鋼桁架梁整體橫向滑移施工技術及力學特性研究

魏如川

（中鐵十四局集團有限公司，山東 濟南 250101）

0 引言

在當代橋梁的構造方式中，因為地形、水文等環境因素，組合體系的橋梁類型在工程中的應用也越來越普遍，組合橋梁的構造方式有很多種。在眾多組合式橋梁中，鋼桁梁結構的應用越發廣泛[1]。尼泊爾波迪科西河大橋設計采用鋼桁梁結構。該大橋是尼泊爾塔托帕尼邊檢站與阿尼哥公路連接的唯一進場通道，位于高山峽谷之間，0#橋臺后側最大拼裝場地僅為35m，不具備整副拼裝、整副牽引作業條件，所以需要應用整體橫向滑移施工技術。因此，對鋼桁架梁整體橫向滑移施工技術及力學特性進行研究有重要意義。

1 工程概況

根據《援尼泊爾塔托帕尼邊檢站災后恢復工程項目可行性研究報告》，新建波迪科西河大橋采用1～90m 簡支鋼桁梁橋，橋梁總長96.5m（至橋臺耳板尾部）。其整體布置平面圖如圖1 所示。

圖1 波迪科西河大橋整體布置平面圖

2 鋼桁架梁整體橫向滑移施工的整體思路

主橋鋼桁架采用牽引滑移法施工，鋼桁梁桿件在工廠制造完成，并在工廠進行試拼裝合格后，運輸至鋼梁預拼存放場，進行工地預拼，拼裝完成后以臨時混凝土支墩、舊橋墩和新橋臺為支座和滑道，由0 號橋臺側向場區牽引滑移[2]。其中，每個臨時混凝土墩上有一個支撐點（滑座），每個舊橋墩上有兩個支撐點，每個新橋臺上有一個支撐點。

3 鋼桁架梁整體橫向滑移施工技術及力學特性研究

3.1 鋼桁架梁整體橫向滑移施工技術

3.1.1 安裝橫移滑道梁

鋼桁梁在支架平臺上組裝完成后，進行體系轉換。在支架平臺上設置兩道滑道梁，長度為59m，為變斷面，鋼結構在工廠中進行分節加工，然后運送到現場進行安裝。采用起重機將0 號橋臺的側向滑軌梁段分為4 段進行吊運，在橋墩邊設置支撐墩，然后將兩個舊橋墩頂升到設計橋墩上，還有部分結構是在橋墩上直接架設[3]。裝配時，必須對導軌梁進行緊固，緊固方式如下：

第一，滑道與鋼管支柱用補強鋼板進行焊合，在分配梁與滑道相連處用12 塊補強鋼板進行焊合，從而使滑道與鋼管支柱相結合。

第二，在永久性橋墩的邊沿設置突出的鋼筋，在橋墩兩側設置2 個型鋼，型鋼的兩端與鋼筋焊接在一起，在橋墩上設置一個加固板，與型鋼焊在一起，使橋墩與橋墩連接。

拆除墩鋼滑梁時應先頂起鋼梁，通過組裝落梁支墩來支撐鋼梁，同時組裝不同的里程墩，隨后把滑道梁頂起，組裝反拖輪箱組和輪箱組。之后借助吊車，在組裝過程中進行逆序組裝，以便墩鋼滑梁從滑道梁中退出。

進行滑道梁施工時，需要做好以下工作：

一是進行同工況模擬試驗。該工程牽引滑移施工過程十分復雜，需要提前規劃，并且需要較長時間和較大成本。為了保證滑道梁能夠在規定范圍之內頂推到位，需要對滑道梁頂推方案進行同工況模擬試驗。該項試驗可以精確地監控頂推過程中出現的各種狀況，并對這些狀況進行詳細記錄，對支撐點、牢固程度等展開研究，并提出相應的改進方案，支撐點處安裝四氟乙烯滑板，以減少摩擦阻力，交替更換四氟乙烯滑板，維持主桁架向前滑移，以此消除所有不良影響，再組織關鍵施工[4]。

二是科學設計拱度。大里程滑道梁在推進時會出現懸吊狀態，最大懸吊底部長度為11m，且有下繞，這種情況會對滑道梁的滑動產生較大影響。在施工時要根據設計值設定合適的拱形，以保證滑道梁能夠順利、正確地滑動到永久性橋墩的頂部位置。

三是根據方案進行橫移。在滑道梁進行正式橫移時，要對施工人員進行統一指揮，按照既定計劃進行橫移，滑道梁滑動時做好檢測和控制工作，出現任何異常狀況及時采取相應措施，以保證施工安全。其間要注意對滑動速度的控制，保證滑動中橋墩頂部的平順和平穩性。

3.1.2 制作與組裝鋼桁梁

鋼桁架梁桿件的主體結構是：面板縱梁、上平縱聯、門架和橫聯、上下弦桿、斜腹桿等。鋼桁梁應由具有相應資質的鋼結構生產廠家制造，在鋼桁梁各類桿件出廠之前，必須對相關的質量及技術證明資料進行驗收，其中包含材料的各類檢測、試驗報告、拼裝圖紙等質量、技術資料，然后將之運送到施工現場。鋼桁梁的預拼裝，包括門框和橫向連接、上平連接和主桿預拼等，由生產工廠完成[5]。在預拼裝中，重點要對預拼零件與設計圖的正確性進行檢驗，同時要確保空孔重合率能夠達到試孔器標準，同時要保證栓釘的施擰質量，以及涂料的質量達到標準。

