淺談鋼錨梁牛腿臥式預拼工藝

嚴陳

（福建省馬尾造船股份有限公司，福建福州 350015）

1 技術背景

我國地域遼闊，是一個橋梁大國，混凝土和鋼材是我國現代橋梁結構建設中最主要的兩大材料，以鋼材作為主梁或拱肋材料為的橋梁，一般稱為鋼橋，橋墩、橋塔、橋面板等其他材料有鋼材、混凝土等。如今，作為國家重點發展的基礎設施，中國交通建設事業取得突飛猛進的發展，其中橋梁更是典型的代表。尤其是近年來，鋼結構橋梁以其眾多顯著的優點而備受工程界歡迎。因此，在未來，為了適應橋梁工程高強度、可焊性、防斷性、疲勞性、耐候性良好的高性能要求，橋梁鋼的發展顯得尤為重要。其中，斜拉橋對橋梁鋼性能的要求就越來越嚴格。當前，鋼錨梁在斜拉橋建設中的使用越來越頻繁，工程界對其材料和結構設計、安裝工藝也就越來越關注。

鋼錨梁是由受拉錨梁和錨固構造（鋼牛腿）組成。鋼錨梁牛腿的制作是一道非常重要的工序，成品質量直接關系橋梁的整體性能。鋼錨梁牛腿在鋼結構加工廠制作完成后、出廠前，相鄰的節段之間需要進行預拼裝，以獲得相鄰鋼錨梁牛腿之間的匹配度、尺寸與高層誤差等相關重要的數據。預拼裝工作不僅可以驗證制作精度，以便后續制作時進行必要的調整，同時還可以最大限度利用制作廠優勢，在廠內對鋼結構進行修正，避免橋址因設備不足造成的修改困難，提高工作質量和效率。

橋梁一般由多組鋼錨梁組成，一組鋼錨梁又由10~15 個不等的節段構成。如今，橋梁鋼結構制造廠的普遍做法是：在鋼錨梁、牛腿分節段拼裝完成后，進行立式分段預拼裝。

立式預拼裝需要在專用的平臺上進行，同時需要大型起重設備配合施工。受限于吊裝設備的起吊預拼時，根據設計要求采用三個或三個以上節段為一個輪次進行連續匹配拼裝，拼裝順序由下而上。因此立式組拼對起重設備要求很高，同時無法完成連續匹配。

2 施工重難點分析

目前采用的鋼錨梁立式預拼方法的弊端在于：

（1）整組鋼錨梁無法一次性完成匹配，導致施工周期長，累計誤差大。節段連續匹配的最大高度受限于吊車的最大起吊高度，因此節段連續匹配數量有限，需要分成多個輪次進行預拼。同時為了保證預拼裝的準確性，需要將上一輪次的末尾節段保留到下一輪次作為測量的基準段。節段多次流轉導致施工效率降低，同時也會因為無法對整個鋼錨梁的制作精度進行精準復測，容易導致累計誤差。

（2）預拼裝場地基礎承載力要求高。節段所有受力均作用于預拼裝平臺上，且鋼錨梁與地面接觸面積很小，所以對預拼裝平臺的地基承載力要求很高，同時也要求平臺需要有足夠的剛度。

（3）高空作業，安全隱患大。一節鋼錨梁的高度一般在3m 左右，預拼數量不少于三節，因此整體高度在9m 以上。為保證施工作業面，需搭設多層腳手架作為施工平臺。根據國家標準《高處作業分級（GB/T 3608—2008）》，凡是墜落高度精準面2m 以上的都成為高處作業，因此安全隱患較大。同時腳手架的搭設也影響施工成本和施工效率。

采用立式預拼裝時錨梁的安裝姿勢與其在橋址完工后的實際狀態相同，其主要受力為錨梁的自重，將原先的立式預拼裝工藝改進為臥式預拼裝工藝，通過頂推工裝對鋼錨梁施加壓力，模擬成橋受力的狀態，這樣一來就可以降低對起吊設備的依賴，同時還可以一次性完成整段鋼錨梁拼裝，減少不必要的工程量。

3 鋼錨梁牛腿臥式預拼工藝的解讀

為了解決上述技術問題，擬采用一種錨梁臥式預拼裝方法，如圖1 所示，包括以下步驟：將首段臥倒的錨梁節段固定并沿預設水平方向依次拼接兩段以上臥倒的錨梁節段，每拼接完一段臥倒的錨梁節段后，在拼接后的臥倒的錨梁節段沿預設水平方向的一端對應施加與預設水平方向相反的預設壓力。施加的壓力達到計算值后，將節段與基準線進行比照，根據對比情況修改節段。重復以上步驟，直至完成整組鋼錨梁的預拼裝工作。

圖1 鋼錨梁臥式平面

錨梁臥式預拼裝結構，包括水平安裝平臺、錨梁節段、固定工裝、限位工裝和頂推工裝，如圖2 所示。

圖2 鋼錨梁臥式工藝主要設備

首先錨梁、牛腿以節為單位進行組拼，之后將錨梁節段放倒成臥式狀態。其次在水平安裝平臺上沿預設水平方向以相同間距并列預設四條以上地樣線標識。再次在預設水平方向首端的地樣線標識上設置限位工裝，將首段臥倒的錨梁節段的一端與限位工裝固定后，根據相鄰的地樣線標識對首段臥倒的錨梁節段的另一端進行修整，如圖3 所示。

圖3 頂推模擬受力后根據基準線進行修補

最后將首段臥倒的錨梁節段與其余兩段以上臥倒的錨梁節段沿預設水平方向利用頂推工裝在拼接后的臥倒的錨梁節段沿預設水平方向的一端以與預設水平方向相反的方向施加對應的預設壓力。每拼接一節臥倒的錨梁節段后，根據地樣線標識對錨梁節段進行修整，并利用固定工裝將相鄰兩段臥倒的錨梁節段固定，如圖4 所示。

圖4 節段逐一拼接

4 工藝改進效果

（1）采用臥式拼裝工藝后整組鋼錨梁可以一次性完成匹配，減少了因多次組拼造成的累計誤差。臥式組拼避免了吊車高度的限制，同時極大的縮短施工時吊車的占用時間，提高了設備的利用率。

（2）不需要額外加強地基的承載力，可以減少施工成本。

（3）可以壓縮腳手架搭設的層數，以此降低高空墜落的風險，同時腳手架搭設工程量少，可以降低施工成本，提高工程設備的周轉效率。

5 結語

采用對拼接后的錨梁施加預設壓力的方式，消除了臥式預拼后的錨梁結構由于受力方式與實際立式安裝狀態不同而對預拼后的安裝精度產生的影響，實現錨梁的臥式拼接，降低施工高度從而提高了施工的安全性，加大工件與地面的接觸面積從而克服由于傳統立式預拼平臺受力集中，對平臺的地基承載力的要求較高的問題，采用臥式拼裝、模擬錨梁受力的方式保證了預拼后錨梁結構的安裝精度，解決了傳統的利用吊車等設備進行立式拼裝存在的安裝高度受限、安裝風險高等問題，可在較低的安裝高度范圍一次性完成整組錨梁的預拼作業，極大的縮短施工周期。