鋼橋施工新技術應用探討

宋小偉

中交一公局第一工程有限公司，北京 102205

0 引言

鋼橋是各種橋梁體系特別是大跨度橋梁常見的一種型式。到21世紀以后，鋼橋已經用一種完全嶄新的面貌出現在橋梁界并與預應力混凝土橋梁展開了激烈的競爭，這在一定程度上推動了橋梁工程的發展。由于鋼材是一種性能優越的彈塑性材料，所以在橋梁上使用比較靈活，從板梁橋、桁架橋、拱橋直至大跨度的懸索橋。隨著材質的提高以及焊接工藝和高強螺栓連接的不斷完善，各種受力性能優越、制造架設容易的箱形截面梁也就同時得到了大力的發展與完善。

1 鋼構件的制作

1.1 作樣

根據施工圖制作樣板或樣條的工作叫作樣。利用樣板或樣條可在鋼料上標出切割線及栓孔位置。

一般構件用普通樣板，它可用薄鐵皮或0.3～0.5mm的薄鋼板制作。對于精度要求高的橋梁，栓孔可采用機器樣板鉆制。機器樣板是在厚12～20mm的鋼板上，按照孔眼的設計位置，精確地嵌入經過滲碳淬火處理的鋼質鉆孔套。鉆孔套是旋制的，硬度比鉆頭大。鉆孔套直徑公差只有0.05mm，孔心距公差為0.25mm。鉆孔時將機器樣板覆蓋在要加工的部件上，用卡具夾緊，鉆頭即通過鉆孔套鉆制加工部件上的安裝孔。用樣板鉆出的孔，精度高且規一，并可省出號孔工作。

用2～3cm寬的鋼條做成的樣板叫樣條，它適用于較長的角鋼，槽鋼及鋼板號樣。

1.2 號料

用樣板、樣條在鋼材上把零件的切割線畫出，稱為號料。號料使用樣板、樣條而不直接使用鋼尺，這是為了避免出現不同的尺寸誤差，而使釘孔錯位。號料的精確度應和放樣的精度相同。

1.3 切割

鋼料的切割方法有剪切、焰切、聯合剪沖和鋸切4種。剪切是使用剪切機進行。對于一般剪切機不能剪切的厚鋼板，或因開關復雜不能剪切的板材都可采用焰切。聯合剪沖用于角鋼的剪切。鋸切主要用于對槽鋼、工字鋼、鋼管及大型角鋼，鋸切的工具為圓鋸機。

1.4 矯正

由于鋼材在軋制、運輸、切割等過程中可能會產生變形，因而需要進行矯正。對于鋼板常用輥壓機來趕平，對于角鋼也可用輥壓機進行調直。對于切割后呈馬刀形彎曲的料件，當寬度不大時，可以在頂彎機上矯正。對寬厚大的料件，則要用火焰加熱進行矯正，火焰溫度應控制在600℃～800℃之間。

1.5 制孔

鉆孔的一般過程為：畫線鉆孔，擴孔套鉆，機器樣板鉆孔，數控程序鉆床鉆孔。使用機器樣板鉆孔可以使桿件達到互換使用，但對于不同規格的單構件則不能使用同一樣板來鉆孔，因此設計者應盡量使結構物的設計標準化、模數化、以減少機器樣板的數量、提高機器樣板的利用率。用數控坐標式鉆床鉆孔可達到很高的精度，也可以使工字型桿件的工地栓孔一次鉆成。

1.6 組裝

組裝是按圖紙把制備完成的半成品或零件拼裝成部件、構件的工序。為了保證組裝質量，對組成桿件的各零件的相對位置、相互間的密貼程度以及整個桿件的外輪廓形狀和尺寸，在組拼過程中均要進行檢查。

1.7 焊接

鋼橋采用的焊接方法有自動焊、半自動焊和手工焊3種。焊接質量在很大程度上決定于施焊狀況。焊接時所采用的電流強度、電弧電壓、焊絲的輸送速度及焊接速度都直接影響焊接質量。在焊接前，如無焊接工藝評定試驗，應做好焊接工藝評定試驗，并據此確定焊接工藝。焊接完畢后應檢查焊縫質量。焊縫中主要缺陷有：裂縫、內部氣孔、夾渣、未熔透、咬邊、溢流、燒穿及焊縫尺寸不合規定等。對于所有焊縫均應進行外觀檢查。內部檢查以超聲波探傷為主。

