大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工技術(shù)探究

張仁凱

上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 上海 200125

大跨度鋼結(jié)構(gòu)作為一種外形美觀、承載力強(qiáng)、景觀效果好的建筑形式，不僅可以滿足一些大型建筑的實(shí)際需要，而且也成為一種應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)形式。由于其獨(dú)特的優(yōu)勢，在我國橋梁施工中得到了廣泛的應(yīng)用。我國橋梁工程數(shù)量迅速增加，交通網(wǎng)絡(luò)不斷完善。因?yàn)樘厥獾拇髽虼罂缍蠕摻Y(jié)構(gòu)橋具有施工效率高、穩(wěn)定性好和高安全，這意味著大多數(shù)的人員必須進(jìn)行深入分析大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)，為類似工程施工提供了可靠的參考。有鑒于此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)研究活動，深入了解大跨度鋼橋施工技術(shù)，促進(jìn)我國交通運(yùn)輸業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，充分發(fā)揮該技術(shù)在橋梁施工中的積極作用[1]。

1 現(xiàn)代大跨度鋼橋梁的建筑特色

目前，大跨度鋼橋的結(jié)構(gòu)越來越新，跨度也越來越大，結(jié)構(gòu)體系越來越復(fù)雜，施工難度也越來越大。以大冶湖特大橋?yàn)槔?，該工程具有結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化大、結(jié)構(gòu)跨度大、雙向布置、質(zhì)量大、構(gòu)件重、鋼結(jié)構(gòu)加工困難等特點(diǎn)和難點(diǎn)。在實(shí)踐中，為了充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念和建筑美學(xué)，寬鋼結(jié)構(gòu)往往由于施工現(xiàn)場條件、施工條件和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形狀等因素而發(fā)生較大的變化，使得施工企業(yè)的施工過程產(chǎn)生一定的差異。鋼結(jié)構(gòu)本身性能好，重量輕，耐久性好。鋼材具有良好的韌性和塑性，抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和切削強(qiáng)度高，抗震性能優(yōu)于1級。鋼結(jié)構(gòu)件通常是按照專業(yè)廠家的設(shè)計(jì)要求制造的。由于工業(yè)化程度高，工廠生產(chǎn)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，缺陷少，壽命長，質(zhì)量可靠。同時(shí)，工廠加工的鋼結(jié)構(gòu)大大減少了施工現(xiàn)場的占地面積，便于施工和施工管理。由于預(yù)制鋼構(gòu)件重量輕，可用于部件的運(yùn)輸和安裝，從而有效地縮短了施工時(shí)間。鋼材也可以回收利用，減少建筑垃圾，節(jié)約資源，促進(jìn)綠色建筑[2]。鋼結(jié)構(gòu)一般具有承載能力強(qiáng)、抗震性能好等特點(diǎn)：

橋面為連續(xù)結(jié)構(gòu)。該橋由固定橋墩和梁組成，省去了加固支撐和系統(tǒng)改造的步驟，降低了施工過程的復(fù)雜性。

橋梁的剛度和承載能力比較強(qiáng)。除了轉(zhuǎn)動剛度和抗彎剛度外，承載力也比較高。大跨徑鋼橋具有承載能力強(qiáng)、跨徑能力大、變形小的特點(diǎn)。與此同時(shí)，使用雙臂墩或靈活的碼頭布局，以及鋼具有良好的韌性和塑性性能改善大跨度橋梁的抗震性能，使用列靈活適應(yīng)混凝土的收縮，預(yù)壓、變形和外部環(huán)境變化造成的過渡，當(dāng)橋擴(kuò)展到200—300米，結(jié)構(gòu)簡單，短周期的競爭優(yōu)勢。

大跨徑鋼橋的設(shè)計(jì)造型新穎美觀，橋體空間大，橋面具有寬闊的視野，具有良好的景觀效果，橋體結(jié)構(gòu)靈活。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)

