大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)

劉俊峰

近些年，隨著地區(qū)間經(jīng)濟(jì)交流越來(lái)越頻繁，基建等方面的需求越來(lái)越高[1]。橋梁無(wú)疑是現(xiàn)代基建重要組成部分，而考慮到實(shí)用性、美觀性以及適用性等多方面因素，大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁的使用也越來(lái)越多[2]。但與此同時(shí)，此類橋梁的整個(gè)工藝結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，對(duì)于技術(shù)等方面的要求也比較高[3]。若現(xiàn)場(chǎng)安裝施工不到位，則很有可能導(dǎo)致重大安全隱患。本文結(jié)合具體案例就其施工展開(kāi)討論，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1.工程概述

某大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁為當(dāng)?shù)刂饕萍汲浅鋈胍溃瑢?duì)于加快推動(dòng)當(dāng)?shù)乜萍汲堑慕ㄔO(shè)和發(fā)展至關(guān)重要。就設(shè)計(jì)層面而言，整個(gè)橋梁設(shè)計(jì)全長(zhǎng)達(dá)216m，單箱六室，橋面的寬度更是達(dá)45m，跨度為185m，梁總高為2.5m。整個(gè)橋梁鋼材均采用Q345qD型。整個(gè)橋梁的鋼拱跨度達(dá)185m，橋頂間距橋面50m，為兩個(gè)拋物線相交，對(duì)稱模式。整個(gè)鋼拱設(shè)計(jì)了19排的吊桿，各排又包含了吊桿2個(gè)，同鋼板橋橫梁之間通過(guò)錨形式固定。

2.工程施工難點(diǎn)概述

首先，該橋梁施工項(xiàng)目的總長(zhǎng)達(dá)216m，跨度為185m，前面的總寬度為45m，整個(gè)的拱腳設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜，鋼橫梁合理分段對(duì)于鋼箱梁設(shè)計(jì)制造、運(yùn)輸以及安裝等均有著較高的要求。其次，該項(xiàng)目拱腳鋼箱梁內(nèi)部安置了許多的隔板、腹板以及剪力釘?shù)冉Y(jié)構(gòu)，此類構(gòu)件彼此縱橫交錯(cuò)，構(gòu)成了許多個(gè)的密閉式的空間，板與板之間主要采用熔透焊縫形式連接，故而整體組裝工藝要求非常高。

第三，該項(xiàng)目跨河而建，鋼橫梁以及鋼拱跨度等均比較高，鋼箱梁間距河床長(zhǎng)度為8m，鋼拱間距橋面為46m，由此可見(jiàn)對(duì)于整個(gè)的支撐系統(tǒng)的要求非常高。最后，此次項(xiàng)目鋼拱為典型的雙向扭曲形式，故而對(duì)于實(shí)際安裝的定位精度要求比較高，難度也比較大。

3.施工技術(shù)分析

3.1 鋼梁優(yōu)化

此項(xiàng)目單體構(gòu)件相對(duì)較大，結(jié)合設(shè)計(jì)圖分段，主橋用段截面為45mx8m左右，結(jié)構(gòu)斷面規(guī)格較高，整件難以運(yùn)抵作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，需要對(duì)其進(jìn)行分段處理。此外，其主橋拱腳位置的寬度達(dá)到45m，長(zhǎng)度為21m，另外箱體中涵蓋了鋼拱腳樣式，分段也比較繁瑣。綜合構(gòu)件制造、運(yùn)輸以及安裝等多方面要素，盡可能地規(guī)避十字縫等的出現(xiàn)，段和段彼此底板以及面板等需要錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，以起到鋼橋和拱腳之間的合理分段。

整個(gè)橋的長(zhǎng)度方向中鋼橫梁總計(jì)包含80段標(biāo)準(zhǔn)段，其中2段、4段和2組的合攏段、結(jié)合段以及拱腳段。此外，各組的拱腳段于長(zhǎng)度層面的長(zhǎng)寬等方面又包含了10個(gè)制作端，涵蓋了兩個(gè)拱腳鋼箱梁段。合攏段于制作期間寬度層面預(yù)留了足夠的余量，于兩側(cè)鋼梁安裝焊接完成之后，綜合全橋的長(zhǎng)度參量設(shè)計(jì)焊接收縮情況，實(shí)施合攏段寬度的凈尺。這樣不但可以較好地達(dá)到安裝要求，同時(shí)可以確保合攏規(guī)格以及安裝精度。此外各段之間連接基于Z形連接樣式，U型肋，加勁板間隔交錯(cuò)20cm。