2 鋼橋的安裝

2.1 懸臂拼裝法

懸臂安裝是在橋位上拼裝鋼梁時，不用臨時膺架支承，而且將桿件逐根的依次拼裝在平衡梁上或已拼好的部分鋼梁上，形成向橋孔中逐漸增長的懸臂，直至拼裝至次一墩上。這稱為全懸臂拼裝。若在橋孔中設置一個或一個以上臨時支承進行懸臂拼裝時稱為半懸臂拼裝。用懸臂法安裝時多孔鋼梁時，第一孔鋼梁多用半懸臂法進行安裝。懸臂安裝鋼梁的施工順序一般如下：桿件預拼—鋼梁桿件拼裝—高強螺栓施工—鋼梁縱移—鋼梁的橫移。

2.2 拖拉法架設鋼梁

2.2.1 半懸臂的縱向拖拉

根據被拖拉橋跨結構桿件的受力情況和結構本身穩定的要求，在拖拉過程中有時需要在永久性的墩臺之間設置臨時性的中間墩架，以承托被拖拉的橋跨結構。在水流較深且水位穩定，又有浮運設備而搭設中間膺架不便時，可考慮采用中間浮運支承的縱向拖拉。必須指出的是，船上支點的標高不易控制，所以要十分注意。

2.2.2 全懸臂的縱向拖拉

全懸臂的縱向拖拉指在兩個永久墩之間不設置任何臨時中間支承的情況下的縱向拖拉架梁方法。拖拉鋼桁架的滑道，可以布置在縱梁下，也可以布置在主桁下。縱架中心距通常為2m。當梁拖拉到設計位置后，拆除臨時連接桿件及導梁、牽引設備等。拆除時應先將導梁或梁的前端適當頂高或落低，使連接桿處于不受力的狀態，然后拆除連接栓釘。拆除臨時連接桿件和導梁后，可以落梁。落梁時鋼梁每端至少用兩臺千斤頂頂梁，以便交替拆除兩側枕木垛。

2.3 整孔架設

整孔架設的方法有：用架橋機架梁和釣魚法架梁兩種。用架橋機架梁有既快又省的效果。釣魚法是通過立在前方的墩臺上有效高度不小于梁長1/3的扒桿，用固定于扒桿頂的滑輪組牽引梁的前端到前方墩臺上。

2.4 膺架法拼組鋼梁

在滿布支架上拼組鋼梁和在場地上拼組鋼梁的技術要求基本一致，其工序可分為桿件預拼、場地及支架布置、鋼梁拼裝、鋼梁鉚合或栓合等幾個部分。

鋼梁拼裝完畢后應根據精度要求，經過復測檢查調整后才能進行栓合。鋼梁在支梁上拼裝組合完畢后，可落梁到支座上。落梁方法可用千斤頂在端橫梁下將梁頂起，逐漸拆除節點下木垛，然后落梁到支座上。當落梁高度很小時，也可逐步將節點下木楔放松，使鋼梁徐徐下落。

3 鋼橋的施工控制

3.1 材料檢測

對鋼橋施工所用鋼材、焊條、焊絲、焊劑、涂裝材料和緊固件等需經過外觀檢查，即對產品規格、標記、外形幾何尺寸等直觀檢查出廠合格證，必須符合設計要求和現行標準規定。對批量鋼材應進行材料復合，主要為力學性能和化學成份。

3.2 施工準備

熟悉施工圖及有關文件資料，尤其注意目錄和圖紙的齊全和清楚。對施工現場的地形、土質、地下設施等進行調查研究。

3.3 安裝過程中的質量控制

首先應做試吊工作，宜把相當質量最重構件提到一定高度，試吊一段時間后，對機械設備、工具進行一次實際的考驗；吊裝程序應嚴格按安裝方案進行，不得擅自變動；被吊裝構件在定位固定牢靠后才可將吊車松鉤；每吊裝一構件節段必須測量其標高和坐標，以保證橋梁標高中線位置。如果發現不正確應檢查原因，及時調整；現場安裝焊接除按鋼梁制作質量控制中焊接要求實施外，尚必須按制訂的安裝焊接工藝進行。安裝時都在現場露天作業，有雨應停止安裝。雨后鋼結構構件焊縫處潮濕未干不得施焊；吊裝每一梁段必須控制其偏差在允許范圍內，考慮合攏溫度，使合攏跨距與梁段跨徑相近，并考慮伸縮縫滿足設計要求。

4 結論

隨著橋梁向大跨度發展，鋼橋得到了越來越廣泛的應用。鋼橋面板除了有橋面橋和橋面系的作用外，還作為主梁的一部分發揮作用。由縱肋、橫梁和蓋板三者之間焊接組成的正交異性鋼橋面板因輕質、高強、施工快的優點，己在國內外大中跨度的現代公路鋼橋中得到廣泛的應用。

[1]黃繩武.橋梁施工及組織管理[M].人民交通出版社，北京：2003.

[2]范立礎.橋梁工程(上冊)[M].人民交通出版社，北京：2001.