斜拉桁架橋施工技術探析

李晨晨

（邢臺路橋建設集團有限公司，河北 邢臺 054000）

0 引言

以桁架作為上部結構承重構件的橋梁被統(tǒng)稱為桁架橋，斜拉桁架橋是此類橋梁中應用較為廣泛的一種。在斜拉桁架橋施工中，桁架是關鍵工序，為加快施工速度，通常采取預制桁架，運至現(xiàn)場以吊裝的方法就位。本文對斜拉桁架橋施工關鍵技術進行分析。

1 工程概況

某橋梁工程全長346.5m，該橋的設計荷載為汽車-20級，掛車-100級。主橋的中跨與邊跨為預應力混凝土桁架式斜拉連續(xù)梁，引橋為簡支箱梁，主墩采用的是墩梁固結的結構，為滿足結構自由伸縮的需要，全橋共布設3道伸縮縫。

2 斜拉桁架橋施工技術

2.1 桁架預制

2.1.1 構件底座

（1）為使預制的構件滿足標準的精度要求，應在預制場內依據(jù)1∶1的大樣對構件放樣，比對桁架桿件并做好標識。構件預制的過程中無需考慮預拱度，安裝時，可以通過接縫設置預拱度，具體數(shù)值按吊裝節(jié)段測量數(shù)據(jù)經計算后予以確定。放樣時，可在預制場內選取固定點，以此作為坐標原點，構建平面坐標系，隨后由專業(yè)的測量人員，利用全站儀在混凝土面板上測放出各個節(jié)點的坐標。測量過程中，為防止溫差引起測量誤差，應避開高溫時段，選擇上午氣溫較低時開展放樣工作，用校驗合格后的鋼尺檢查節(jié)點的間距，看是否與設計要求相符。當各節(jié)點的坐標測放完畢后，用墨線連接相鄰節(jié)點，這樣便可將用于桿件計算的軸線測放好，以備后續(xù)使用。

（2）桁架底座的制作精度與工程質量密切相關，所以確保精度達標尤為重要。墨線的粗細程度會對桿件的計算結果有所影響，因此，彈出的墨線粗細應不超過0.5mm[1]。為實現(xiàn)這一目標，可在測量放線時，將墨斗內拉出的墨線先空彈一下，降低線上含墨量，并避免在一根線上反復彈線，確保一次性彈好。

（3）制作桿件底座的過程中，應準備好相關的工具，包括鋼尺、三角板、墨線等，以測放好的軸線為依據(jù)，將預制構件的尺寸線放出，隨后建立臨時高程系統(tǒng)，控制預制底座的頂面高程，使構件的計算軸線處于同一平面內。構件的構造線大樣發(fā)出后，便可制作構件底座，先對構造線內的混凝土面板表面做鑿毛處理，以使混凝土更好地接合。選用長短適中的木條，對底座鑲邊，并在中線上釘鐵釘，使其穿過木條，根據(jù)測放好的構件邊線安裝固定。

（4）沿著預制構件底座長度方向，每間隔60cm布設一處底拉桿孔道，在木條上鉆孔，從孔內將PVC管穿過，對底座混凝土澆筑前，用砂漿墊塊對PVC管的中部支墊，確保其牢固，以免移位[2]。當?shù)鬃炷恋膹姸冗_到一定程度后，可對底座頂面進行打磨，使其光滑、平整。

2.1.2 預制構件

（1）材料的品質關系著橋梁整體質量，應嚴格控制材料的品質，制作鋼筋前，檢查材質證明書和試驗室出具的抗彎、抗拉報告，所有資料齊全，方可下料加工。制作時，要確保加工精度與設計要求相符，接頭嚴格按照規(guī)范標準焊接，以單面焊為主。應保證鋼筋下料尺寸精確，預埋件質量與規(guī)范要求相符，位置準確無誤。在特制的吊架下，綁扎主梁的鋼筋骨架，以避免傾倒和扭曲問題的發(fā)生。用電焊的方法連接通長鋼筋。保護層砂漿墊塊要用強度高的混凝土制作，以C50為宜，形狀要方正，通過綁扎的方法固定在鋼筋上，使保護層的厚度達標。

（2）確保預埋件位置的準確性，特別是弦桿相連位置處的預埋角鋼，在確認位置準確無誤后，波紋管與弦桿的鋼筋以焊接的方式相連。使用直徑16mm的圓鋼制作定位標志，做好后，用油漆在上面畫出標線，本工程中，預應力孔道以波紋管成孔，按照50～100cm的間距用定位鋼筋固定波紋管，彎道處應適當加密，以免澆筑混凝土時管道發(fā)生移位[3]。波紋管的坐標偏差應控制在5.0mm以內，用大一個型號的波紋管作為接頭，用膠帶將接頭纏緊，防止漏漿。

（3）在腹桿上預埋鋼板，在桁架安裝時，作為骨架焊接的支撐平臺，對該鋼板預埋時，要用定位鋼筋焊接牢固，以免澆筑混凝土時發(fā)生移位。鋼筋骨架綁扎前，要將預制好的底座表面清理干凈，去除雜物、油污、灰塵等，用鋼管在底座上搭設支架，并在其上綁扎鋼筋骨架，隨后在預制底座上均勻涂刷一層脫模劑，并將支架卸掉。

