大跨度剛性空間鋼結構工程安裝技術

姚力

摘 要：隨著我國經濟水平的日益提高，工程建設的規模逐漸增大，大跨度鋼結構技術是橋梁工程建設中最常使用的施工技術，但該技術在實際應用中依然存在一定的風險?；诖?，文章探索并研究了大跨度鋼結構橋梁施工技術，可為今后橋梁工程建設提供一定的參考借鑒。

關鍵詞：大跨度鋼結構；支架架設法；浮吊架設法

中圖分類號：TU393.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0074-01

1 前言

在我國橋梁建設的工程中，大跨度鋼結構能夠滿足不同大型建筑的需求，主要有以下幾個原因：美觀的造型、高強度的跨越能力、良好的景觀效應、獨特的優勢。因此，為了我國交通運輸業的穩定發展，務必投入人力、物力研究和探索大跨度鋼結構技術，使其在橋梁工程的建設中發揮更大的作用。

2 大跨度鋼結構橋梁的施工技術

2.1 支架架設法

在小跨徑的鋼析架拱橋中，支架架設法是最常用的施工技術，小鋼析架拱橋，不僅可以明確整體鋼結構的受力情況，同時還可有效降低橋梁施工難度。通常使用滿堂臨時支架施工時，一般都是在淺水灘、陸地及航運要求低的情況，比如最典型的就是天津國泰橋的建設，在建設橋梁時，對橋面下方的墩身和塔柱以及橋面以上的塔柱采用的施工工藝是不相同的，前者采用的是支架現澆法（下橫梁也是使用此工藝），后者采用的是爬模工藝。先運用塔吊分塊吊裝塔頂鞍座，其次對塔頂進行拼裝。一般在架梁施工時，除主橋永久墩之外還會另加8個臨時墩，其間距設置為85m，臨時墩一般采用的是鋼管柱，通常在每個臨時墩的上下游分別設置4根鋼管柱，鋼管柱的直徑為Ф1.2m，為了進一步增強臨時墩的穩定性，需用鋼管進行橫向連接[1]。

2.2 轉體施工法

利用地形、支架灌注及預制裝配將拱圈和整個上部結構分成2個半跨并使其形成半拱分別駐扎在河的兩岸，這就是在施工中常用到的轉體施工法。要想使其形成拱形還需利用動力裝置其轉動至橋軸線位置處。技術人員配合索拉力可在轉體的過程中平衡拱片水平推力量。

2.3 行走吊機架設法

現如今，移動式和步履式拱上吊機在我國橋梁建筑中使用廣泛，通過千斤頂和卷揚機對吊機進行牽引，維持吊機的平衡需通過其后平衡裝置實現。在起吊安裝的過程中，之所以能夠準確定位構件、便于安裝，主要是因為主體結構錨固和具有穩定性強的整體結構。

2.4 懸臂架設施工法

懸臂施工法是大跨度鋼結構橋梁施中最常采用的方法之一，其工作原理就是應用可移動的剛腿轉臀起重機，邊拼裝邊向前推進。懸臂施工法是一種專門用于輔助結構的施工方法，其輔助設備費用也不高，最主要的是該法還不會受通航、流水、季節及墩高等限制。此外，在建設多跨的連續析架剛性拱橋時，采用這種方法既可以明確橋梁結構的受力情況，還可以縮短工期，最大限度地節約施工成本[2]。

2.5 浮吊架設法

采用浮吊架設法建設大跨度鋼結構橋梁時，首先必須要設置一個門吊在橋梁上方位置，然后依次吊起已組裝好的主梁，將吊起來的主梁放置在橋墩和橋臺之間，最后逐步對橋面系平縱聯進行安裝。在實際建筑施工時采用的浮吊架設法，為了使作業的次數盡量減少，可在岸上拼接鋼析架。然而，近年來隨著鋼析架拱橋跨度逐漸增加，使施工操作的難度系數也逐漸增大，主要是因為跨度的增大會相應地提高對其需要的起重、運輸設備。此外，在施工中使用浮吊架設法，還需考慮地形和天氣情況。

2.6 纜索吊裝架設法

在實際的橋梁建設施工中，應用纜索吊裝架設法，其優勢主要在于：不僅方便安裝、拆卸吊機，同時對梁、橋的運輸方式和地址的選擇都沒有強制性的要求。在施工中纜索吊裝架的施工順序依次為：運輸（水平方向）和安裝拱圈節段構件需從橋的兩端向中間對稱進行，運用纜索吊機垂直起吊拱圈，每當吊起一段拱時，調整各連接節點的位置直到要求的高度，然后放松節點，在確保拱圈自承受力的情況下，將帶扣纜索取出。

