論某鋼桁架連續梁橋施工技術

徐周朝

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550005）

0 引言

近年來，我國交通事業蓬勃發展，公路總里程持續攀升。公路建設過程中，沿線經常會遇到溝壑、山川、河流以及湖泊等障礙物，這就需要修建橋梁，確保公路施工順利進行。修建橋梁采用鋼桁架，其結構受力情況較為復雜，建設過程中會遇到各種狀況，增加了建設難度，施工活動面臨較高風險[1-3]。建設大跨徑鋼桁架連續梁橋，必須全面分析其中的核心技術，以解決上述問題。該文把某鋼桁架連續梁橋建設項目作為研究對象，全面分析了施工過程中桁架的支撐受力情況，深入研究了所用到的合龍及檢測技術，從而為今后這類工程項目建設提供參考。

1 工程概況

某特大橋梁為鋼桁架連續梁橋，橋梁主跨為（100+150+100）m=350 m，橋面結構分為左右兩部分，其寬度為44 m。其中，橋面左右寬度各為21.5 m，中間的隔離帶寬度為1 m。

2 施工臨時支撐及合龍技術

鋼桁梁的跨徑較大，在橋梁建設過程中，將其劃分為不同的榀桁架，通過吊裝機械轉移至固定位置，之后采用拼接技術組成一個整體結構，從而起到臨時支撐的作用[4]。

2.1 施工臨時支撐

結合項目的設計方案，該項目吊裝榀梁主要分為13個段落，當臨時支撐上配裝鋼桁梁時，后者保持簡支狀態，臨時支撐系統為鋼管群樁，共有17 組，每組分為兩排，共有34 排。各種臨時支架構成臨時支撐系統，因支架類型不同以及在布置方面存在的差異，臨時支撐被劃分為A 類、B 類。該文計算分析臨時支撐系統，主要運用了Midas 數值模擬方法，依照所得分析結果，對施工技術參數進行調整優化，滿足實際需要。

發揮臨時支撐作用的A 類型臨時支架，所承受鋼桁架梁重量分別為1 638 kN 和4 133 kN，分配梁是支撐系統的重要組成部分，由工字鋼I45b 制成，制成系統中鋼管樁所用的鋼管型號為φ720 mm×10 mm，其模擬結果如圖1~2 所示。

圖1 臨時支撐立柱及上部連接正應力云圖

通過分析圖1 可知：因鋼桁架重量較大，受其影響，支撐體系立柱處于受壓狀態，壓應力最大值為52.9 MPa，臨時支撐系統的8 根支架所承受的壓力并不一致，支柱在兩側對稱分布，兩側立柱的壓應力數值大約相差20 MPa。臨時支撐系統的支架分布具有對稱性，由于鋼桁架梁荷載組合不具有對稱性，導致臨時支撐結構受力不對稱。分配梁各桿件受到各方面的壓力，分析上圖可發現桿件所受壓應力最大值為9 MPa，桿件相連部位持續受拉，拉應力最高為1 MPa。因支撐結構載荷呈現非對稱性，桿件連接具有一定的剛性，壓應力傳遞方式受到較大影響[5-6]。

通過分析圖2 可知：臨時支撐立柱受力并不對稱，導致樁底反力具有顯著非對稱性，應力最小為441 MPa，最大為1 149.3 MPa，受此影響，立柱樁底受力具有非對稱性。

圖2 樁底反力云圖

B 類型作為臨時支撐作用的支架，所承受鋼桁架梁重量分別為2 750 kN 和1 514 kN，分配梁是支撐系統的重要組成部分，由工字鋼I45b 制成，制成系統中鋼管樁所用的鋼管型號為φ630 mm×8 mm，其模擬結果如圖3~4所示。

圖3 臨時支撐立柱及上部連接正應力云圖

通過分析圖3 可知：受鋼桁架重量及外部荷載的影響，臨時支撐桿件承受較大壓力，最大值為33 MPa，部分臨時支撐桿件連接位置存在拉應力，最大值為7 MPa。外部荷載具有非對稱性，導致臨時支撐結構的內力具有非對稱性。

