大跨徑變高度連續鋼桁梁施工技術

馮明鋒

（中鐵十九局集團有限公司，北京100176）

1 工程概況

某特大橋128 m雙線下承式道砟橋面鋼桁梁架設工程，計算跨度128 m，桁高16 m，主桁中心距12.8 m。主桁上、下弦桿均采用焊接箱型斷面形式，斜桿截面形式以箱型為主，腹板處普遍采用插入式與主桁節點連接的方法（端斜桿處為對接拼裝的方法）。全橋M24、M30型高強螺栓的數量分別為34 952套、48 704套。

2 施工方案概述

項目采用膺架法，即在鋼桁梁橋跨位置搭設臨時支墩，并于該處按規范組織原位拼裝作業。施工的具體步驟是：（1）測量鋼桁架與周邊主干渠的位置關系，于鋼桁架的北側回填便道（寬度按8 m控制、填筑高度按2 m控制），以便施工機械的高效通行以及物資的進場；（2）安排大型吊車進入主干渠內，于該處開展吊裝作業，并搭設臨時支墩，供后續施工使用。該項目位置施工回填縱面如圖1所示。

圖1 某特大橋所處位置施工回填縱斷面

3 施工技術相關計算

3.1 支架受力準備

在連續鋼桁梁支架拼裝作業前，施工人員需對支架的風荷載、預埋件以及地基承載力展開計算，并以計算結果為標準展開后續作業，以達到增強施工安全系數的最終目的。

3.2 風荷載計算

風荷載計算見式（1）：

式中，W為風荷載強度，Pa；W0為基礎風壓值，Pa；K1為風載體型系數；K2為風壓高度變化系數；K3為地形及地理條件系數。

根據本工程的地形條件及結構特點，可得K1=1.4，K2=1.1，K3=1.1，W0=0.86 kN/m2，則W=1.457 kN/m2，符合相關標準規定并在安全范圍值。

3.3 預埋件及地基承載力

支架預埋件計算可通過對錨的受筋力和錨固長度這兩方面的計算得出結果，而地基承載力的計算則包括對其中混凝土基礎的驗算和支架地基承載力計算這兩部分。通過上述對本工程的預埋件及承載力論述，可得出預埋件的抗彎矩及變形折減系數均在設計規定的范圍值內，即地基最大承載力＞300 kPa，具備一定的安全值，不影響施工。

4 施工要點

4.1 施工準備

在該環節中，需全面復核橋墩竣工資料，從而最大限度地減小偏差。

1）現場配備1臺50 t的汽車吊，以便參與到預拼裝作業中；200 t汽車吊1臺，以滿足橋位吊裝的作業需求；此外，50 t及100 t的千斤頂、撬棍、扳手（根據高強螺栓的施擰要求合理選型）等均是重要的施工機具。

2）提前處理桿件堆放場所，并采取平整、壓實處理措施。

3）桿件運抵現場后，分類堆放到位，嚴格控制堆放高度；同時，應保證桿件可置于枕木或混凝土墊塊上。

4）多層碼放時，要在兩層間設置墊塊，以免因桿件直接接觸而受損。

4.2 支架布置

1）施工前，要結合設計要求以及實際條件，合理規劃臨時墩的布置方案。對此，可按自下而上的順序，臨時墩的組成含3部分，即：擴大基礎、鋼管立柱、墩頂布置。

2）臨時胎架與下部管樁要分開施工。考慮到臨時胎架的安裝過程及安裝質量對后續橋梁施工有直接影響，因此，在臨時支撐安裝前，需對現場進行考察和測量，并對支撐架樁基進行安裝前計算分析，以確保受力穩定。同時，由于鋼桁梁橋現場安裝所用臨時支架的穩定性及其強度會直接影響相關的安裝精度和結構安全性，因此，臨時支架的強度及穩定性作為控制重點。性、地基的沉降、支架的實際穩定性、支架的實際彈性變形、消除支撐架的非彈性變形，以確保后續安裝的精度。

3）在支撐架安裝完成后，進行架體試壓，觀察地基的穩定

4.3 桿件安裝及吊裝

在鋼梁拼裝架設前，需充分考慮橋墩及墊石頂高程、中線及跨距，組織復測工作，并分析實際結果與設計值的差距。若超出許可范圍則需及時調整，以最大限度減小偏差，并將各項指標的誤差控制在許可范圍內后，方可正式架設。此外，需以設計要求為準，在橋臺處精準測放橋梁中線和端線。主要施工流程如下：