2.1 支架架設(shè)法

這種方法使鋼結(jié)構(gòu)更加清晰，逐漸降低了整個(gè)橋梁的施工難度。通常，在條件允許的情況下，不需要淺水、陸地或航運(yùn)。例如，在過江大橋的施工中，橋下的橋墩和橋墩被橋墩壓碎，橋墩上的橋墩是用爬模澆鑄的。塔頂?shù)陌白善鹬貦C(jī)吊起并安裝在塔頂。根據(jù)加固梁、懸索和橋線的獨(dú)立性，間距通?？刂圃?5米左右。從大橋開始，8個(gè)臨時(shí)橋墩將永久用作建筑材料。臨時(shí)墩采用鋼柱結(jié)構(gòu)，每根鋼柱由4根直徑1.2m的鋼柱組成，并與水平鋼管連接以提高其穩(wěn)定性。橋頂設(shè)有鋼支架、鋼筋驅(qū)動裝置、滑動系統(tǒng)和調(diào)節(jié)裝置[3]。

2.2 轉(zhuǎn)體施工方法

轉(zhuǎn)體施工的方法是將拱圈或整個(gè)上部結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)半跨，在地形和支撐的幫助下建造或預(yù)制半跨拱。然后，通過轉(zhuǎn)動拱的兩半在軸上形成一個(gè)圓弧，技術(shù)人員可以利用纜索張力來平衡水平推力。

2.3 行走吊機(jī)架設(shè)法

目前我國常用的拱式起重機(jī)可分為移動式和移動式兩種。為了保證安裝過程中的平衡，在吊裝設(shè)備后方安裝平衡裝置，保證施工安全。在吊裝過程中，起重機(jī)與主體固定，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為部件的精確定位和安裝提供了極佳的方便。

2.4 懸臂架設(shè)施工法

施工方法不受通航、水位、季節(jié)甚至高度的限制，特殊附加構(gòu)筑物和設(shè)備成本低。此外，將該方法應(yīng)用于多跨連續(xù)桁架剛性拱橋的施工，使橋梁結(jié)構(gòu)整體力學(xué)簡單明了，縮短了施工周期，節(jié)約了施工成本。

2.5 浮吊架設(shè)法

在大跨度鋼橋的浮橋結(jié)構(gòu)中，施工技術(shù)人員應(yīng)在橋上安裝龍門式起重機(jī)，將橋與橋臺之間的驅(qū)動梁提起一次，并交替安裝橋系，使其水平與垂直連接。在實(shí)踐中，使用浮吊可以實(shí)現(xiàn)陸地上鋼絲網(wǎng)的縫合，從而減少高空作業(yè)次數(shù)。然而，鋼拱橋的發(fā)展增加了吊裝設(shè)備和運(yùn)輸工具的需求，給整個(gè)操作帶來了很大的困難。另外，浮吊的使用方法應(yīng)滿足一定的條件，如地形、天氣等條件。根據(jù)加固梁、懸索和橋梁線性轉(zhuǎn)向的獨(dú)立性，臨時(shí)支撐梁的傳遞通常限制在85米左右。但是如果需要大型浮吊的話，大型浮吊要到達(dá)橋座幾乎是不可能的[4]。

3 大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁技術(shù)實(shí)例

3.1 案例信息

在大跨度鋼桁架拱橋中，從拱肋到上弦桿的拱通常用直徑800米的仰拱代替。以上施工可以總結(jié)為：橋梁兩側(cè)地形陡峭，橋梁兩側(cè)建筑物較多，施工現(xiàn)場受復(fù)雜地下管網(wǎng)限制，技術(shù)人員施工經(jīng)驗(yàn)不足。

3.2 施工技術(shù)

