論某鋼桁架連續(xù)梁橋施工技術(shù)

徐周朝

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550005）

0 引言

近年來，我國(guó)交通事業(yè)蓬勃發(fā)展，公路總里程持續(xù)攀升。公路建設(shè)過程中，沿線經(jīng)常會(huì)遇到溝壑、山川、河流以及湖泊等障礙物，這就需要修建橋梁，確保公路施工順利進(jìn)行。修建橋梁采用鋼桁架，其結(jié)構(gòu)受力情況較為復(fù)雜，建設(shè)過程中會(huì)遇到各種狀況，增加了建設(shè)難度，施工活動(dòng)面臨較高風(fēng)險(xiǎn)[1-3]。建設(shè)大跨徑鋼桁架連續(xù)梁橋，必須全面分析其中的核心技術(shù)，以解決上述問題。該文把某鋼桁架連續(xù)梁橋建設(shè)項(xiàng)目作為研究對(duì)象，全面分析了施工過程中桁架的支撐受力情況，深入研究了所用到的合龍及檢測(cè)技術(shù)，從而為今后這類工程項(xiàng)目建設(shè)提供參考。

1 工程概況

某特大橋梁為鋼桁架連續(xù)梁橋，橋梁主跨為（100+150+100）m=350 m，橋面結(jié)構(gòu)分為左右兩部分，其寬度為44 m。其中，橋面左右寬度各為21.5 m，中間的隔離帶寬度為1 m。

2 施工臨時(shí)支撐及合龍技術(shù)

鋼桁梁的跨徑較大，在橋梁建設(shè)過程中，將其劃分為不同的榀桁架，通過吊裝機(jī)械轉(zhuǎn)移至固定位置，之后采用拼接技術(shù)組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，從而起到臨時(shí)支撐的作用[4]。

2.1 施工臨時(shí)支撐

結(jié)合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案，該項(xiàng)目吊裝榀梁主要分為13個(gè)段落，當(dāng)臨時(shí)支撐上配裝鋼桁梁時(shí)，后者保持簡(jiǎn)支狀態(tài)，臨時(shí)支撐系統(tǒng)為鋼管群樁，共有17 組，每組分為兩排，共有34 排。各種臨時(shí)支架構(gòu)成臨時(shí)支撐系統(tǒng)，因支架類型不同以及在布置方面存在的差異，臨時(shí)支撐被劃分為A 類、B 類。該文計(jì)算分析臨時(shí)支撐系統(tǒng)，主要運(yùn)用了Midas 數(shù)值模擬方法，依照所得分析結(jié)果，對(duì)施工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，滿足實(shí)際需要。

發(fā)揮臨時(shí)支撐作用的A 類型臨時(shí)支架，所承受鋼桁架梁重量分別為1 638 kN 和4 133 kN，分配梁是支撐系統(tǒng)的重要組成部分，由工字鋼I45b 制成，制成系統(tǒng)中鋼管樁所用的鋼管型號(hào)為φ720 mm×10 mm，其模擬結(jié)果如圖1~2 所示。

圖1 臨時(shí)支撐立柱及上部連接正應(yīng)力云圖

通過分析圖1 可知：因鋼桁架重量較大，受其影響，支撐體系立柱處于受壓狀態(tài)，壓應(yīng)力最大值為52.9 MPa，臨時(shí)支撐系統(tǒng)的8 根支架所承受的壓力并不一致，支柱在兩側(cè)對(duì)稱分布，兩側(cè)立柱的壓應(yīng)力數(shù)值大約相差20 MPa。臨時(shí)支撐系統(tǒng)的支架分布具有對(duì)稱性，由于鋼桁架梁荷載組合不具有對(duì)稱性，導(dǎo)致臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)受力不對(duì)稱。分配梁各桿件受到各方面的壓力，分析上圖可發(fā)現(xiàn)桿件所受壓應(yīng)力最大值為9 MPa，桿件相連部位持續(xù)受拉，拉應(yīng)力最高為1 MPa。因支撐結(jié)構(gòu)載荷呈現(xiàn)非對(duì)稱性，桿件連接具有一定的剛性，壓應(yīng)力傳遞方式受到較大影響[5-6]。

通過分析圖2 可知：臨時(shí)支撐立柱受力并不對(duì)稱，導(dǎo)致樁底反力具有顯著非對(duì)稱性，應(yīng)力最小為441 MPa，最大為1 149.3 MPa，受此影響，立柱樁底受力具有非對(duì)稱性。

圖2 樁底反力云圖

B 類型作為臨時(shí)支撐作用的支架，所承受鋼桁架梁重量分別為2 750 kN 和1 514 kN，分配梁是支撐系統(tǒng)的重要組成部分，由工字鋼I45b 制成，制成系統(tǒng)中鋼管樁所用的鋼管型號(hào)為φ630 mm×8 mm，其模擬結(jié)果如圖3~4所示。

圖3 臨時(shí)支撐立柱及上部連接正應(yīng)力云圖

通過分析圖3 可知：受鋼桁架重量及外部荷載的影響，臨時(shí)支撐桿件承受較大壓力，最大值為33 MPa，部分臨時(shí)支撐桿件連接位置存在拉應(yīng)力，最大值為7 MPa。外部荷載具有非對(duì)稱性，導(dǎo)致臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)力具有非對(duì)稱性。