按照設計圖紙，對各種桿件進行精確定位，確保栓孔的重合率合格，如果出現錯孔，要對具體原因進行分析，并采取合理的解決對策，不能強制打通和強制打入螺栓。安裝主梁時需要嚴格控制螺釘數及安裝位置，對板縫進行卡扣處理，并對龍門起重機的松開情況進行嚴格控制及檢驗。此外，安裝鄰近節段時，根據預拱度情況，先做好下部弦桿結合部支撐，然后才能安裝后面節段。

3.1.3 橫移施工方式

首先，進行鋼桁梁拖拉橫移。在鋼桁梁橫移施工中，鋼桁梁拖拉橫移是一個非常關鍵的步驟，因此，施工時一定要做到嚴格控制，并制訂出具體的方案，保證一次成功。整體做法為在河對岸利用1 號橋臺設計出一個拖拉橫移系統，其中包括了千斤頂及配套設備等[6]。通過升降滑軌、千斤頂等設備，使用兩臺千斤頂一次橫移就位。在橫向移動之前，先對千斤頂進行校準和嘗試。必須對導軌的直線度進行嚴格的控制，并做好橫向移動時的潤滑工作。在橫向移動時，保證橫向移動方向一致，橫向移動速率可控。

其次，對橫移過程進行監測。對超限位移進行全程監控，對測量結果進行記錄，并對存在的問題進行及時處理，使超限位移得到控制。在測試過程中，重點測試傾斜度、對稱性、偏移等。例如，使用相關量具對傾斜度進行監控，一旦出現偏離，應及時終止操作，并分析原因和修正，然后才能進行水平移動。進行對稱性檢測時，要在導軌上畫出兩個圓圈，圓圈間距為10cm，并采用多種測試工具進行監控，一旦出現偏大、偏小等現象，及時終止操作，及時分析對稱性偏大或偏小的原因并加以糾偏，以保證其安全性。橫向移動時，施工人員需要通過對講機實時聯系，確保兩邊的誤差不超過一個度，如有問題要立即糾正。

最后，掌握鋼桁梁拖拉橫移施工的關鍵性技術。由于橋面在承受自身重量和外部載荷時會出現變形，因此進行鋼桁梁拖拉橫移前，施工單位需要與設計、業主單位進行溝通，經過計算確定出不同條件下的預拱度，將其作為生產鋼桁梁的一個依據，同時對預制鋼桁梁的預彎量進行監測，對出現的數值偏差進行動態糾偏。

3.1.4 落梁

根據設計方案，將橋墩上的永久性工作平臺安裝完畢，確保其達到強度和剛度要求，完工后再將橋墩上的臨時工作平臺拆除，以保證施工人員的安全。由于永久性工作平臺比較高，為了保證永久性工作平臺的穩定性，需要在相應部位制成一個框架來提高其剛度，以保證在頂升墩與保護墩偏心受壓時不會出現安全問題。安裝好頂升鋼構件支墊及保護墩鋼軌支墊之后，將頂升千斤頂安放在頂升墩之上，并做好千斤頂調試工作[7]。將鋼桁梁橫向移動到預定的位置，并將其調節到合適的高度，然后用千斤頂將其提升到離滑道梁頂點10cm 左右的高度。利用橋面進行分級分端落梁，即小里程橋面降一層時，大里程也依次降一層。

3.1.5 安裝支座

落梁高度剩下80cm 時，可以進行支座安裝，支座安裝完成后，可以開始落梁作業。由于受到支座質量大、墩頂作業場地狹窄等因素的影響，鋼桁梁支座安裝存在一定的難度和安全風險，要注意保證鋼桁梁起重時不發生撞擊問題。

3.2 鋼桁架梁整體橫向滑移施工的力學特性

在牽引滑移施工過程中，拉索給鋼桁架提供的牽引力能夠克服鋼桁架與滑道間的摩擦力，從而實現滑動，考慮動載系數為1.1，各工況下拉索牽引力如表1 所示。

表1 各工況下拉索牽引力數據表（單位：kN）

從表1 能夠看到，在前期的牽引滑移中（工況1～16），鋼構件不斷地安裝至鋼桁架上，鋼桁架的自重不斷增加，鋼桁架與滑座間的摩擦力正在不持續增加，兩側牽引索的牽引力也隨之不斷增加。在中期的牽引滑移中（工況17～26），已經將鋼構件全部安裝完畢，鋼桁架在滑板上不斷滑移，但自身重量尚未出現變化，所以兩側牽引索的牽引力基本不變。在后期的牽引滑移中（工況27），逐一拆除鋼導梁、鋼支架，鋼桁架的自重降低，兩側牽引索的牽引力也不斷降低，直至施工完成，牽引設備被拆除。在此過程中，單側拉索的最大牽引力標準值為396.9kN，單側拉索最大牽引力控制值為793.8kN。

4 結語

綜上所述，在鋼桁架梁整體橫向滑移施工中，對鋼桁架梁整體橫向滑移施工技術及力學特性進行細致的研究，進而制訂合理的施工計劃與技術控制措施，不僅能夠降低施工的危險性，而且能有效推進工程進度，從而縮短施工時間。希望上述案例也可為相關技術人員提供一些參考，不斷促進我國橋梁建設技術的發展。