3.2 鋼箱梁施工技術(shù)

3.2.1 施工流程

整個(gè)的鋼箱梁施工流程主要為整體的建模作業(yè)、下料分段作業(yè)、整體的組裝焊接作業(yè)至凈尺。其中建模過(guò)程，主要選擇專業(yè)性的軟件對(duì)其鋼箱梁組件完成建模處理，基于建模方式仿真整個(gè)的組裝過(guò)程，完成建模后對(duì)鋼箱梁實(shí)施模擬組裝演示，對(duì)各個(gè)組裝以及焊接過(guò)程等進(jìn)行合理把控。分段的高度以及位置需要綜合考量運(yùn)輸過(guò)程以及焊接工藝要求，切忌出現(xiàn)焊縫過(guò)度集中以及無(wú)法焊接等情況。

下料分段工藝，下料期間拱腳豎直方向十字肋整個(gè)下料，拱腳水平十字肋于豎直方向十字肋位置斷開(kāi)、主橋的拱腳隔板ZCG2于比鄰隔板向著拱腳中心位置20cm位置斷開(kāi)；公交隔板于土質(zhì)的分割線位置，結(jié)合拱腳隔板于拱腳水平方向十字肋斷開(kāi)區(qū)域開(kāi)展必要的調(diào)節(jié)。于分段線下側(cè)以及上側(cè)的拱腳隔板盡可能下完的料，并于現(xiàn)場(chǎng)完成組裝。拱肋豎直方向加勁肋結(jié)合隔板的分段，于分段線下端20cm位置斷開(kāi)。拱腳頂?shù)装搴透拱逵诜侄挝恢缅e(cuò)開(kāi)20cm。

3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝

大致流程為度拱腳各個(gè)組件進(jìn)行組裝、對(duì)水平以及豎直方向十字肋進(jìn)行安裝、對(duì)內(nèi)外側(cè)腹板以及頂?shù)装宓劝惭b、完成腹板以及頂?shù)装宓暮附印⒐澳_中自兩端向中心組裝拱腳隔板、拱腳隔板和頂板、底板以及鋼箱底板的焊接處理、自兩側(cè)向中間退裝栓釘、安裝拱腳豎隔板、焊接豎隔板、逐次向拱腳中間位置交錯(cuò)安裝水平方向以及豎直方向的隔板等。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)期間，預(yù)先就鋼橫梁底板、腹板以及加勁板等進(jìn)行安裝，隨后對(duì)十字肋以及底板等進(jìn)行焊接處理。之后結(jié)合各個(gè)密閉空間的特性實(shí)施腹板斷開(kāi)策略。先開(kāi)展拱腳最內(nèi)部的腹板的安裝與焊接，隨后對(duì)其兩百年的栓釘進(jìn)行焊接，之后就封閉隔板完成組裝焊接。

組裝焊接工藝要求:（1）因?yàn)楣澳_的腹板、頂?shù)装逡约笆掷叩却嬖谝欢ǖ慕嵌龋识M裝期間應(yīng)當(dāng)配置臨時(shí)支撐。（2）安裝前進(jìn)應(yīng)當(dāng)確保自兩端逐步向著中間退裝，確保密閉空間封閉性以及操作空間較小的焊縫均可以得到徹底的焊接。（3）安裝期間橫隔板斷開(kāi)區(qū)域不在豎隔板位置，伸出20cm，確保隔板的焊縫焊接。（4）拱腳內(nèi)部的栓釘均為焊接之后開(kāi)展，焊接順序?yàn)樽韵露闲问健＃?）安裝拱腳的內(nèi)外部腹板以及頂?shù)装迩捌冢谌緝x設(shè)備對(duì)鋼箱的底板進(jìn)行打點(diǎn)作業(yè)，同時(shí)引側(cè)至鋼箱梁外部控制位置。（6）安裝期間需要同時(shí)完成密閉空間的焊接處理，帶探傷達(dá)標(biāo)之后實(shí)施密閉安裝。（7）坡口樣式主要為加襯板模式，空間支持的將帶襯板的坡口轉(zhuǎn)換為北面清根模式。

