懸索橋鋼桁加勁梁拼裝技術研究

李富強 中交第二公路工程局有限公司

1.工程概況

本文涉及懸索橋位于杭瑞高速貴州省畢節至都格（黔滇界）公路BD-T9合同段。鋼桁加勁梁是該橋的重要組成部分，以主桁、橫梁為主體框架，增設了上、下平聯。主桁架為華倫桁式，其自帶了豎桿構件，主桁高4.5m，中心間距27m。橫梁采取的是桁架結構形式，具體可分為上、下橫梁以及斜腹桿，此部分高度與主桁一致。上橫梁設置為箱型截面形式，除此之外的桿件均為H形斷面。增設了上、下平聯，兩部分結構呈X交叉型，各構件之間采用高強螺栓連接，全橋共劃分為41個拼裝單元。

2.鋼桁梁的拼裝技術

鋼桁梁桿件在工廠集中制作，運輸至橋位拼裝場地后進行拼裝。拼裝場采用混凝土硬化，拼裝臺座采用高度50cm直徑800m的鋼管頂部焊接鋼板制成。

合理的拼裝工藝是確保鋼桁梁整體質量的關鍵，現場拼裝流程：主桁及橫梁平面拼裝→立體拼裝（主桁及橫梁連接）→平聯拼裝→整體調整→高栓連接→質量檢查。拼裝分為臨時拼接和永久拼接兩個階段，其中臨時拼接采用臨時螺栓+沖釘作為連接結構，臨時拼裝要求各桿件單元形成較穩定的定位關系，結束拼裝后全面檢驗，通過幾何外觀測量的方式分析拼裝情況，滿足要求后再利用高強螺栓連接。永久拼接采用高強螺栓作為連接結構。根據設計圖紙高強螺栓緊固方法為扭矩法，即通過控制施工扭矩值對高強度螺栓連接副進行緊固。

桿件的加工及進場順序以及節段的拼裝順序，應與節段吊裝的順序相適應，結束單個節段拼裝后，在兩臺80t龍門吊的協同配合下將成型的鋼桁架轉運存放，再依次完成其它節段的拼裝作業。

2.1 準備工作

受地形及交通運輸條件限制，現場只建設一處鋼桁梁拼裝場。為保證鋼桁梁的順利拼裝，共安裝2臺80t龍門吊和1臺10t龍門吊，2臺80t龍門吊用于片架及桁架的轉運、安裝，10t龍門吊主要用于桿件的轉運?，F場設置固定式拼裝平臺和活動式拼裝平臺。固定式拼裝平臺采用鋼管腳手架搭設，活動式拼裝平臺采用成品移動式腳手架。

2.2 主桁拼裝

確定主桁各桿件軸線，采取的是全站儀放樣的方式，明確軸線具體位置后再使用紅色油漆標識，作為桿件拼裝的基線?，F場設置拼裝支座，以鋼管為原材料經加工制得，并打入膨脹螺栓確保其穩定性。以設計圖紙為基準，利用水準儀檢測支座標高，若存在誤差則及時調整。各桿件吊裝均在龍門吊的輔助下完成。

2.3 橫梁拼裝

各類拼裝桿件要依據特定的流程轉移至拼裝場地，即上橫梁→斜桿→下橫梁。全程均利用龍門吊完成，根據事先設置好的拼裝基準，利用手拉葫蘆靈活調整桿件位置，使其滿足要求。

2.4 立體拼裝

以設計圖紙為基準，明確該主桁和橫梁兩部分的拼裝要求，利用全站儀精確測量后再進行放樣，得到立體拼裝軸線；關于各結構的基線，在測量放樣后使用紅油漆標識。全面檢驗各個拼裝支座標高，針對誤差之處可使用水準儀調整。結束主桁、橫梁兩部分的平面拼裝后，利用龍門吊吊起主桁并使其維持豎直的狀態，調整好誤差后配置反拉裝置，從而達到臨時固定的效果。主桁置于指定的安裝區域，吊裝橫梁使其精準就位，設置連接板，安排技術人員檢驗主桁與橫梁位置，若存在誤差則進行調整，并設置臨時反拉裝置，目的在于提高橫梁穩定性。此后，在確保各結構位置無誤后，將橫梁與主桁連接為整體。

2.5 平聯安裝

平聯也是重要組成部分，具體由桿件和連接板兩部分構成。平聯按照先下平聯后上平聯的順序吊裝，下平聯臨時連接完成后進行上平聯的吊裝。較特殊的是上平聯連接，其必須在現場設置高支座，以滿足拼裝要求。