2.1.3 模板制安

（1）在制作桿件模板時，外模板采用鋼模，勁板由角鋼和鋼板組成，加勁板的縱橫間距按照20cm設置，面板選用的是厚度為4.0mm的鋼板，背枋三維鋼管，直徑48mm，共計2根，拉桿為圓鋼，直徑14mm[4]。模板裝拆由人工完成。加勁板與面板以焊接的方式組成整體，要確保剛度及接縫部位的平整度符合相關規(guī)范要求。

（2）內模為木質模板，幾何尺寸、豎直度要符合設計及規(guī)范要求，桿件斷面張拉槽口用木質模板制作，用螺栓將模板與錨墊板連接固定。腹桿模板按長度方向布設拉桿，共計兩道，間距控制在50cm左右，外側使用斜撐桿固定模板，以澆筑完畢后的桿件斷面作為模板時，應先涂刷脫模劑。

（3）在制作空心板模板時，因高度較小，導致空心部分的空間過小，無法采用常規(guī)的方法制作模板。由于模板與空心板的質量密切相關，經過研究后，最終決定采用兩次澆筑的方法，先澆筑底板，并在內模安裝后，再對腹板和頂板進行澆筑，以確保振搗密實。具體的操作過程如下：安裝空心板外模，將預制墊塊安放在內模底腳，隨后固定內模，并在頂模上鋪設塑料膜，完成腹板和底板的混凝土澆筑。需要注意的是，上述工序要在底板混凝土初凝前完工，拆模時，按照先外后內的順序。

2.1.4 混凝土澆筑

（1）用于桁架預制的混凝土采用強制式拌和機集中拌制，拌和時間應控制在2min左右，拌和好的混凝土顏色應一致，無離析和泌水等質量問題。拌和過程中摻入適量的鋼纖維，提高混凝土的強度。

（2）由于混凝土中摻入鋼纖維，應延長振搗時間，但要避免過振。使用插入式振搗棒對混凝土振搗時，應避免碰觸波紋管，防止彎曲變形。

（3）澆筑桁架桿件時，按照壓腹桿、拉腹桿、上弦桿的順序操作，澆筑完畢后，對混凝土表面找平，使其達到平整、光滑、密實的效果。桁架桿件采用的是高強度混凝土，水泥的標號高，水化熱相對較大，表面水分散失速度快，澆筑后要用塑料膜覆蓋保持，并在初凝后將塑料膜撤掉，再以濕潤的粗麻布覆蓋，灑水保濕，以7d為宜。桁架桿件預制完畢后，應存放60d以上方可使用[5]。

2.2 桁架吊裝

2.2.1 吊裝方案

（1）本工程中，橋梁的結構類型為斜拉桁架，全橋的預制桿件均為細長的桿件，且是按照壓桿設計，導致桿件本身的抗彎性能較差，因此吊裝時必須確保吊點的合理性。桿件起吊過程中所受的正負彎矩最小的位置處即為最佳吊點。由于桿件細長，運輸時要對兩側加以限制，以免桿件扭曲造成混凝土開裂。

（2）斜拉桁架從中間位置處以懸拼的方式逐步向兩岸推進，半跨桁架上下游的節(jié)間數(shù)量為50個，由墩頂箱梁作為起始點位，以懸臂現(xiàn)澆的方式向兩邊對稱施工，一個施工階段為4個桁架節(jié)間，利用兩套纜索吊裝系統(tǒng)負責現(xiàn)場安裝。吊裝過程中，將吊鉤下放至運輸桿件的貨船上，吊起桿件在空中完成翻身后，提升就位，隨后張拉預應力。

2.2.2 安裝構件

（1）用纜索安裝斜拉桁架橋的上部構造，在岸上布設萬能桿件索塔，上下游塔柱的高度分別為68m和76m，主索錨固在錨樁上，上下游分別設置一組吊籠[6]。吊裝時，應嚴格控制桿件的軸線及高程，測量人員用經緯儀對軸線觀測定位，當構件安裝就位后，利用全站儀對節(jié)點坐標加以檢測，該檢測結果可為下一節(jié)段安裝控制提供依據(jù)。

（2）為確保節(jié)點的空間位置準確，應對高程進行有效控制，上弦桿及腹桿的高程可由預制長度及節(jié)點高程予以控制。下弦桿安裝時，用高程數(shù)據(jù)控制高程，安裝前，將水準點轉至主墩的箱梁上，為高程測量提供條件。

（3）對壓腹桿預制的過程中，可在上弦桿的節(jié)點位置設置鋼筋，安裝壓腹桿時，將高程測量標尺牌掛在預埋鋼筋上，利用水準儀觀察該標尺牌，由此能夠測量出桿件的節(jié)點高程。下弦桿安裝時，用塔尺測量自由端的高程。將在現(xiàn)場測得的相關數(shù)據(jù)及時報送監(jiān)控部門，由其負責提供控制數(shù)據(jù)。

