大跨度鋼桁架拱橋施工技術研究

雷勇

【摘要】本文從鋼拱橋結構的特點入手，介紹了適宜鋼桁架拱橋的幾種施工方法，并說明了幾種施工方法在工程中的結合運用，總結了施工過程中的關鍵問題及其應采取措施，對大跨度鋼桁架拱橋施工控制問題進行了分析，供同行參考。

【關鍵詞】鋼桁架拱橋；橋梁施工；施工技術；

引 言

近年來，迫于我國經濟的快速發展和城市立體景觀發展的需要，修建跨江橋梁選用鋼桁架拱橋被廣泛應用，鋼桁架拱橋跨越能力強、承壓能力高和外形剛健穩固，大跨度的鋼桁架拱橋必然隨著我國交通建設的迅速發展而得到更快的發展。

一、鋼拱橋結構的特點分析

（一）經濟性能良好

能個節間桿件都能根據受力大小而靈活改變截面和鋼種，大大降低了建設成本，并且加快了施工速度，使工期縮短，桁架結構和網架相比，省下了弦縱向桿件和網架的球節點。桿件多為承受軸向力構件，能充分發揮材料的力學性能。

（二）可以單獨安裝，施工方便

桁架拱橋的單根桿件相對較輕，不需要大型的起吊設備，施工迅速，便于施工高工作業。同磚石，混凝土，木材相比，在受力相同情況下鋼結構自重小，從而可以做成跨度較大和高度較高的結構以及靈活的結構形體。

（三）建筑與結構的設計與功能一體化，使建筑更富有功能化

在鋼結構桁架橋中，橋型雄偉壯觀，外形輪廓柔和，與周邊景觀易于協調搭配，能夠體現現代工業化的風貌。

二、大跨度鋼結構桁架橋的施工工藝

施工方案的選擇主要取決于結構形式。在實際工程中，由于受結構設計特點、橋型布置、自然條件等因素制約，有時需要幾種吊裝方案結合操作。以下是幾種常用的施工方法。

（一） 行走吊機架設法

此種方法具有提升、變幅、回轉、底盤調平、整機前移及錨固的功能。起重機在鋼桁拱上架梁時，上底盤能夠隨拱頂坡度變化保持水平狀態，起吊安裝時穩定性好，利于構件的準確定位和安裝。

（二）浮吊架設法

在河上或海上架設長大橋時，經常會使用到這一方法，在岸邊將整孔橋梁組拼好，然后用浮吊將其吊起，并將浮吊拖曳航運至橋位，將梁在橋臺、橋墩上架設就位。此種方法可以避免大量高空作業。而且對橋址的地形條件和天氣狀況要求也較高。

（三）有支架架設法

此種方法使施工難度減小，結構受力更加明確。適用于小型的跨徑鋼桁架拱橋，天津國泰橋和重慶朝天門大橋都采用了這種方法。大跨徑的鋼桁架拱橋在其邊跨也可以采用臨時支墩進行施工，這種方法可以縮小邊孔的懸臂長度，改善結構的受力。

（四）懸臂架設法

這是鋼拱橋最常用的一種方法，首先在兩邊搭設臨時支墩或臨時支架，用斜拉索或斜拉粗鋼筋將懸臂的拱肋拉住，從拱腳開始，逐漸向拱頂懸拼拱肋節段，直至全橋合攏，其特點是不受橋渡水文條件、通航、流水、墩高和季節的限制，而且其專用輔助結構和輔助設備費用較少。

（五）纜索吊裝架設法

此種方法的特點是吊機安裝、構件運輸比較方便，安全可靠，適用于多種拼裝方式，由橋兩端向中間對稱進行，水平運輸、安裝拱圈節段構件垂直起吊采用纜索吊機進行，在鋼梁支點處設以臨時塔架，在塔架頂用一對或兩對鋼索牽到塔架左右梁段的對稱節點上，當鋼梁伸臂到一定長度時，張拉鋼索或起頂塔架，將鋼梁懸出部分向上提起，借助鋼索的斜拉力，使其安全前拼，此種方法對拱和梁的運輸方式和地點限制少。