采用吊桿施工的大跨度鋼梁架拱橋，經(jīng)試驗(yàn)后吊車起吊。所有鋼梁都安裝在橋的主平臺上。施工時(shí)使用梁式起重機(jī)，但也需要臨時(shí)支撐。為保證鋼梁的表觀強(qiáng)度不低于1.3，安裝時(shí)應(yīng)適當(dāng)稱量鋼梁后端。先將主平臺支點(diǎn)設(shè)置為臨時(shí)固定支架，然后使用梁式起重機(jī)架設(shè)中心鋼網(wǎng)架。另外，當(dāng)鋼網(wǎng)達(dá)到一定長度的工作時(shí)間后，取下臨時(shí)固定支架，調(diào)整好電網(wǎng)垂直軸線，繼續(xù)鎖定。跨鋼桁架拱安裝在168m以下時(shí)，應(yīng)設(shè)置框架梁的吊車端部，跨度的同側(cè)應(yīng)適當(dāng)加重。為了實(shí)現(xiàn)有效切換頻道首次安裝北銀行將停止，這艘船將土地、通航水域的寬度將會調(diào)整到127米，安裝鋼梁南岸將停止，這艘船將搬到河的中心意識到第二頻道轉(zhuǎn)換，和導(dǎo)航間隔可以設(shè)置在南邊。改變第二通道后，定位船的北側(cè)可以重新定位，兩側(cè)可以繼續(xù)安裝。連續(xù)跨桁架拱的安裝，在安裝過程中保持南通航，根據(jù)需要安裝過程應(yīng)懸索在北方，南方的延伸276米，以滿足需求的最終關(guān)閉，應(yīng)長期測量角度和位移相對減輕，北部的起重機(jī)填充交叉角，拆除臨時(shí)固定支架和定位容器，通道保持正常，支點(diǎn)后到達(dá)頂部中心窗臺上[5]。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)焊接

3.3.1 焊接情況

建筑的鋼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，部分施工量較大，安裝必須嚴(yán)格按照建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行。具體方法：根據(jù)設(shè)計(jì)方案、施工方案、設(shè)計(jì)流程、焊接順序和焊接方向，并注意按當(dāng)?shù)毓芾硪筇峁┑募夹g(shù)文件，不要隨意焊接，確保主焊接角已解凍。焊接完成前，完成碳電弧氣體處理，然后進(jìn)行磨削；焊縫之間的焊接接頭應(yīng)清除，以確保焊縫無裂紋。焊接誤差應(yīng)避免。施工過程中，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行焊接氣體保護(hù)，清理焊縫。焊接前的實(shí)際情況是焊接部分完全去除氧化鐵等雜質(zhì)，焊接后清除鼻孔?；钴S的標(biāo)準(zhǔn)斷面梁安裝的焊接結(jié)構(gòu)如下：布局，底層的定位，定位主桁架兩側(cè)，主桁架焊接，焊接主桁架的網(wǎng)，定位的上層甲板，主桁架焊接和焊接接頭的橋梁。確定主桁架邊緣位置后，將其固定在甲板上，并在焊接前檢查其正確性。

3.3.2 焊接順序

大跨徑鋼橋的承載質(zhì)量由下橫梁轉(zhuǎn)移到側(cè)縱梁的錨箱上，由錨箱索轉(zhuǎn)移到塔柱上。根據(jù)受力特點(diǎn)，梁的作用遠(yuǎn)大于橋面板，從而保證梁接頭裝配的精度，并在工程中對橋面板進(jìn)行調(diào)整。所有測量板固定好后，先對梁進(jìn)行焊接，再對橋面板進(jìn)行焊接，減少焊接變形。

3.3.3 施工保障措施

施工監(jiān)測是建筑施工的主要保證之一，包括結(jié)構(gòu)幾何監(jiān)測、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布監(jiān)測、溫度監(jiān)測等。反映各階段結(jié)構(gòu)參數(shù)的等效信息主要是通過傳感器獲得的，以確保施工條件和預(yù)期可以在不可預(yù)見的情況下和必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)語

綜上所述，為了確保鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)符合施工標(biāo)準(zhǔn)，本文做出相關(guān)分析研究。在科技飛速發(fā)展的當(dāng)今社會，我國也緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，以中國特色社會主義發(fā)展為基礎(chǔ)，進(jìn)一步提高橋梁施工技術(shù)。隨著科技創(chuàng)新力量日益加強(qiáng)，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展需要也在刺激著不同國家不斷創(chuàng)新提高相關(guān)水平以及施工技術(shù)，為了能夠滿足人們的生活需要，提高生活水平，我們應(yīng)加強(qiáng)橋梁工程發(fā)展，增加相關(guān)收益。