中的修正值代表溫度降低時每跨預(yù)拱度需要增加的劑量，并按計算公式得每個節(jié)點對應(yīng)的設(shè)計預(yù)拱度值。在夏季拼裝施工時落梁的溫度為15℃，平均天氣溫度為35℃，在修正預(yù)拱度時按照溫差20℃施工，最終獲得的拼裝控制預(yù)拱度跨中值為10.3cm，如表3所示。

表2 溫度變化對預(yù)拱度修正

4 線型控制的方法

4.1 控制橫坡度與縱坡度

在控制拼裝時的橫坡高差時需要嚴(yán)格管控兩條滑道的頂部設(shè)計標(biāo)高，外側(cè)滑道要比內(nèi)側(cè)滑道低13cm左右。設(shè)置5‰的縱坡在滑道縱向位置處，與線路縱坡保持一致，使成橋縱坡與拼裝縱坡保持相同的狀態(tài)。

表3 第七跨（6～7#墩）預(yù)拱度計算

4.2 桿件加工預(yù)設(shè)預(yù)拱度

以表3的控制預(yù)拱度來繪制預(yù)拱度曲線，在設(shè)置鋼桁梁出廠預(yù)拱度時，要及時調(diào)整鋼桁梁的桿件長度。鋼桁梁的斜桿長度和下弦桿保持不變，在設(shè)置出廠預(yù)拱度時，通過調(diào)整上弦桿的長度得以實現(xiàn)。

4.3 臺架桁片拼裝預(yù)拱度

（1）設(shè)置臺架。在臺架上完成鋼桁梁拼裝施工，桁片的長度為16m，整體起吊至滑道上對接形成桁架。臺架長48m，寬1.5m，間距7m。使用I20工字鋼焊接臺架，使用膨脹螺絲將底部與地面混凝土錨固結(jié)實，使用水準(zhǔn)儀檢查臺架安裝時的頂面標(biāo)高，使其與頂面保持在相同的水平面上。

（2）拼裝桁片。在拼裝桁片時，使用墨線將桁片的外輪廓彈在臺架上，使其對拼裝施工過程中的上弦桿和下弦桿實現(xiàn)科學(xué)的控制。將單根桿件組裝成桁片的過程中，節(jié)間長度要保持在8m左右，上弦桿和下弦桿的間距設(shè)置為7.2m，桿件定位以后，使用水準(zhǔn)儀來檢查桿件的水平高度，桁片與桁面的誤差要控制在3mm以內(nèi)。

（3）設(shè)置臺架拼裝預(yù)拱度。桁片拼裝施工的長度設(shè)置為16m，在設(shè)置拼裝時的節(jié)點間預(yù)拱度值時，要以預(yù)拱度控制值為基礎(chǔ)。

4.4 控制桁片組裝線型

桁片拼裝施工結(jié)束以后，將其吊運到滑道上完成對接組裝施工。在對鋼桁梁拼裝成型曲線進(jìn)行控制的時候，要在拼裝施工的過程中嚴(yán)格管控每一個節(jié)點的標(biāo)高。在調(diào)節(jié)每個節(jié)點的拼裝標(biāo)高時，在滑道上支墊鋼板或者不同高度的滑塊來得以實現(xiàn)。拼裝控制標(biāo)高值為豎曲線高差、控制預(yù)拱度和縱坡標(biāo)高的總和。以第九跨為例進(jìn)行分析，0m位置處的滑道標(biāo)高測量值為888.970m，在7m高的滑塊上支撐該節(jié)點，拼裝控制標(biāo)高值為889.637m，預(yù)拱度值為0，節(jié)點拼裝坡度的標(biāo)高值為889.637m。以889.637m為基礎(chǔ)，對后續(xù)各個節(jié)點的坡度標(biāo)高進(jìn)行計算，控制標(biāo)高值為豎曲線高差、控制預(yù)拱度和各點坡度標(biāo)高的總和，在支墊鋼板和滑塊時，要以實測滑道標(biāo)高與控制標(biāo)高的差值為基礎(chǔ)。第九跨拼裝標(biāo)高的具體數(shù)值詳見表4。

組裝完桁片以后復(fù)核線型的測量結(jié)果，對比設(shè)計線型與測量結(jié)果對線型進(jìn)行調(diào)整，誤差保持在3mm左右時，開始焊接定位，至此拼裝完成鋼桁梁。

表4 第九跨（8～9#）拼裝標(biāo)高控制

5 檢測成橋線型

成橋以后檢測鋼桁梁的線型，設(shè)計線型與成橋線型要基本一致，誤差要控制在4mm左右。

6 結(jié)語

成橋線型和使用過程中的受力情況受鋼桁梁拼裝線型的直接影響，制約著橋梁的安全使用性能。在滑道拼裝施工時，以橋梁設(shè)計的縱橫坡值為依據(jù)，使成橋狀態(tài)與鋼桁梁拼裝質(zhì)量完全相同。在預(yù)拱度的溫度修正完成以后，將落梁和拼裝時產(chǎn)生的溫度差給線型造成的影響降到最小。以成橋預(yù)拱度線型為基礎(chǔ)，科學(xué)調(diào)整桿件加工長度，及時設(shè)置出廠預(yù)拱度，相鄰節(jié)點之間的預(yù)拱度需要在桁片臺架山完成，嚴(yán)格控制桁片組裝過程中的所有節(jié)點的拼裝標(biāo)高，同時做好核查工作，使成橋線型與鋼桁梁拼裝線型相同，使其施工質(zhì)量滿足設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。