鋼結構深化設計中構件分段分節探討

曾貴祥

(貴州橋梁建設集團有限公司，貴州 貴陽 550001)

0 前 言

鋼結構橋梁整體性能良好，具備環保節能、強度優良的基本特點，并且能夠縮減施工空間，顯著提升鋼材料利用率，剩余鋼材具備回收利用的價值，可有效控制建筑垃圾[1]。此外，鋼結構橋梁還具備優良的延展性，可創設足夠安全的環境，抗震效果在行業內處于領先水平，是現代橋梁領域的重要類型。

1 工程概況

本橋建設于整體式路基段，以直線接緩和曲線為主，接入半徑1 100 m的左偏圓曲線。橋梁共設置7聯，左右幅長度分別為1 501、1 486 m，主橋部分采用的是鋼管混凝土桁架拱，橋梁系為鋼混疊合梁。

2 吊塔和扣塔

橋址主要位于山谷處，總體上地勢陡峭、施工區域較為狹窄，考慮到工程成本以及施工效率多方面要求，將交界墩作為吊塔平臺，為之增設扣索錨梁。以萬能桿件為基礎，經拼裝后形成雙柱門式塔，具體如圖1所示。

圖1 吊塔示意圖

塔柱中間區域安裝橫系梁，頂部設置蓋梁，通過焊接的方式得到門式格構柱，增強塔腳穩定性。吊塔安裝于塔頂處，施工中盡可能降低對扣錨系統的不良影響。基于鉸接的方式連接吊塔與扣塔，于塔頂處增設索鞍，以便鋼索順利通過。從施工環境來看，吊裝場地主要位于谷底河岸靠路側，為了不對拱肋的正常使用造成影響，引入橫向移動工藝，由此確保大型纜索吊機運行穩定性，或是將吊點設置在跨中處。在設計主橋安裝方案時，需全方位考慮各類影響因素，為吊裝作業創設穩定環境。

3 主拱圈的加工及安裝

3.1 主拱圈的加工

鋼管混凝土拱橋施工中，鋼管拱圈制作尤為關鍵，此環節也直接決定了施工質量，需為之適配先進設備以及高素質人才，與具備資質的廠家合作。在實際制作中，應以設計圖紙為基準，嚴格控制施工技術，展開全方位的自檢與復檢；結束加工作業后，做好結構表面的防腐工作，同時完成半拱嚙合組拼作業。以三個節段為一個單位逐一預拼，經驗收合格后對其編號，隨后拆為散件，轉移至施工現場并復拼。

以鋼板為原材料，經卷曲的方式形成主拱圈鋼管，要求所用鋼板達到平直狀態，不可出現翹曲、銹蝕等問題。卷管方向需要與鋼板延壓方向相同，得到初始結構后進一步校正。考慮到拱圈弦桿鋼管厚度較大的問題，需要針對鋼板展開Z向拉伸試驗，通過中頻加熱的方式制得拱肋節段。

主拱圈腹桿等桿件施工難度較大，對放樣與下料均提出了較高要求，為滿足弦桿與腹桿之間的連接要求，需遵循1∶1精準放樣原則，精確標記腹桿等結構的具體位置，確定合適的長度下料；以鈑金展開圖為基準，在連接間隙處精確放樣。考慮到構件質量要求，加工單位需要適配高性能切割機等設備，在指定工廠內完成所有桿件的加工作業。

鋼管拱圈制安過程中，需做好吊點開孔作業并增設附屬構件，不可遺漏任何一處[2]。關于鋼管預留混凝土澆筑孔，需在工廠內開好，或是在現場結束拱圈安裝作業后開孔。但值得注意的是，無論何時開孔，經開孔后產生的蓋片均要編號，完成混凝土澆筑作業后再將其蓋上并焊接為整體。確保混凝土澆筑預留孔質量，經焊接后應達到平整光滑的狀態，不可出現漏焊或是死混凝土等問題。

