大跨度空間管桁架橋梁拼裝及卸載施工技術

湯嘉虹 ，郭 棟

（1.太原市晉源區建筑工程質量服務站，山西太原 030000；2.山西四建集團有限公司，山西太原 030000）

1 工程概況

臨縣人行景觀橋工程（如圖1 所示），是大跨度空間管桁架結構，位于南門橋和新城橋之間，其橫跨湫水河上方，跨徑為123m，橋梁總長155m，橋墩處于已建成的沿河人行道上。迄今為止，該橋是國內最大跨度的空間簡支弧形桁架景觀橋梁，屬特大橋，主要用于解決河道兩岸居民出行問題。

圖1 臨縣人行景觀橋完工

2 工程特點

本工程鋼管桁架采用相貫節點結構形式，桁架分上下兩層，上中下弦桿均為曲線，上、中、下弦桿直徑分別為1000mm、610mm、1000mm。上層桁架高度從支點處6.696m 漸變至跨中8.5m，平面寬度從8.0m 漸變至跨中10.155m；其中，支點桁高9.195m，跨中桁高11.673m，下層桁架高度從2.5m 漸變至3.17m。上層桁架為X 型腹桿，下層桁架腹桿含X 型腹桿及豎桿。

3 施工難點及解決措施

本工程的難點主要體現在鋼管桁架跨度大、焊接工作量大、控制構件安裝精度及焊縫變形大等方面。

（1）123m 跨管桁架橋跨河吊裝難度大。選擇枯水期施工，同時在河道內南北兩側設置土圍堰進行截流，創造良好的施工環境。利用河道內混凝土地基作為構件堆放、吊裝場地，進而降低施工成本，保證橋梁吊裝不受河水影響。

（2）橋梁采用變截面變曲設計，大量的鋼管構件高空拼裝，線形及安裝精度控制難度大。在解決這一工程難點時，使用創新性方法即采用焊接球空間網格結構作為拼裝支架，充分發揮空間結構特性，利用該結構解決空間桁架橋梁結構施工難題。

（3）鋼橋采用多管相貫全焊接節點，管件主要采用1000mm×30mm，610mm×20mm、1000mm×25mm。焊縫等級為一級。通過采用網格結構支架法，將現場鋼結構施工普遍存在的高空焊接難題轉變為可靠的平面焊接，為作業人員提供可靠的著力點，為質檢人員提供可靠的檢驗環境（高空探傷難度較大），進行相貫節點的焊接工藝評定，編制作業指導書，進行100%相貫口檢查+無損檢測，保證焊接質量。

（4）結構卸載階段，橋梁安裝體系向設計體系安全轉換至關重要。利用MIDAS 軟件進行結構卸載方案的選擇與模擬分析，同時對卸載階段桿件應力應變、支座傾角等進行監測，實現卸載過程不可預見情況提前預警，保證體系轉換安全。

（5）吊裝過程安全管理措施。主要采用網架式胎架與外側防護腳手架方式進行作業。

4 特大型空間桁架結構橋安裝過程介紹

本工程采用簡支管桁架結構，單跨度較大，兩側設置梯道。整個桁架分為上弦、中弦、下弦，截面為正三角與倒三角形式，兩根中弦間設置橫聯及聯系桿件，橋梁連接節點均采用相貫節點。桁架安裝采用高空散裝法，桁架構件在廠內分段設計、分段加工；進入現場后在胎架上進行原位拼裝。胎架采用多層網格結構，網格在現場原位拼裝，采用25t 汽車吊進行；桿件最大分段重量為9.7t，構件最大長度13.098m，主要分布在上弦部位，吊裝時采用2 臺50t 汽車吊進行吊裝；下弦及中弦桿分段重量為3~6t 不等，主要為3~4t，采用2 臺25t 汽車吊抬吊及單臺25t 汽車吊吊裝的方式。整個桁架橋安裝順序為空間網格結構支架搭設及安裝，見圖 2（a），外防護腳手架搭設，見圖 2（b），結構吊裝驗算，復核網格支架球節點空間坐標、下弦桿定位托架安裝，見圖2（c），下弦桿安裝，見圖 2（d），中弦桿、下腹桿、平聯安裝，見圖 2（e），上弦桿定位托架安裝，上弦桿、腹桿同步安裝，見圖2（f）。

圖2 特大橋空間桁架結構安裝

5 大跨度結構卸載及監測施工

5.1 卸載方案的選擇

大跨度結構卸載在施工作業環節中起重要的影響。支架結構卸載環節是安裝體系向設計體系轉變的過程，能否使結構安全卸載對鋼管桁架后期施工起確定性作用。支架卸載方式有兩種：①支架整體卸載，單次卸載高度2cm，共分10 步，分析桁架橋卸載每一步應力值；②卸載方式為從跨中向兩端支座逐步進行卸載，直至完全脫胎。先利用MIDAS 軟件進行結構建模，再通過健康監測設備系統，進行支座的位移監測。

5.2 設定監測方案

該工程安裝高度較高，跨度大，分段構件較多，則分段測量定位是重難點。根據其測量工作的特點并結合類似工程測量經驗，采取如下措施：全站儀測放測量控制網，水準儀和全站儀傳遞和測放施工基準點；在兩端混凝土引橋上增加測站用于定位；考慮構件制作誤差、工藝檢驗數據、測量及安裝誤差以及各類變形的基礎上，再根據施工中實時監測數據，制訂安裝控制方案。健康監測技術中桿件應力及傾角監測方案，即應變計粘貼于上、中、下桿件跨中位置，同一桿件上對稱粘貼兩個作為一組。取同組數據的平均值作為有效的監測數據。傾角儀設置在橋體下弦桿支座處的上表面，采集橋體跨中下撓產生的支座位置下弦桿轉角變量。

6 結語

臨縣人行景觀橋安裝施工全過程已全部完工，其上、中、下三層桿件順橋向不斷變曲的管桁架對鋼結構中支架拼裝、構件焊接提出新要求。因此，本文創新性采用焊接球空間網格結構作為拼裝支架，充分發揮空間結構特性，利用空間網格結構來解決空間桁架橋梁結構實施難題，再結合空間管桁架結構胎架定位、卸載及監測技術，保質保量的完成桁架橋拼裝施工。支架拆分后部品部件可全數回收利用，綠色環保，經濟合理，也是行業可持續發展的綠色施工技術。