探析大跨徑疊合梁斜拉橋鋼錨梁安裝施工 精度控制技術(shù)

鄭 飛

（四川路橋大橋工程分公司， 四川 成都 610015）

0 前言

大跨徑疊合梁斜拉橋多見于復(fù)雜地形，或跨徑較大的河道橋梁工程。疊合梁是分兩次澆搗混凝土的梁，第一次在預(yù)制場做成預(yù)制梁；第二次在施工現(xiàn)場進行，當預(yù)制梁吊裝安放完成后、再澆搗上部的混凝土使其連成整體。該類橋梁的施工，強調(diào)鋼錨梁高質(zhì)量穩(wěn)定安裝，對其精度控制要求加高，加以分析十分必要。

1 工程概況

S 大橋?qū)儆诳缃髽颍挥趪鴥?nèi)中部某省份，屬國家級重點工程之一。工程主體采用雙塔雙索面疊合梁斜拉結(jié)構(gòu)，設(shè)計長度為904 米，因建設(shè)地點地形較為復(fù)雜，設(shè)計為非對成形式，南岸共18 組斜拉索，以混凝土梁作為整體斷面的基礎(chǔ)；北岸共20 組斜拉索，以工型鋼梁作為整體斷面的基礎(chǔ)。疊合梁的總長度為12.2米，橋面寬度29.7 米，為保證自重控制效果，以混凝土箱梁作為索塔主要結(jié)構(gòu)，南側(cè)高度為182.5 米，北側(cè)為174.9 米。

2 精度控制主要難點

施工作業(yè)開始前，結(jié)合同類工程基本經(jīng)驗，對S 大橋鋼錨梁安裝施工精度控制難點進行梳理，共發(fā)現(xiàn)3 個方面的影響因素。

一是受力態(tài)勢，在S 大橋的施工方案中，鋼錨梁與索塔受力態(tài)勢存在直接關(guān)聯(lián)，鋼錨梁安裝精度不足，可能出現(xiàn)無法維持力平衡、不同鋼索受力態(tài)勢差異、預(yù)應(yīng)力無法發(fā)揮作用的局面，擬通過有效的參數(shù)控制避免該問題。

二是施工規(guī)范性，S 大橋跨徑較大、施工工期也較長，存在鋼錨梁施工的一般難點和特殊困難，索塔各處鋼錨梁的安裝精度控制不理想，可能出現(xiàn)索塔可操作空間有限、安全風險增加的問題，同時也可能導(dǎo)致受力情況的差異，影響橋梁后續(xù)使用。擬通過全程吊裝控制的方式予以應(yīng)對。

三是承重結(jié)構(gòu)設(shè)計，鋼錨梁安裝的初始階段，型鋼的作用較為突出，以型鋼為主要材料設(shè)計建設(shè)的支架，其剛度過大影響對鋼筋設(shè)計、預(yù)應(yīng)力分析的效果；剛度過小則會導(dǎo)致安裝精度評估效果下降。擬通過對關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計因?qū)υ搯栴}。

3 施工過程和成果

3.1 施工基本流程

S 大橋?qū)俅罂鐝蒋B合梁斜拉橋，施工難度大、周期長，其施工方案經(jīng)過專家組論證，具有較高的科學性和可行性。就該橋鋼錨梁安裝施工精度控制而言，結(jié)合施工方案內(nèi)容，給出標準化的施工安裝流程：

鋼結(jié)構(gòu)工件和部分混凝土工件的預(yù)制——拼裝（簡單拼裝于廠內(nèi)進行，復(fù)雜拼裝和整體拼裝于施工場地進行），該過程中需嚴格遵照施工方案和施工組織設(shè)計要求進行，強調(diào)精度有效控制——運輸和材料、設(shè)備就位——二次拼裝（整體拼裝，使單一箱梁連接為整體）——型鋼承重結(jié)構(gòu)安裝——型鋼承重結(jié)構(gòu)的精度微調(diào)——鋼錨梁塔上作業(yè)（分為安裝、精度調(diào)整、混凝土施工）——索塔混凝土結(jié)構(gòu)施工——鋼錨梁塔上作業(yè)、索塔混凝土結(jié)構(gòu)施的反復(fù)[1]。