通過分析圖4 可知：樁底反力在432~795 MPa 之間，因?yàn)锽 型臨時(shí)支撐的荷載并不對(duì)稱，所以樁底反力也不具有對(duì)稱性。

圖4 樁底反力云圖

2.2 合龍技術(shù)分析

大跨徑鋼桁架梁橋的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，體形龐大且自重較大，移動(dòng)難度極高，所以在建設(shè)過程中，需要預(yù)制部件，進(jìn)行分節(jié)安裝，最終實(shí)現(xiàn)各段合龍。

（1）針對(duì)預(yù)制節(jié)段高程的有效控制，是合龍技術(shù)控制的重中之重。該工程施工中，為有效控制預(yù)制節(jié)段高程，主要方法是對(duì)臨時(shí)支撐處支點(diǎn)的高度及抬升系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，為降低環(huán)境溫度的不利影響，選擇在溫度最低的時(shí)間段進(jìn)行合龍施工[7-8]。

（2）該工程主要通過分步吊裝的方式實(shí)現(xiàn)合龍。吊裝環(huán)節(jié)需要兩臺(tái)吊裝機(jī)械，一臺(tái)用于吊裝桁架桁片，通過臨時(shí)固結(jié)的方式將各個(gè)桁片連接起來，另一臺(tái)用于剩余桁片及連接桿件的吊裝，當(dāng)?shù)跹b完全部桁片和桿件后，將臨時(shí)固結(jié)裝置與螺栓焊接在一起，實(shí)現(xiàn)合龍。

（3）對(duì)100 t 級(jí)液壓千斤頂實(shí)施調(diào)節(jié)，從而有效控制合龍段精度。頂進(jìn)分橫向頂進(jìn)和軸向頂進(jìn)，前者用于桁片連接精度的控制，后者用于合龍段連接長(zhǎng)度及施工精度的控制。桁架被吊裝至指定位置后，其精度并不符合安裝標(biāo)準(zhǔn)，需采用頂進(jìn)設(shè)備微調(diào)桁架位置，確保各螺栓孔準(zhǔn)確連接。

3 施工監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

提高大跨徑橋梁建設(shè)質(zhì)量，需采用施工監(jiān)測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)各個(gè)施工環(huán)節(jié)[9]。該技術(shù)已成為項(xiàng)目施工中一項(xiàng)必不可少的技術(shù)，監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有桿件內(nèi)力、結(jié)構(gòu)位移量、墩柱沉降以及施工溫度等。

（1）施工監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)對(duì)象是桿件內(nèi)力。當(dāng)桿件內(nèi)力高于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，桿件結(jié)構(gòu)受損，其受力狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。桿件外形發(fā)生變化，應(yīng)變傳感器收到形變信息，由此監(jiān)測(cè)出桿件內(nèi)力，傳感器技術(shù)參數(shù)如表1 所示。該工程設(shè)置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)共計(jì)250 個(gè)，大多數(shù)分布于鋼結(jié)構(gòu)表面。

表1 傳感器技術(shù)參數(shù)

（2）結(jié)構(gòu)位移是指節(jié)段桁架平面位置和高程。有效控制預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)的精確度，監(jiān)測(cè)施工活動(dòng)，針對(duì)平面位置存在偏差及高程的構(gòu)件，需采用糾偏措施，合理控制糾偏量及頻率。采用全站儀準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)構(gòu)位移，其參數(shù)為：測(cè)角精度為1"；測(cè)距精度為±（1 mm+10-6）

（3）在整個(gè)施工監(jiān)測(cè)中，墩柱沉降觀測(cè)屬于主要項(xiàng)目，這類沉降一方面對(duì)拼裝精度產(chǎn)生影響，另一方面會(huì)導(dǎo)致受力狀況發(fā)生變化。若不重視墩柱變形，積累到一定程度后，墩柱會(huì)發(fā)生傾斜，導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。所以，需要布置觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)其沉降情況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)[10]。

（4）施工過程中，需及時(shí)監(jiān)測(cè)桁架及支撐架構(gòu)等部位的問題。建設(shè)鋼桁架連續(xù)梁橋，因其表面存在溫差，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成溫度應(yīng)力，當(dāng)超出承受值時(shí)會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞桿件結(jié)構(gòu)，影響施工質(zhì)量。所以，為避免橋梁結(jié)構(gòu)受到溫度應(yīng)力的不利影響，需對(duì)其溫度進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)論

綜上所述，該文將某鋼桁架連續(xù)梁橋作為研究對(duì)象，通過數(shù)值模擬法，對(duì)橋梁建設(shè)中臨時(shí)支撐體系的受力狀態(tài)進(jìn)行了分析，為控制施工質(zhì)量，具體研究了橋梁合龍及施工監(jiān)測(cè)技術(shù)，所得結(jié)論如下：

（1）因臨時(shí)支撐的受力狀態(tài)存在差異，可將其劃分為A、B 兩類，所承受荷載屬于非對(duì)稱性，因此臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的受力也具有非對(duì)稱性。A 型、B 型支撐分配梁的最大應(yīng)壓力分別為9 MPa、33 MPa，對(duì)應(yīng)的立柱最大應(yīng)壓力分別為52.9 MPa、36 MPa，基底最大反力分別為1 149.3 MPa、795 MPa。

（2）建設(shè)連續(xù)橋梁，合龍技術(shù)至關(guān)重要，須制定并實(shí)施科學(xué)的吊裝方案，采取有效措施控制高程及平面位置，確保橋梁的各預(yù)制分節(jié)精確合龍。

（3）施工監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，有助于提升施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)安全事故，實(shí)行全面的施工測(cè)量，主要是監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、結(jié)構(gòu)位移、墩柱沉降和施工溫度等。