（六）斜拉扣掛架設法

此種方法經常采用于單孔的大跨度鋼桁架拱橋，主要是用來改善結構的內力，如在廣西邕寧邕江大橋（312m）施工中開發研究了千斤頂鋼絞線斜拉扣掛法，該方法在設計和施工過程中都有一定的難度，在桁架懸拼架設過程中需要不斷的調整索力，施工、監理的難度也有所增加。

三、施工技術要求

1.制造鋼桁架的材料應符合設計圖紙要求的鋼種、規格等規定，并附出廠材質證明書。

2.鋼材裁切邊緣應整齊，無缺陷，比如毛刺、反口、缺肉等，裁切板件和型鋼的長度不能相差2mm，型鋼剪切線與邊緣垂直度不能小于1.5mm。

3.制成的孔應成正圓柱孔或方圓柱孔，孔緣無損傷不平，并保持光滑。

4.按圖紙要求進行鋼橋的焊接工作，并及時進行檢查，確保焊接的質量，對于不合格的接縫要及時處理，盡快進行補強措施，按規范要求來清理處理后的焊縫。

5.鋼桁架構件成品經檢驗符合要求后，應進行鋼桁架試裝，試裝時，每拼完一個單元，應檢查和調整幾何尺寸，然后再進行下一單元試裝，以免試裝完后難于調整。

6.試裝結束后，按圖紙要求進行組裝，確保焊接質量符合要求。

7.在架設鋼桁架橋前，需先對橋臺高程、尺寸、中心線進行復制，在進水塔和混凝土達到28天的設計強度后再進行。

8.桁架弦桿、腰桿的節點板與桿件焊接處以節點中心為基準留企口且弦桿在不同節點處分別加放不同的焊接收縮余量，以控制焊接應力變形導致構件精度影響。

9.拼裝鋼桁架的標高應符合設計要求，如有間隙，需用M20水泥砂漿把支座底板與承墊之間的間隙墊實。

四、鋼桁梁架設方法在橋梁施工中的應用

宜萬鐵路萬州長江大橋（如上圖）

此橋位于三峽庫區的萬州區城區邊緣，全長1106.3米，是目前國內跨度最大的鐵路橋梁，也是目前世界上同類型跨度最大的鐵路拱橋。大橋主橋采用（168+360+168）米三跨單拱連續鋼桁梁新型結構，其中主跨為360米的剛性拱柔性梁的鋼桁拱橋。

本橋正橋為190+552+190m三跨連續鋼桁系桿拱橋，全長934.1m（包括端縱梁），主橋全寬36.5m，桁寬29m，兩側邊跨為變桁高平弦桁梁，中跨為剛性拱柔性梁的鋼桁系桿拱。拱頂至中間支點高度為142m，拱肋下弦采用二次拋物線，矢高128m，矢跨比1/4.3125；拱肋上弦采用二次拋物線，并于邊跨上弦之間采用R=700m的圓曲線進行過渡，主桁采用變高度的“N”形桁式，鋼桁拱肋跨中桁高14m，中間支點處桁高73.13m，邊支點處桁高11.83m。全橋采用變節間布置，共有12m、14m、16m等三種節間形式，其中，邊跨節間布置為8×12m+14m+5×16m，中跨節間布置為5×16m+2×14m+28×12m+2×14m+5×16m，中跨布置有上下兩層系桿，豎向間距11.83m，上層系桿采用“H”形斷面，下層系桿構造采用“王”形斷面和體外預應力索，鋼結構系桿頂部與拱肋下弦節點相連接，下層體外預應力索錨固于節點端部。

結 語

盡管鋼桁架拱橋也有自身的缺點和局限，但在如今依然是一種很有競爭力的方案，隨著實踐的積累，鋼桁架拱橋的設計理論和施工方法也將趨于完善，跨越能力也會不斷提高，相信在以后會有越來越多的方案傾向于這種橋型。

參考文獻

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