3.2 施工過程

按照上述流程進行作業(yè)，進入鋼錨梁安裝階段后，對其索塔對應(yīng)的安裝位置進行標記，保證誤差不超過0.5%。將預(yù)埋件預(yù)埋與混凝土中，并完成初步施工和位置標記。S 大橋施工中，所有預(yù)埋件均為工字型鋼，埋入索塔內(nèi)0.8m 位置，應(yīng)橋梁跨度大、自重較大、通行壓力設(shè)計也較高，南北側(cè)均設(shè)置3 排預(yù)埋件，均為縱向布置，單排間距為1.8 米。支撐部分放置6 個千斤頂，與鋼錨梁底板區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效物理連接。完成上述工作中，進行支撐機構(gòu)的預(yù)裝，設(shè)計牛腿型承重結(jié)構(gòu)，按照施工方案進行鋼錨梁的現(xiàn)場拼裝，分別將其運輸至南北岸施工區(qū)域，使其位置索塔下方，利用塔吊進行吊裝。鋼錨梁梁身處，設(shè)計若干直徑為5cm 的起吊孔，將吊鉤置入起吊孔內(nèi)，以垂直起吊的方式將其緩緩吊起，在此過程中進行水平位置觀察，核準起吊后鋼錨梁無位置偏移等問題，可繼續(xù)起吊，反之則進行位置調(diào)整后再繼續(xù)起吊[2]。鋼錨梁需要放置于千斤頂位置，同時將承重結(jié)構(gòu)放置于支架位置處，借助千斤頂和支架保持其位置穩(wěn)定。于支架位子進行工字型鋼焊接，不斷利用千斤頂進行方向調(diào)整，橫向分部的工字型鋼形成反作用力，以免鋼錨梁和承重構(gòu)件出現(xiàn)位置偏移。上述工作完成后可進行后續(xù)安裝，為保證施工安全，可搭建防護欄。

3.3 安裝精度控制技術(shù)

S 大橋鋼錨梁安裝施工精度控制工作，要點為參數(shù)控制、全程吊裝控制、承重結(jié)構(gòu)設(shè)計，技術(shù)上通過合理設(shè)計承重結(jié)構(gòu)，保證全程施工規(guī)范化，引入虛擬技術(shù)三個方式實現(xiàn)。全程施工規(guī)范化強調(diào)按照既有方案和施工組織設(shè)計進行各環(huán)節(jié)工作，如首節(jié)鋼錨梁定位安裝，要求首先進行骨架位置測定，并進行標準，之后分別做承重構(gòu)件、軸線位置、高程分析，采用測量放樣的方式精準進行定位，直到定位區(qū)域、實際施工位置和設(shè)計位置實現(xiàn)精度重合，再進行下一步工作。其他環(huán)節(jié)作業(yè)方式與此相同，重視高度規(guī)范化和流程化。

承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，主要考慮牛腿型型鋼結(jié)構(gòu)剛度和安裝控制。該構(gòu)件為預(yù)制件之一，于施工作業(yè)開始前，根據(jù)設(shè)計要求，在工廠內(nèi)完成拼裝散件的加工。其參數(shù)的確定則考慮了同類工程特點和S 大橋索塔、鋼錨梁等既有參數(shù)，要求能夠完成有效承重，加工過程中，引入棱鏡桿預(yù)留孔技術(shù)，分別在結(jié)構(gòu)橫向、縱向位置設(shè)計2.0mm 小孔，以確保安裝過程中的精度，消除誤差。在安裝過程中，借助千斤頂進行位置微調(diào)，時刻了解牛腿型型鋼結(jié)構(gòu)是否滿足承重要求，完成矯正后利用焊接技術(shù)進行固定。

虛擬技術(shù)的引入，主要考慮借助BIM 虛擬技術(shù)和有限元三維模型技術(shù)，收集既有參數(shù)和建設(shè)要求等信息，進行包括承重、位置、使用年限等多參數(shù)的綜合模擬。本次施工采用了約束條件分析法，將既有工作信息代入模型中，獲取型鋼剛度條件、預(yù)應(yīng)力施加效果、最佳鋼錨梁安裝位置等信息。為保證約束模擬的科學性，在收集參數(shù)的過程中，全程引入動態(tài)分析模式，考慮了風力、老化影響，以確保結(jié)果客觀可信。S 大橋建成后，其鋼錨梁安裝施工精度與設(shè)計要求高度契合，使用效果理想，具有積極參考價值。

4 總結(jié)

綜上，大跨徑疊合梁斜拉橋鋼錨梁安裝施工精度受到多個因素影響，具有可控性。結(jié)合本次施工情況，可知精度控制的難點在于參數(shù)控制、全程吊裝控制和主要結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面，為求予以控制，要求合理設(shè)計承重結(jié)構(gòu)，保證全程施工規(guī)范化，通過虛擬技術(shù)獲取標準參數(shù)，應(yīng)對難點影響的同時，提升工程施工質(zhì)量。