加劲钢桁梁桥钢梁架设施工控制技术研究

摘要:本文主要讨论钢桁梁桥上部结构施工，在收集和整理国内外相关资料的基础上,对钢桁梁桥的架设施工方法作了较详尽的阐述,并对今后的发展方向提出了看法。

关键词：钢桁梁架设；技术控制；措施

Abstract: this article mainly discuss the upper structure steel truss construction, to collect and arrangement in the domestic and foreign relevant material, on the basis of the steel truss erection method gives a detailed elaborated, and the future development trend of some opinions.

Keywords: steel truss girders set up; Technology control; measures

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1．工程概述

某城际轨道交通工程东江南特大桥桥跨越东江南支流，主桥采用（144+264+144）m加劲连续刚桁梁，主梁全长552m。钢桁梁结构主要由主桁、桥面系、纵向平联、横联及桥门架、梁端压重等组成。主梁平弦桁高18米，中间支点处上加劲弦高36米，平弦采用N型桁式，加劲弦与上弦间仅设吊杆连接。桥梁主梁桁宽为13米。钢梁跨中节间长度为13.2米，边跨尾部四个节间为12.65米外，其余均为13.2米。

2．桥型特点及技术难点

2.1 桥型特点

本加劲钢桁梁桥为目前国内铁路桥梁跨度最大的连续钢桁梁，钢桁梁主墩处设置刚性塔柱，塔柱两侧设置钢桁加劲弦并通过刚性吊杆与钢桁梁连接，整个结构近似悬索桥，造型美观，结构既轻型又具有竖向刚度大、跨越能力强的特点，施工难度大。该桥1/2钢桁梁布置图如图1。

图11/2钢桁梁布置图（单位：mm）

2.2 技术难点

本工程结构新颖，技术复杂，其钢梁架设需要研制起重量大于50t，架设高度不小于40m的架梁吊机，以满足钢桁拱的安装需要。钢梁架设时需采用从两侧往跨中双向架设的方案。两边跨钢梁采用临时支墩半伸臂拼装，临时支墩受力大，且离地面较高（最大高度达50米），自由长度大，且位于水中，存在水下拆除及抗洪问题。中跨钢梁辅以临时拉索全伸臂拼装，悬臂跨度大，需严格控制拉索索力，施工控制难度大，施工工艺复杂，安装难度大。同时为平衡中跨钢梁架设所产生的倾覆荷载，需在钢梁尾端设置较大压重（约765吨/端），布置困难。由于以上困难的存在，使得该工程钢梁合龙工序极为复杂，施工技术难度极大。

3．钢桁梁架设关键技术控制的措施

3.1 主要思路

由于该工程钢梁架设存在很大难度，因此，在架设钢梁时，在主墩与边墩之间搭设钢梁支架，同时在边墩上游侧安装1100t•m大型塔吊。支架系统形成以后，利用塔吊及在钢梁上弦安装的架梁吊机由边墩向主墩逐孔架设，通过主墩后改为悬臂架设(见钢梁架设布置图2)。钢梁跨中合龙后开始附属设施的安装及面漆涂装。

图2钢梁架设布置图

3.2 架梁吊机的选择

根据钢梁的自重，在考虑安全等各种因素后，选择两台70t架梁吊机实施架梁作业，吊重曲线如图3 所示。该架梁吊机具备30m范围内吊重60t的能力，能够完全满足架梁需求。为了进行边墩前3个节间钢梁及后期起吊钢梁，该工程选择1100t•m塔吊，塔吊20m范围内能够满足50t杆件吊装作业，完全满足吊装需求。

图3吊重曲线

3.3 主墩与边墩之间钢梁支架的确定

在边跨处建立临时支墩进行边跨3个节间钢梁的架设和边跨到主墩段的悬臂架设。通过对施工的各个阶段进行分析，得到临时墩的反力包络图如4所示。

图4边跨施工时各临时墩最大支反力（单位：t）

经过计算支架采取支墩A、B、C三种钢管支架形式，钢管桩建立整体模型计算，并考虑风荷载对支架的影响，其荷载组合形式为：横向风荷载+墩顶竖向荷载组合。

临时支墩A 轴线方向有三排φ800钢管桩， 计算可得支架的最大应力118MPa，满足要求。取三个模态对支架进行屈曲分析，结果如下：

屈曲结果可知特征值均大于4，在荷载组合的作用下，支架的强度、刚度、稳定性均满足要求。

临时支墩B采用φ1.2m钻孔桩基础，φ800钢管支架系统，墩顶最大竖向力为628.8t。计算可得支架的最大应力134MPa，满足要求。取三个模态对支架进行屈曲分析，结果如下：

屈曲结果可知特征值均大于4，满足要求。

临时支墩C采用φ1.2m钻孔桩基础，φ1000钢管支架系统，墩顶最大竖向力为1137.4t。计算可得支架的最大应力92.6MPa，满足要求。取三个模态对支架进行屈曲分析，结果如下：

