公路桁架橋梁施工方法探討

王瑩

(華設設計集團股份有限公司 江蘇 南京 201104)

0 引言

桁架橋梁的施工通常分為兩個部分，鋼結構桁架的施工和橋面板的施工。通常可先進行鋼桁架的施工。在鋼桁架施工完畢后，可以鋼桁架作為臨時的施工平臺進行混凝土橋面板的施工[1-3]。鋼桁架的施工主要可以分為制作、運輸至橋位現場、在橋位現場進行拼接或者焊接成桁架整體、將桁架架設到指定位置幾個步驟。橋面板則通常可以分為現澆橋面板和預制橋面板兩種。以鋼桁架作為施工平臺，可以大大節省鋼桁架橋梁的施工措施費用。鋼桁架的施工也具有靈活性，可采用不同的運輸和拼接方式，適應不同的運輸條件和橋位現場的吊裝能力條件。

鋼桁架的施工一般有頂推施工、吊裝施工、懸拼施工等方法。對于中小跨度橋梁、附近運輸條件良好時，可采用吊裝施工，當運輸條件較差或者跨河橋梁由于河面太寬不適合采用頂推法時，可以采用水上吊機進行架設。當鋼桁架下弦桿采用平行弦桿的設計時，可以考慮采用頂推法進行施工。頂推法施工可以充分發揮鋼桁架自身抗彎剛度大，自重較輕的特點。而頂推的施工方式則與傳統的混凝土橋梁的頂推方式區別不大。當橋位現場的吊裝能力較好時，可以采用分節段運輸、拼接和吊裝到位的方式進行施工，可大大提高施工效率。當桁架橋了跨越河流時，還可以考慮采用浮吊進行吊裝施工。懸臂拼裝多用于跨徑較大、頂推和大節段吊裝存在限制的情況[4-7]。

1 頂推施工

在進行桁架橋梁的頂推施工設計時，應首先充分考慮桁架橋在頂推過程中的應力狀態。但鋼材具有拉壓同性的特點，因此鋼桁架在頂推施工過程中反復承受正、負彎矩作用時，其并不會像混凝土橋梁一樣出現開裂現象。在頂推施工時，當橋梁跨徑較大時，頂推過程中處于懸臂狀態的桁架可能產生較大的負彎矩，可通過設置輔助墩或設置導梁來解決這一問題。對于設置導梁進行頂推的方案，其導梁長度的設置可以通過有限元計算或簡化分析得出。通常對于連續梁來說，其導梁的長度建議為連續梁單孔跨徑的0.5 倍左右，導梁的豎向抗彎剛度則至少應達到主梁抗彎剛度的1/5.5 以上。

鋼桁架的頂推施工方案設計比較靈活，其具有以下優點：頂推施工對頂推設備要求較低，對橋位現場的吊裝能力要求較低。同時還可將鋼桁架的拼接場地設置在頂推現場，拼接桁架和頂推工作同步進行。這樣便可以大大縮短施工時間，減小施工成本。

頂推施工方法的經濟跨徑通常不超過90m。同時對于直橋的頂推施工工藝較為簡單，對于曲線橋梁，也可采用多點頂推的辦法，但相應的施工復雜程度較高。由于頂推施工的作業面施工位于橋梁墩頂，對于橋梁下跨地形或線路的影響較小。因此頂推施工較為適用于跨線橋梁以及跨越深溝、峽谷的橋梁。

2 吊裝施工

對于跨徑較小而橋跨數量較多的橋梁，如跨海大橋的引橋，地基土質較為薄弱的高架橋梁等，采用標準的吊裝施工具有較好的經濟性。當采用吊裝施工時，可采用整孔吊裝施工的施工方法。

圖1 干海子大橋頂推施工

對于公路桁梁橋的吊裝施工而言，影響吊裝施工經濟性的主要因素在于橋位現場的吊裝能力。不同的起吊設備吊裝能力不同，對于施工現場的條件也要求不同。比如當橋梁的墩高較大時，采用汽車吊進行吊裝時則應該考慮最大吊高。當橋面距離地面高差超過30m 時則應考慮采用架橋機進行吊裝施工。當橋梁施工時的運輸條件和吊裝能力均較好時，可考慮采用吊裝能力較大的施工機械選擇整孔吊裝的方法進行施工，可極大的增加施工效率，發揮桁梁橋自重輕的特點。

圖2 鋼桁梁節段吊裝

吊裝施工相對頂推施工具有施工效率高，施工階段主梁應力變化較小的特點，且適用于標準化裝配式的施工。同時還具有工廠制作精度高，現場安裝作業量較小的特點，保證了桁梁橋的施工質量。橋面板的施工可以和桁架節段吊裝的施工同時進行，縮短了工期。但吊裝施工對于施工方的運輸能力和吊裝機械及場地的要求較高。

3 懸拼施工

懸臂施工與混凝土懸臂施工較為類似，通常多采用單側懸臂施工和對稱懸臂施工兩種施工方法。采用單側懸臂施工則需要提前進行施工階段的不平衡力矩的計算，保證施工階段鋼桁架的穩定性。采用對稱懸臂施工則相對較為安全，其兩側的懸臂荷載形成自平衡，由墩頂向橋梁跨中依次進行施工。

圖3 西班牙Ulla 橋懸拼施工

鋼桁架的懸臂拼裝受橋位現場的自然環境影響較小，對附近的交通等環境也影響較小。但是采用懸臂拼裝過程中桁架的受力狀態與橋梁運營階段的受力狀態存在差異。在懸臂拼裝階段隨著桁架懸臂端的加長，其墩頂負彎矩逐漸增大，應力水平也隨之增大。最大懸臂端的撓度也同步增大。因此有必要在進行懸臂拼裝之前對桁架結構的剛度、強度和穩定性進行驗算。根據驗算結果調整拼裝方法，或者設置必要得臨時措施來保證施工的安全性。同時懸臂拼裝的鋼桁架階段吊裝到位后還需要在進行現場的連接操作。在懸臂端的連接主要包括焊接和栓接兩種方式。

4 結語

鋼桁梁橋類型豐富、適應性強。從其鋼桁架、橋面板、連接件來看，各自有多種結構形式。這種結構與施工方法的多樣性發展及其相互影響，促進了設計與施工的相互結合。對公路桁梁橋常用的施工方法即頂推施工、吊裝施工以及懸臂拼裝施工方法進行了分析，給出這三種施工方法的適用條件以及所對應的技術難點，并結合既有公路桁梁橋的施工實例進行了橫向對比，對該類型的公路橋梁的工程應用提供了參考和依據，為該類橋型的推廣提供了理論基礎。