3 大跨度鋼結構橋梁施工技術案例

某大跨度鋼桁架拱橋主橋上部設計的是三跨連續中承式鋼桁系桿拱橋，它的跨徑為190m+552m+190m，橋面設置為雙層，上層橋面的寬度達到36cm，設計的是雙向六車道和雙側人行道，城市軌道交通被設置到了橋面下層的中間位置，同時汽車車行道又被設置到了城市軌道交通的兩側位置。兩片拱肋之間的距離為29m，拱頂到中間支點的高度為140m，拱肋上、下弦線形均是采用二次拋物線，拱肋下弦線的矢高為128m，拱肋上弦部分線形向邊跨上弦過渡時一般采用的為R=800m的反向圓曲線。通常情況下，鋼桁拱肋跨中桁、中間支點處桁、邊支點處桁的高度依次是12、74、11.83m。以上案例在施工時，由于繁忙的航運工作再加上狹窄的航道水域和錯綜復雜的水下地形，使施工操作和航運之間存在相互沖突，導致建筑施工難度系數增大[3]?？煽偨Y為：橋兩岸地形十分陡峭，沿線建筑物也非常多，極其復雜的地下管網，使施工場地受到限制；橋及其桿件的規模、尺寸、重量均很大；橋梁跨度足夠大；技術人員的施工經驗欠缺。

4 施工技術

（1）對第一節間鋼梁進行安裝時，需借助塔吊來完成，在對架梁吊機試吊完成后方可在鋼桁梁拼裝架梁吊機；（2）完成在橋梁的主墩上架設邊跨鋼梁的全部構件，需通過架梁吊機實現，當然還需臨時支撐墩的配合。為了確保鋼梁的傾覆穩定安全系數不低于1.3，務必在安裝過程中適當壓重鋼梁的后端；（3）在用架梁吊機架設中跨鋼桁拱前，首先需將主墩的支點設為臨時固定支座，然后等到鋼桁達到固定的懸臂長度后，開始解除臨時固定支座，重新調整并繼續鎖定桁架的縱軸線；（4）將跨鋼桁拱架設到168m需要借助架梁吊機完成，與此同時還需適當地給邊跨配重，安裝扣塔塔柱上部的構件和塔頂錨箱也是持續進行的，在此過程中需保證中跨的航道寬度要達到180m；（5）首先對1#扣索進行掛設，其次將扣塔支撐斜腿拆除，最后初張拉1#扣索；（6）為使航道得到第一次有效的轉換，需停止在北側的架設，將定位船拆除，127m為通航水域調整的寬度，然后在結合使用架梁吊機在南側架設2#扣索并初張拉；（7）停止架設南側鋼梁后，移動南側定位船至江心，為實現第二次航道轉換，可在已經安裝好的南側中跨桁拱下方將通航孔轉換過去，第二次航道轉換完成后，航道轉換結束后，重新定位北側定位船，同時對兩側進行安裝；（8）對中跨桁拱進行持續架設，始終保持南側通航對架設的過程至關重要，在其安裝中，需根據要求在北側掛設2#斜拉扣索，同時進行初張拉；（9）對中跨鋼杭拱進行持續架設，南側一直延伸至276m，為使其達到合龍要求，需對合龍段兩側的相對高差和位移量進行測量和調整，合龍中跨需借助北側吊機完成，將支座臨時固定和定位船解除并拆除，在保證航道得到恢復正常時，后退架梁吊機至中支點頂部；（10）通過架梁吊機（配合履帶吊機）吊裝吊桿、系梁、橫梁和橋面板時，通過下層橋面的輕軌軌道梁將構件輸送到安裝位置，直到合龍中跨[4]。

5 結語

綜上所述，在我國橋梁工程建設中采用的重要形式之一就是大跨度鋼結構橋梁，該技術的應用極大地發展了我國的交通運輸業。所以，相關部門應結合目前橋梁工程的優秀案例和實際情況深入探索和研究大跨度鋼結構橋梁施工技術，為后期改進和完善大跨度鋼結構橋梁施工技術提供一定的理論基礎。

參考文獻

[1]崔曉強，郭彥林，葉可明.大跨度鋼結構施工過程的結構分析方法研究[J].工程力學，2006，（05）：83-88.

[2]朱明亮，郭正興.基于向量式有限元的大跨度鋼結構施工力學分析方法[J].湖南大學學報（自然科學版），2016，（03）：48-54.

[3]王馳.大跨度鋼結構施工過程的結構分析方法研究[J].中國建筑金屬結構，2013，（10）：42.

[4]李貴平.淺談大跨度鋼結構施工過程的結構分析方法[J].化學工程與裝備，2010，（05）：111-112+66.