大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋施工控制技術(shù)分析及應(yīng)用探究

何敏

（鶴山市江粵建筑工程有限公司 廣東鶴山 529700）

0 引言

某大橋主體部分跨度為700m，屬于雙塔雙索面大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋，采用懸臂拼裝施工技術(shù)方案，其箱梁部分采用現(xiàn)澆法施工，因此需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工管理與控制技術(shù)進(jìn)行明確，為橋梁施工的安全性提供技術(shù)保障。相關(guān)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到有限元模型、鋼箱梁焊接技術(shù)和斜拉索制作技術(shù)應(yīng)用的重要性，提升項(xiàng)目施工質(zhì)量控制水平。

1 大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋項(xiàng)目簡(jiǎn)述

某大橋項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模較大，設(shè)計(jì)路線全長(zhǎng)3.86km，其中橋梁長(zhǎng)度在2287m，為跨度焊接鋼箱梁斜拉橋，橋梁車道部分設(shè)計(jì)方案為雙向六車道執(zhí)行國(guó)家一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

施工中主要指標(biāo)如下：設(shè)計(jì)速度為80km/h，橋涵設(shè)計(jì)載荷等級(jí)為公路-1級(jí)，洪水頻率：特大橋1/300，其余橋涵路基1/100，路基寬度均為32m，主橋?qū)挾葹?0m，引橋?qū)?2m，保持其余橋涵與路基同寬。項(xiàng)目建成后，最高通航水位應(yīng)滿足國(guó)家1985高程基準(zhǔn)，實(shí)際數(shù)據(jù)應(yīng)為7.23m，通航凈空為650m×22m，為單孔雙向通航，施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01—2003）相關(guān)規(guī)定。

2 項(xiàng)目施工中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 有限元模型應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)對(duì)該大橋項(xiàng)目施工過(guò)程的科學(xué)合理控制，采用了MIDASCivil軟件構(gòu)建了基于該大橋的有限元模型，相關(guān)模型設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 某大橋主橋有限元模型

模型應(yīng)用過(guò)程中，主梁及橋塔部分均采用了空間梁?jiǎn)卧M，主橋項(xiàng)目共計(jì)規(guī)劃了575個(gè)節(jié)點(diǎn)、656個(gè)單元。實(shí)際施工過(guò)程中，橋梁底部固結(jié)以及橫梁之間均采用彈性方案連接。過(guò)渡墩和輔助墩支座則采用單向支座方式模擬。施工控制技術(shù)應(yīng)用中，邊跨混凝土量支架的單向位移也需要利用支座模擬，模型中，整體坐標(biāo)系以順橋方向?yàn)閄軸，橫向?yàn)閅軸，豎向?yàn)閆軸，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)施工技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)有效模擬，提升項(xiàng)目管理工作能力。

綜合考慮該大橋主橋結(jié)構(gòu)的施工工序，按照實(shí)際時(shí)間進(jìn)程，對(duì)橋梁整體施工進(jìn)行了全過(guò)程管理，項(xiàng)目施工中，一共劃分了153個(gè)施工工況。在有效元施工模型的應(yīng)用中，需要考慮橋梁垂度效應(yīng)對(duì)有限元模型構(gòu)建的影響，需要根據(jù)不同的影響程度，對(duì)模型計(jì)算中的誤差進(jìn)行分析與修正，使得項(xiàng)目施工中的具體參數(shù)與工程項(xiàng)目施工方案相符合。

2.2 鋼箱梁的焊接技術(shù)

計(jì)算主梁項(xiàng)目中無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下的制造線形式保證鋼箱梁焊接施工質(zhì)量的有效方式和重要方法，需要對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)分析。一般情況下，主梁的理論制造線形不需要考慮鋼箱梁制作過(guò)程中的焊接縫收縮、溫度變化等問(wèn)題。焊接技術(shù)的應(yīng)用中，需要重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)應(yīng)用對(duì)橋梁線形與尺寸造成的影響，并且根據(jù)項(xiàng)目施工技術(shù)控制方案，對(duì)相關(guān)參數(shù)做出調(diào)整，使得鋼箱梁的焊接技術(shù)應(yīng)用效果符合項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，提升大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋施工質(zhì)量控制效率。