2.2.3 吊裝準備

（1）在布置主索時，可將索鞍的軸線向外側移出25cm左右，使桿件就位后偏移一定的距離，隨后利用布設在內側的歪拉收放，調節(jié)桿件的軸線位置?？蓪蜗虻耐崂荚O在下弦桿上，并將千斤繩捆綁在需要歪拉的桿件山，再用一根千斤繩固定，以鏈子葫蘆相連兩條千斤繩，通過收放鏈子對安裝桿件的軸線位置進行調節(jié)。

（2）當下弦桿調節(jié)到位后，可以用吊籠安裝由小角鋼組拼程度而定的臨時橫向聯(lián)系，隨后將下弦桿用鋼絲繩套住，以確保安裝時的相對距離與設計要求相符。下弦桿安裝的過程中，受到壓腹桿的影響，需要使用吊帶，以確保主吊點達到指定位置，保障下弦桿安裝位置的準確性。腹桿預制時，并未預埋吊環(huán)，因此應采用捆綁式的吊裝方法，但由于腹桿與水平方向之間存在較大的夾角，需要通過夾具來防止滑移現(xiàn)象的產生，確保構件安裝的安全性。

（3）在桁架上敷設歪拉鋼絲繩時，需使用到歪拉橫桿。本工程中，用壁厚10mm、直徑219mm的鋼管制作歪拉橫桿，將之分為兩段，以桿件的軸線為基礎。采用臨時固定的方法，將歪拉橫桿固定在下弦桿節(jié)點上，在桿件基本調整到位后掛設歪拉鋼索，在橫桿的端頭加裝用于轉向的滑輪。

2.2.4 吊裝過程

（1）正式吊裝前，先按順序對構件編號，隨后將桿件依次吊裝就位。吊裝壓腹桿時，利用前后吊點緩慢起吊，安裝就位后，以鏈子滑車作為歪拉，對腹桿的軸線位置進行調節(jié)，利用吊點升降調節(jié)高程，達到設計要求后，將壓腹桿焊接在勁性骨架上，通過臨時扣索扣住上節(jié)點。

（2）吊裝上弦桿時，在運輸船上以平臥的方式起吊，通過歪拉調節(jié)上弦桿橫橋向的位置，就位后，穿預應力束，并及時澆筑接縫，待混凝土強度達到設計強度的85%以上便可開展張拉作業(yè)。松開吊點，將臨時纜索拆除。

（3）吊裝下弦桿時，可以借助預埋的型鋼導接就位，以鋼尺控制長度，確保間距符合設計要求，使下弦桿節(jié)點位置準確無誤。通過歪拉的收放調節(jié)軸線，所有壓腹桿、上弦桿及下弦桿全部按照上述方法吊裝就位即可。

（4）當所有桿件全部調轉就位后，便可安裝中跨合龍段，利用主吊點將中跨合龍段吊裝就位，將軸線及高程調整好，焊接連接鋼筋，將主吊點松開，安裝跨中橫梁，澆筑濕接縫混凝土，穿預應力束，待混凝土強度達到設計強度的85%以上，便可開展張拉[7]。

2.2.5 預應力張拉施工

本工程中，預應力筋采用最小抗拉強度值不小于1860MPa的鋼絞線，直徑為15.2mm，錨具為配套設備。張拉施工要點如下：

（1）按設計長度對預應力索下料，通過砂輪機切割，不得使用氣焊切割。單束中的鋼絞線之間不得打絞，每間隔0.5～1.0m，用防水絕緣膠布纏繞。

（2）搭設一個架子，作為預應力筋穿束及后續(xù)張拉的作業(yè)平臺，可由人工直接穿束。對于人工穿束比較困難的情況，則可使用牽引索完成穿束。

（3）桁架預應力為一端張拉，另一端錨固，采用雙控的原則，即張拉力控制為主，伸長量校核為輔，伸長量最大允許偏差為±6%。張拉預應力的過程中，要確保兩片桁架間的預應力對稱、均衡。拉腹桿分為兩次張拉，第一次是在穿束后，第二次是在混凝土強度達到設計強度85%以上。

（4）當預應力張拉完畢后，應及時按照規(guī)范要求壓漿，采用強度等級為M40的水泥漿，水灰比控制在0.4以內。施工前，應做配合比試驗，制備好的水泥漿泌水率應控制在3%以內，為避免壓漿嘴堵塞，應將水泥漿過細篩。正式壓漿前，用空壓機清孔，壓漿時，控制好壓力。壓漿完畢后，采用與桁架標號相同的混凝土及時封錨。

3 結語

斜拉桁架橋作為一種較為特殊的橋型結構，在施工中，應將桁架的預制與安裝作為重點環(huán)節(jié)，預制時，控制好精度，為后續(xù)安裝提供條件。桁架安裝采用吊裝的方法就位，應在保證質量的同時，注意施工安全，避免發(fā)生施工事故，從而圓滿完成施工任務。