2.6 拼裝檢查

平聯安裝完成后，進行桁架拼裝精度的檢查。如果出現超差現象則需要進行相應的調整。

2.7 臨時連接

桿件的臨時連接在無日照條件下進行，桿件的臨時連接采用臨時螺栓（M24普通螺栓）和沖釘，每個節點臨時螺栓不得少于節點螺栓總數的1/3，且不得少于3個；沖釘的數量不宜多于臨時螺栓數量的30%，且不得少于2個；臨時螺栓和沖釘應均勻布置。

2.8 高栓連接

（1）高強螺栓及摩擦面的檢驗。高強度大六角頭螺栓連接副應進行扭矩系數、螺栓楔負載、螺母保證載荷檢驗，扭矩系數平均值0.110～0.150，扭矩系數標準偏差≤0.0100。摩擦面的抗滑移系數按規定進行檢驗。

（2）高栓施擰。在鋼桁梁各桿件連接處臨時連接轉換成高栓連接的順序為：先在空余孔內穿高強的螺栓，然后用高強螺栓逐顆替換（拔出1顆臨時螺栓，安裝1顆高強螺栓）臨時螺栓，最后逐顆替換沖釘。在全部連接孔都換成高強螺栓后，進行高強螺栓的初擰、終擰。

高強度大六角頭螺栓連接副的擰緊應分為初擰、終擰。初擰扭矩為終擰扭矩的50%左右。初擰或復擰后的高強度螺栓應用顏色在螺母上標記（初擰后涂紅色，終擰后涂綠色）。終擰后的高強度螺栓應用綠色在螺母上標記。高強度大六角頭螺栓連接副的初擰、終擰在1d內完成。

（3）過程控制。高栓的儲運、檢驗、試驗室以及庫房的建設應滿足要求。高強度螺栓長度l保證在終擰后，螺栓外露絲扣為2～3扣。

大六角頭高強度螺栓施工所用的扭矩扳手，班前必須校正（出庫校正），其扭矩相對誤差應為士5%，合格后方準使用。校正用的扭矩扳手，其扭矩相對誤差應為士3%。大六角頭高強度螺栓擰緊時，應只在螺母上施加扭矩。M24（10.9s）級高強度大六角頭螺栓施工預拉力為250kN。高強度螺栓在初擰、復擰和終擰時，連接處的螺栓應按一定順序施擰，確定施擰順序的原則為由螺栓群中央順序向外擰緊，從接頭剛度大的部位向約束小的方向擰緊。

當不能自由穿入時，該孔應用鉸刀進行修整。修整后孔的最大直徑不應大于1.2倍螺栓直徑，且修孔數量不應超過該節點螺栓數量的25%。修孔前應將四周螺栓全部擰緊，使板迭密貼后再進行鉸孔，嚴禁氣割擴孔。

2.9 節點板位置涂裝

高強度螺栓在安裝完成后，高強螺栓的涂裝與其連接處構造外表面相同，統一涂裝。高強度螺栓擰緊檢查驗收合格后，連接處板縫隙≤0.5mm時，用油漆調制膩子密封處理；縫隙＞0.5mm時，用密封膠密封。

3.鋼桁加勁梁安裝控制特點

3.1 鋼桁加勁梁施工順序

根據懸索橋的工作特性，結構出現變形現象受多方面因素影響，其中安裝順序是主要的影響因素之一。本項目由跨中向兩端對稱安裝，并委托專業的監控單位進行線型及內力檢測。

3.2 鋼桁梁固結

前期安裝時，各節段采取的是臨時鉸接的方式，此后再固結鋼桁梁。根據橋梁結構特點，鋼桁梁是重要的承受結構，其上方鋪設了重量較大的橋面板，若該結構的安裝時間發生在固結前，必須對加勁梁的各節段采取處理措施，即鉸接，此時其無需承擔彎矩；若橋面板安裝發生在固結之后，此時各節段都將承受彎矩。因此，后者存在局限之處，即加勁梁需在原基礎上額外承受更多負荷。

（1）二期恒載等代壓載。結束主梁吊裝后，并要對其執行二期恒載等代壓載，此處采取的是砂箱加載的方式。加強對各項指標的檢驗，如主纜線形、荷載值等，根據實際情況確定加載量。

（2）鋼桁梁固結。此處采取的是由跨中向兩岸的方式，并遵循對稱原則，依次完成各個接口的連接?？紤]到桁架存在拼裝誤差的問題，需處理梁段接縫，于該處增設異形板，以免在固結時形成附加應力而對整體穩定性造成影響。

（3）橋面板連接。在此之前調整板縫，確保其寬度在25mm內，在此基礎上調整面板，使其與周邊面板相協調。螺栓連接時，可以使用適量的填塞板，目的在于減小拼裝誤差。

4.結束語

基于上述所提出的方法，結果表明本橋的加勁梁施工效果良好，具有穩定、高效的特點，能夠為懸索橋其它環節的施工提供幫助，因此該技術具有一定的參考價值。