3×80m連續鋼桁梁拼裝線型控制

李增

（中鐵十四局集團第三工程有限公司，山東濟南 272000）

1 工程概況

陜西合銅高速公路水蘇溝大橋位于陜西省渭南市白水縣境內，大橋跨越水蘇溝，最大高差80余米，溝寬約500m。主橋為3×80m鋼桁-混凝土組合梁，下部結構為薄壁空心墩，采用上承式三角形無豎桿鋼桁梁，節間長度8m，寬度6.7m，中心高度7.2m。線路設計橫坡2‰，左右桁高差13.4cm；縱坡5‰，設計有豎向曲線；3跨連續鋼桁梁預拱度設置分跨單獨設置。

2 拼裝線型控制方案

在橋位11～14#墩之間設置52m長拼裝平臺，設置滑道、臺架及拼裝龍門吊。鋼桁梁在臺架上拼裝成桁片后吊裝至滑道上組裝成桁架。滑道長度50m，間距6.7m，設置在主桁下方，與桁架中心線對齊設置。

線路橫縱坡、線路豎曲線和鋼桁梁預拱度對鋼桁梁成橋后的線型起決定性作用。鋼桁梁成橋以后，其豎向曲線和橫縱坡線型已經在墊石標高設置時完成調節施工，使用相同的豎曲線和縱坡拼裝施工即可，落梁就位后與鋼桁梁拼裝過程的受力相同。在控制線路縱坡時，借助拼裝平臺的滑道得以完成，滑道安裝要滿足設計的5‰坡度的標準[1]。

鋼桁梁的拼裝曲線受線路豎曲線和鋼桁梁預拱度的直接影響，從控制桁片組裝線型、設置臺架桁片拼裝預拱度和加工桿件長度調整預設預拱度等三個方面著手，確保成橋曲線與鋼桁梁拼裝曲線完全相同，達到設計標準。

3 計算預拱度

該橋的主要形式為三跨連續鋼桁梁，在設置預拱度分跨時按照以下公式完成設置工作，即：y=0.5A×[1-cos（X/L×2π）]。A代表每跨的跨中恒載撓度+0.5倍活載撓度，X代表與支座的間距，L代表跨徑。使用模型計算以后，得出的各跨跨中預拱度A值的具體情況見表1。

表1 各跨預拱度具體情況 單位：mm

該橋的施工周期比較長，環境溫度變化非常明顯，采取溫度校正的方法來控制鋼桁梁預拱度的溫度效應，使最終的預拱度滿足設計的標準。在施工的過程中，以拼裝溫度和預計落梁溫度為基礎，合理選擇表2中的修正值來科學修正預拱度，表2中的修正值代表溫度降低時每跨預拱度需要增加的劑量，并按計算公式得每個節點對應的設計預拱度值。在夏季拼裝施工時落梁的溫度為15℃，平均天氣溫度為35℃，在修正預拱度時按照溫差20℃施工，最終獲得的拼裝控制預拱度跨中值為10.3cm，如表3所示。

表2 溫度變化對預拱度修正

4 線型控制的方法

4.1 控制橫坡度與縱坡度

在控制拼裝時的橫坡高差時需要嚴格管控兩條滑道的頂部設計標高，外側滑道要比內側滑道低13cm左右。設置5‰的縱坡在滑道縱向位置處，與線路縱坡保持一致，使成橋縱坡與拼裝縱坡保持相同的狀態。

表3 第七跨（6～7#墩）預拱度計算

4.2 桿件加工預設預拱度

以表3的控制預拱度來繪制預拱度曲線，在設置鋼桁梁出廠預拱度時，要及時調整鋼桁梁的桿件長度。鋼桁梁的斜桿長度和下弦桿保持不變，在設置出廠預拱度時，通過調整上弦桿的長度得以實現。

4.3 臺架桁片拼裝預拱度

（1）設置臺架。在臺架上完成鋼桁梁拼裝施工，桁片的長度為16m，整體起吊至滑道上對接形成桁架。臺架長48m，寬1.5m，間距7m。使用I20工字鋼焊接臺架，使用膨脹螺絲將底部與地面混凝土錨固結實，使用水準儀檢查臺架安裝時的頂面標高，使其與頂面保持在相同的水平面上。

（2）拼裝桁片。在拼裝桁片時，使用墨線將桁片的外輪廓彈在臺架上，使其對拼裝施工過程中的上弦桿和下弦桿實現科學的控制。將單根桿件組裝成桁片的過程中，節間長度要保持在8m左右，上弦桿和下弦桿的間距設置為7.2m，桿件定位以后，使用水準儀來檢查桿件的水平高度，桁片與桁面的誤差要控制在3mm以內。

（3）設置臺架拼裝預拱度。桁片拼裝施工的長度設置為16m，在設置拼裝時的節點間預拱度值時，要以預拱度控制值為基礎。

4.4 控制桁片組裝線型

桁片拼裝施工結束以后，將其吊運到滑道上完成對接組裝施工。在對鋼桁梁拼裝成型曲線進行控制的時候，要在拼裝施工的過程中嚴格管控每一個節點的標高。在調節每個節點的拼裝標高時，在滑道上支墊鋼板或者不同高度的滑塊來得以實現。拼裝控制標高值為豎曲線高差、控制預拱度和縱坡標高的總和。以第九跨為例進行分析，0m位置處的滑道標高測量值為888.970m，在7m高的滑塊上支撐該節點，拼裝控制標高值為889.637m，預拱度值為0，節點拼裝坡度的標高值為889.637m。以889.637m為基礎，對后續各個節點的坡度標高進行計算，控制標高值為豎曲線高差、控制預拱度和各點坡度標高的總和，在支墊鋼板和滑塊時，要以實測滑道標高與控制標高的差值為基礎。第九跨拼裝標高的具體數值詳見表4。

組裝完桁片以后復核線型的測量結果，對比設計線型與測量結果對線型進行調整，誤差保持在3mm左右時，開始焊接定位，至此拼裝完成鋼桁梁。

表4 第九跨（8～9#）拼裝標高控制

5 檢測成橋線型

成橋以后檢測鋼桁梁的線型，設計線型與成橋線型要基本一致，誤差要控制在4mm左右。

6 結語

成橋線型和使用過程中的受力情況受鋼桁梁拼裝線型的直接影響，制約著橋梁的安全使用性能。在滑道拼裝施工時，以橋梁設計的縱橫坡值為依據，使成橋狀態與鋼桁梁拼裝質量完全相同。在預拱度的溫度修正完成以后，將落梁和拼裝時產生的溫度差給線型造成的影響降到最小。以成橋預拱度線型為基礎，科學調整桿件加工長度，及時設置出廠預拱度，相鄰節點之間的預拱度需要在桁片臺架山完成，嚴格控制桁片組裝過程中的所有節點的拼裝標高，同時做好核查工作，使成橋線型與鋼桁梁拼裝線型相同，使其施工質量滿足設計的標準。