通過分析圖4 可知：樁底反力在432~795 MPa 之間，因為B 型臨時支撐的荷載并不對稱，所以樁底反力也不具有對稱性。

圖4 樁底反力云圖

2.2 合龍技術分析

大跨徑鋼桁架梁橋的結構較為復雜，體形龐大且自重較大，移動難度極高，所以在建設過程中，需要預制部件，進行分節安裝，最終實現各段合龍。

（1）針對預制節段高程的有效控制，是合龍技術控制的重中之重。該工程施工中，為有效控制預制節段高程，主要方法是對臨時支撐處支點的高度及抬升系統進行調節，為降低環境溫度的不利影響，選擇在溫度最低的時間段進行合龍施工[7-8]。

（2）該工程主要通過分步吊裝的方式實現合龍。吊裝環節需要兩臺吊裝機械，一臺用于吊裝桁架桁片，通過臨時固結的方式將各個桁片連接起來，另一臺用于剩余桁片及連接桿件的吊裝，當吊裝完全部桁片和桿件后，將臨時固結裝置與螺栓焊接在一起，實現合龍。

（3）對100 t 級液壓千斤頂實施調節，從而有效控制合龍段精度。頂進分橫向頂進和軸向頂進，前者用于桁片連接精度的控制，后者用于合龍段連接長度及施工精度的控制。桁架被吊裝至指定位置后，其精度并不符合安裝標準，需采用頂進設備微調桁架位置，確保各螺栓孔準確連接。

3 施工監測技術分析

提高大跨徑橋梁建設質量，需采用施工監測技術準確監測各個施工環節[9]。該技術已成為項目施工中一項必不可少的技術，監測的主要內容有桿件內力、結構位移量、墩柱沉降以及施工溫度等。

（1）施工監測的重點對象是桿件內力。當桿件內力高于標準值時，桿件結構受損，其受力狀態偏離設計標準。桿件外形發生變化，應變傳感器收到形變信息，由此監測出桿件內力，傳感器技術參數如表1 所示。該工程設置的監測點共計250 個，大多數分布于鋼結構表面。

表1 傳感器技術參數

（2）結構位移是指節段桁架平面位置和高程。有效控制預制拼裝結構的精確度，監測施工活動，針對平面位置存在偏差及高程的構件，需采用糾偏措施，合理控制糾偏量及頻率。采用全站儀準確測量結構位移，其參數為：測角精度為1"；測距精度為±（1 mm+10-6）

（3）在整個施工監測中，墩柱沉降觀測屬于主要項目，這類沉降一方面對拼裝精度產生影響，另一方面會導致受力狀況發生變化。若不重視墩柱變形，積累到一定程度后，墩柱會發生傾斜，導致嚴重的安全事故。所以，需要布置觀測點，對其沉降情況進行有效監測[10]。

（4）施工過程中，需及時監測桁架及支撐架構等部位的問題。建設鋼桁架連續梁橋，因其表面存在溫差，其內部結構形成溫度應力，當超出承受值時會嚴重損壞桿件結構，影響施工質量。所以，為避免橋梁結構受到溫度應力的不利影響，需對其溫度進行嚴格監測。

4 結論

綜上所述，該文將某鋼桁架連續梁橋作為研究對象，通過數值模擬法，對橋梁建設中臨時支撐體系的受力狀態進行了分析，為控制施工質量，具體研究了橋梁合龍及施工監測技術，所得結論如下：

（1）因臨時支撐的受力狀態存在差異，可將其劃分為A、B 兩類，所承受荷載屬于非對稱性，因此臨時支撐結構的受力也具有非對稱性。A 型、B 型支撐分配梁的最大應壓力分別為9 MPa、33 MPa，對應的立柱最大應壓力分別為52.9 MPa、36 MPa，基底最大反力分別為1 149.3 MPa、795 MPa。

（2）建設連續橋梁，合龍技術至關重要，須制定并實施科學的吊裝方案，采取有效措施控制高程及平面位置，確保橋梁的各預制分節精確合龍。

（3）施工監測技術的運用，有助于提升施工質量，避免出現安全事故，實行全面的施工測量，主要是監測結構內力、結構位移、墩柱沉降和施工溫度等。