屈曲结果可知特征值均大于4，满足要求。

通过各种荷载组合的计算，选择合理的支架系统，在保证架设安全和施工便捷的情况下，通过优化施工方案创造了一定的经济效益。

3.3钢梁架设拼装的技术控制措施

3.3.1钢梁杆件的预拼

钢梁预拼的主要目的是在预拼场内将钢梁组件拼装成单元体，便于架设时在高空对接，减少高空吊装次数，由上、下弦的拼接板或填板应在预拼场内预拼完成。钢梁预拼设置有专门的预拼台座。预拼时要按照单元组拼图、钉栓图、清查杆件编号和数量。在基本杆件上标出钉栓长度区域线，起吊重心位置和单元重量。钢梁预拼及安装冲钉：冲钉材质可用35号碳素结构钢或不低于35号钢制作，并经过热处理后方能使用。冲钉圆柱部分的长度应大于板束厚度。冲钉使用多次后，更换因磨耗直径偏小的冲钉。设计图纸显示主桁设置上拱度，其设置方法是：伸长或缩短上弦节间长度，而下弦节间长度保持不变，伸长或缩短值在上弦拼接板的拼缝中变化，上弦杆与腹杆的系统线仍交汇于节点中心。据此在预拼主桁上弦节点板时，必须认真仔细，查找拼接节点板钢印号与图纸相对应，同时检查节点板系统线和节点板或填板的孔距与设计图纸相同，才能进行预拼工作。

3.3.3钢桁梁拼装

钢桁梁拼装顺序除按施工设计文件办理外，还应注意吊机锚钩及吊臂的回转、起吊能力和最大吊距。杆件拼装应有序进行，钢梁拼装应遵循先主桁后桥面联结系、先下后上、先装杆件不妨碍后装杆件的拼装、尽快将桁架闭合等原则进行。拼装过程中关键技术控制措施如下：

（1）对钢梁边跨侧进行配重，满足架设抗倾覆要求，保证钢梁顺利向前推进。

边墩即将上主墩时，在端横梁及前三节间下弦杆内灌注混凝土，此时边跨压重约350t，施工时按六级风考虑。

此时倾覆系数： ；满足要求。

钢梁过主墩到合龙段施工期间及时在尾部区域加载415t外部荷载进行压重。边跨共压重约765t。

主梁抗倾覆系数： ；满足要求。

（2）设置临时拉索

经过计算，当吊机在主跨第六个节间架设上加劲弦时，上加劲弦竖杆应力已达到354MPa，超过允许应力值。经研究决定，在中跨加劲弦第三节间对称张拉一对临时拉索，以改善加劲应力过大问题。在第三节间设临4根时拉索L1（拉索预拉力250t/单根）及在中跨加劲弦第五节间设临8根时拉索L2（拉索预拉力225t/单根）。

（3）建立有效监控机制，对钢桁梁控制杆件应力、线形；钢桁梁杆件温度场；L1、L2拉索应力；临时支墩应力、沉降和变位等项目进行及时准确的测量和监控，随时判断安装质量，及时下达下一步操作指令。在钢梁监控过程中，悬臂拼装时出现钢梁架设前端下绕量大于理论量15mm，通过改用直径大0.1~0.2mm冲钉以及增加拼接冲钉总数10%左右，并在钉群中间处先要入冲钉，然后在钉群周边打放冲钉，经过四个节间的逐步调整达到预拱度要求。

3.3．6钢梁合龙

钢梁合龙时先进行钢梁中跨合龙，再进行钢梁加劲弦合龙。

钢梁中跨合龙时先合龙下弦杆，再合龙上弦杆，然后合龙斜杆，所有主桁杆件闭合后，安装横梁及下平联、纵梁。通过起落梁使主梁左右上下弦杆达到同一高度后，对上下弦钢梁中线偏差，各合龙口相对高差及节间距离分时间段进行准确测量并对偏差进行调整。合龙偏差调整符合要求后，按照步骤依据指令进行合龙点穿销工作。待弦杆圆孔销栓全部穿好后，再进行斜杆合龙，斜杆时不能直接闭合，通过采用两悬臂端挂设滑车组斜向对拉调整到位。销栓穿入后及时带上螺母旋紧。

通过张拉装置及类似跨中合龙调整的方法将加劲弦左右两点进行合龙，此处不再赘述。

图5加劲弦合龙状态示意图

4．结 语

本钢桁梁施工按照钢梁制造、场地预拼、现场架设拼装三大工序进行组织安排，依据相关设计、施工技术标准，制定了合理的施工工艺并在现场实际操作中严格执行。这三大工序中尤以现场架设拼装周期长，工序繁杂，安装精度难于控制，为了确保钢梁顺利架设，有针对性的对施工关键技术进行行之有效的控制。最终合龙轴线偏差7mm、相对高差3 mm、里程偏差10 mm，从而保证了整个工程的施工质量，带来了良好的经济效益和社会效益，为同类型的桥梁施工积累了经验。

参考文献：

[1] 高速铁路桥涵工程施工质量验收标准.TB 10752-2010.北京：中国铁道出版社2011

[2] 客货共线铁路桥涵工程施工技术指南.TZ 203-2008.北京：中国铁道出版社2009

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。