3.2.3 凈尺工藝

在完成了整個(gè)的組裝之后，使用全站儀設(shè)備基于鋼箱梁外部的測(cè)控點(diǎn)，對(duì)拱腳中的六個(gè)點(diǎn)于鋼箱梁頂板的投影位置的設(shè)計(jì)值放樣于鋼箱梁頂板中。隨后結(jié)合投影位置垂直反置拱腳內(nèi)外側(cè)腹板以及頂?shù)装逯校^而基于壁虎式切割機(jī)凈尺。

3.3 支撐系統(tǒng)施工

支撐系統(tǒng)主要包含橋下以及橋上兩個(gè)部分，此項(xiàng)目橋下主要使用鋼管組合柱群的形式，鋼柱選擇63cm規(guī)格的鋼管，每間隔六根或是三根左右形成一單元，間距為3.7m×4m，平均高程為7m，最高為8m。柱間安置槽鋼與角鋼進(jìn)行支撐，柱頂安置了雙排工字鋼為梁，在梁中安置了沙箱。而橋上支撐系統(tǒng)則為，拱段劃分成水平形式的8m一段，拱腳到中線總共10段，全橋總共38拱段，4段拱腳。鋼拱自拱腳位置向著中心不斷地圍攏，中國(guó)建橋面到拱頂端最大為50.4m。拱肋支架安置于鋼箱梁橋面上，預(yù)留其下鋼管柱支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)基于盤扣式鋼管支撐以及鋼管柱支撐等。拱腳位置和GL5-5則使用63cm規(guī)格的鋼管，拱肋GL10上至GL5下選擇的為盤扣式鋼管支架交會(huì)，鋼拱實(shí)現(xiàn)較好的就位即可焊接組裝。

鋼管柱彼此水平方向使用25a槽鋼、豎直方向間距4m，同時(shí)保證鋼管頂端至下400m位置存在水平方向的槽鋼。豎向斜拉撐基于角鐵L100×8，每間隔12m安置以水平剪力撐，同時(shí)與鋼管的頂部安置一水平剪力撐。水平方向拉撐槽鋼25a和斜拉撐角鐵均和鋼管加密焊接，焊接的高度不大于6mm，鋼管頂端橫橋向安置3個(gè)并排的I30a，和鋼管頂端焊接，工字鋼上端放置用來(lái)上接口位置的砂箱，水平方向安置3個(gè)工字鋼，并于其上端安置縱向的2組4個(gè)并排工字鋼I30a。此外，工字鋼的上沿放置短鋼管同工字鋼等形成板凳形式桁架，上端放上用來(lái)上接口的砂箱。

3.4 吊裝工藝

此次方案針對(duì)鋼橫梁的標(biāo)注段主要實(shí)施250段位的履帶安裝技術(shù)，拱腳位置以及鋼混主要施工兩個(gè)250t的履帶吊實(shí)施雙機(jī)臺(tái)吊。實(shí)際作業(yè)基于兩拱腳位置逐步向著中間開(kāi)展，大致作業(yè)流程為底部支架的組裝、拱腳段的組裝、標(biāo)準(zhǔn)段的組裝、鋼混段的組裝、合攏段的組裝、鋼拱支撐安裝、鋼拱組裝以及支撐去除等。現(xiàn)場(chǎng)組裝前需要對(duì)吊裝方案以及支撐系統(tǒng)展開(kāi)研判分析，可以要求行業(yè)專家進(jìn)行綜合性的研究考量。安裝期間借助全站儀設(shè)備以及水準(zhǔn)儀設(shè)備等就整個(gè)鋼箱梁的軸線以及標(biāo)高等設(shè)施檢測(cè)，標(biāo)高基于鋼橫梁下安置砂箱完成調(diào)節(jié)。

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著基建項(xiàng)目越來(lái)越多，包括大跨度梁拱組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工設(shè)計(jì)勢(shì)必越來(lái)越多。與傳統(tǒng)的形式對(duì)比，該類橋梁形式的使用可靠性更高、質(zhì)量更優(yōu)，但同時(shí)對(duì)于施工作業(yè)難度提出了一定要求。本文探討了一種規(guī)避復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)組裝工藝的新思路，能夠更好地應(yīng)對(duì)鋼箱梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、密閉空間較多以及作業(yè)空間較小、焊接形變難以把控、安裝難度大等情況。實(shí)際此類橋梁施工安裝期間，存在的安全隱患無(wú)疑有很多，本文只是對(duì)應(yīng)性地提出了其中幾個(gè)較為關(guān)鍵的安裝管控要點(diǎn)。