3.2 節段的組拼和安裝

米撐等各類散件要統一運輸至施工區域，首先拼裝成大節段，隨后吊裝。為確保后續吊裝的順利進行，需嚴格遵循相關規定試吊，以確保吊裝系統的穩定性。

主拱圈鋼管安裝工藝尤為關鍵，本工程采用兩岸對稱懸拼的方式，為確保吊裝穩定性，要求吊裝重量控制在160 t以內(不考慮扣點重量)。以單肋吊裝的方式為主，從而完成所有主拱圈節段的吊裝作業。值得注意的是，首先需要吊裝拱桁第一節段，在此基礎上橫向梁片分次吊裝，采取臨時鉸接措施，以便與拱腳穩定連接起來，達到扣掛錨固狀態后再設置米撐[3]。在上述基礎上，即可展開拱桁第二節段的吊裝作業，遵循相同的方式完成橫向兩片的吊裝，基于內法蘭栓接的方式實現與第一節段的穩定連接，增設米撐等附件，調節好各結構標高，通過焊接的方式增強對接鋼板穩固性，最后扣掛錨固。基于上述流程持續吊裝，最終完成所有拱圈節段的吊裝。關于鋼管拱肋的分段拼裝作業，在此過程中易產生對接接頭錯臺的問題，從而對結構承載力造成不良影響，因此，錯臺需控制在0.2倍鋼管壁厚內，同時不超過2 mm。

完成單肋節段的安裝作業后，需要在第一時間拉攬風索，使其達到橫向穩定狀態。扣段結束后，便可在節段間增設橫向米撐，通過焊接的方式提升穩定性。只有在拱圈合龍后方可焊接扣段，且要建立在拱圈標高達到工程標準的基礎上。拱圈接頭部分采用先栓接后焊接的方式，在缺乏米撐結構時，很容易發生橫向變形。以工程實際情況為準，確定是否有必要采取橫向加固措施。在本次鋼結構橋梁施工中，拱圈剪力撐與風撐斜腹桿均使用到高強螺栓連接的方式，從而大幅度緩解高空手工焊接工作量。本次施工中，螺栓均使用M24扭剪型，摩擦系數≥0.55，有效預拉力225 kN。構件表面可不采取噴丸措施，但需要除銹并整平，拼裝等各環節均使用手槍式電動擰緊工具，因此，施工效率得到了顯著提升。

3.3 主拱圈合龍

1)測量拱肋線形是合龍之前的必備工作，需要針對拱圈展開至少24 h的監測，以便獲悉各時間段的溫度情況，分析與懸臂端點撓度所呈現出的基本關系，并將其繪制為曲線。為確保拱圈合龍質量，應在溫度相對穩定的時間段展開，基于工程情況，合龍溫度需控制在15℃～20℃。

2)利用瞬時合龍裝置在短時間內完成主拱圈合龍作業，施工之前需要分析主拱圈線形與位置，合理調整偏差并復核，在合龍過程中遵循雙肋同時合龍的原則。此后，精確測定拱圈所在位置以及線形，以設計規范為指導，利用扣索做進一步調整，在確保無誤后固定合龍裝置，并順利合龍拱圈。

3)控制現場焊接質量，應與工廠焊接完全一致。當結束主拱圈第八節段的安裝后，便要對拱腳處實行封鉸措施。施工中，首先焊定鉸軸，隨后完成弦管接長件的焊接，并焊接外包管，在上述基礎上澆筑拱座預留槽，最終經封鉸后得到無鉸拱。

3.4 松扣與卸扣

做好上述工作后，逐級松扣，此時在自重作用下，空鋼管拱圈將達到無鉸拱狀態。注重松扣流程：從跨中開始逐步向兩側展開，為對稱分索逐級松扣的方式，每放松一級后，均要維持15～20 min，安排專員測量數據并記錄，在確保無誤后進入到第二級放松循環中，持續操作到達最后一級時，應當保留10%的索扣力，結束對拱圈鋼管的澆筑施工且滿足工程強度要求后，即可完全放松扣索。

3.5 鋼管混凝土澆筑

測試各環節施工質量，在無誤后展開上下弦管的澆筑施工，本工程為C60自密實微膨脹混凝土，通過泵送頂升注壓的方式展開。從拱腳處開始，逐步施工至拱頂處，整個過程一次性完成；分析管內混凝土強度，當達到設計值的80%后，便可進入到下一根鋼管的施工作業。

為確保壓注質量，有必要將管內污物清理干凈，同時管壁達到足夠濕潤的狀態，通過泵送的方式注入水泥漿，隨后壓注混凝土，結束此環節作業后，需隨即關閉倒流截止閥。

4 結束語

綜上所述，橋梁鋼結構施工作業中，以鋼結構制作與安裝尤為關鍵，會直接影響到橋梁工程的整體質量。對此，施工人員需要確保鋼結構加工質量，嚴格遵循規范完成安裝作業，推動橋梁工程的開展。

[ID:009136]