需要指出的是，該大橋的主橋面縱度為2.8%，其中主跨中心線處于半徑16000m的圓形曲線上。在鋼箱梁的施工與焊接中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)管理辦法進(jìn)行，不僅需要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)控制，也需要對(duì)鋼箱梁段在工廠的預(yù)制進(jìn)行嚴(yán)格要求，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)線形的實(shí)際情況，分割制造各梁段的具體長(zhǎng)度。焊接操作中，應(yīng)保持鋼梁制造基準(zhǔn)溫度為20℃，為施工技術(shù)應(yīng)用提供良好條件。

2.3 斜拉索制作長(zhǎng)度

斜拉索的無(wú)應(yīng)力下料長(zhǎng)度是加強(qiáng)項(xiàng)目施工質(zhì)量控制的要點(diǎn)，需要對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)的管理與控制。具體工作中，應(yīng)關(guān)注斜拉索下料制作標(biāo)準(zhǔn)、斜拉索索力、斜拉張力拔出量等要素，致力于在科學(xué)合理的管理機(jī)制下，對(duì)相關(guān)施工控制技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格要求，使得項(xiàng)目橋梁中斜拉索制作長(zhǎng)度，符合項(xiàng)目施工要求。實(shí)際計(jì)算中，應(yīng)根據(jù)成橋后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對(duì)相關(guān)控制要素進(jìn)行參數(shù)實(shí)測(cè)，考慮到錨具位置、彈性拉伸長(zhǎng)度和重力垂直效應(yīng)對(duì)斜拉索索力的測(cè)量產(chǎn)生影響，因此，需要對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行重點(diǎn)控制，使得計(jì)算結(jié)果具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。

3 大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋施工技術(shù)應(yīng)用結(jié)果

3.1 橋塔

在大跨度焊接鋼箱梁斜拉橋的施工過(guò)程中，為提升項(xiàng)目施工質(zhì)量，對(duì)橋塔施工過(guò)程進(jìn)行了科學(xué)合理控制，分別對(duì)橋塔的上下底部應(yīng)力以及塔頂偏位進(jìn)行了技術(shù)監(jiān)控，并且與理論計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比分析。測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果分析如下：上塔柱的實(shí)測(cè)應(yīng)力值為1.15～6.15MPa范圍內(nèi)，下塔柱實(shí)測(cè)應(yīng)力值 1.57～6.72MPa，與理論值上塔柱-0.13～0.10MPa，下塔柱-0.57～0.22MPa存在一定差異，需要對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行技術(shù)調(diào)整。

3.2 主梁

在該大橋的主橋結(jié)構(gòu)合龍后，對(duì)橋體的主梁高程值進(jìn)行了測(cè)量，促使上下游橋梁的高程數(shù)值滿足施工質(zhì)量控制要求。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)大部分的測(cè)點(diǎn)偏差在40mm范圍內(nèi)，其中預(yù)應(yīng)力混凝土主梁部分的高程偏差在-49～52mm之間，滿足橋梁項(xiàng)目施工質(zhì)量控制目標(biāo)的要求。同時(shí)，在施工技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)部分結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力混凝土梁出現(xiàn)整體偏低的問(wèn)題，需要在施工質(zhì)量控制中對(duì)其提高關(guān)注力度。

3.3 斜拉索

項(xiàng)目施工完成后，對(duì)斜拉索結(jié)構(gòu)進(jìn)行了技術(shù)分析，發(fā)現(xiàn)斜拉索索力實(shí)測(cè)值與理論值之間的偏差較大，相關(guān)人員嚴(yán)格按照施工技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)主跨結(jié)構(gòu)的正式合攏前，對(duì)全橋的索力進(jìn)行了技術(shù)調(diào)整。技術(shù)人員通過(guò)上游和下游橋梁的施工技術(shù)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)梁端索力的有效控制。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)該大橋的橋塔、主梁與斜拉索部分進(jìn)行施工技術(shù)控制，并且在橋梁施工過(guò)程中注重對(duì)安全質(zhì)量的控制，使得項(xiàng)目的使用性能更加完整，相關(guān)結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)值為：橋塔應(yīng)力偏差為-0.13～0.22MPa，主梁各測(cè)點(diǎn)的高層偏差為-33.0～49.0mm；斜拉索索力的平均偏差為4.5%，其最大正偏差和負(fù)偏差均滿足施工技術(shù)控制目標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)良好應(yīng)用效果。