1）施工現場的拼梁場地有限，在此條件下，吊車僅能在所拼橋梁的一側吊裝，且采取先遠后近的方法。在施工機具方面，配備2臺160 t的汽車吊，讓二者協同作業，將桿件吊裝到位，再利用50 t汽車吊對桿件預拼裝以及裝車。此后，由加長運輸車將施工所需的桿件運送至現場。為保證桿件的質量，運送期間要采取防護措施，以免桿件母材受損。在吊裝環節，加強對弦桿、縱橫梁等相關構件的方位控制，應保持水平的狀態；而對于斜桿和豎桿兩部分，則需呈豎直的狀態。

2）地面拼裝桁梁時，沖釘、螺栓在節點上需均勻布置；對于螺栓孔數量偏少的節點，需要保證沖釘、螺栓總量至少達到6個。拼裝時，要加強對鋼梁中線、水平線、拱度等指標的測量，將實測結果與設計值展開對比分析，若偏差超出許可范圍，必須及時采取處理措施。

3）可用高強螺栓替換普通螺栓和沖釘。首先，全面換下普通螺栓，再按照要求將高強螺栓置于指定位置，進行初擰；此后，逐步換下沖釘，進一步擰緊高強螺栓，直至其滿足要求為止。

4.4 螺栓連接施工

4.4.1 高強度螺栓連接副的安裝

拼裝前要做好質量檢驗工作。具體內容是：（1）組織抗滑移系數試驗，且要求實測結果可滿足要求；（2）測定高強度螺栓連接副的扭矩系數，以測定結果為參考依據，合理組織高強螺栓的施擰作業；（3）若存在毛刺、飛邊等質量問題，應予以清理，同時需保證栓孔內維持潔凈的狀態，若附著油污等雜物，可利用丙酮擦拭干凈；（4）待各項準備工作均落實到位后，按要求穿入足量的沖釘，并安裝螺栓。

待橋梁位置經過調整后，方可安裝高強度螺栓連接副.該步驟用扭矩法施擰，選用的高強螺栓、螺母等相關材料在規格、質量等方面均要滿足要求，以免因原材料質量不達標而影響整體施工質量。

在安裝期間，合理控制螺栓的穿入方向，其需要與施擰方向一致。螺栓頭一側及螺母一側均要有1個墊圈，設置時還需控制墊圈的方向，以保證有內倒角的一側可朝向螺栓頭。此外，要按需領用高強螺栓和扳手，由專員記錄領用信息，加強管理，避免工具丟失；而對于施工后剩余的連接副，則需將其統一裝箱保管，不可隨意丟棄[1]。

4.4.2 高強度螺栓連接副施擰工藝

1）基本要求。（1）施工方法以扭矩法為宜，按規范擰緊高強度螺栓連接副，擰緊作業具有階段性，應按照初擰、復擰、終擰的順序依次施工；（2）初擰和復擰2個階段的扭矩值為終擰扭矩值的50%；（3）在復擰和終擰施工中，在螺母與墊圈同一位置做好標記（分別刷涂白色、紅色油漆），以便形成醒目的標記，避免漏擰現象；（4）擰緊時，從節點中央剛度較大處開始，向邊緣處推進；（5）對于大節點，較為適宜的是從節點中央處開始，逐步向桿件四周推進。

2）施擰工具。（1）根據初擰、復擰、終擰的施工要求，選用特定的定扭矩扳手，提前對其標定，嚴格控制扭矩誤差，即不可超過使用扭矩的±5%；（2）在結束當班工作后，需及時矯正扭矩扳手，詳細記錄信息，并以此作為后續校正以及質量分析的依據；（3）在扭矩校正過程中，若實際偏差超出許可范圍，則需確定當班用該扳手擰緊的所有高強度螺栓連接副，對其做全面的檢查，若發現其存在質量問題，要采取針對性的處理措施；（4）電動扳手需與控制箱形成配套關系，同時為保證施工的順暢性，需采取獨立供電機制，并適配合適規格的穩壓電源，從而抵御外部因素的影響，以更好地營造安全、穩定的施工環境；（5）電動扳手在開啟后，擰至規定扭矩時，將聽到扳手發出“當”的響聲，說明其已經到位；（6）在使用階段，應做到平穩加力，不可出現沖擊加力的情況。

3）扭矩法施擰工藝。（1）施擰前，分批檢驗高強度螺栓連接副的扭矩系數（要求每批檢測數量至少達到8套，可根據實際情況適當增加），在測定各套的實測值后，求得平均值，要求其穩定在0.11～0.15，同時標準偏差需≥0.01；（2）測試期間需詳細記錄溫度信息；（3）正式施擰過程中，應及時做好復擰、終擰高強度螺栓的標記工作，以免出現漏擰現象；（4）在擰緊時，需在螺母上施擰，要求相同螺栓的初擰、復擰、終擰工作在同一天完成。當班結束后，及時校正扭矩扳手，一經校正，后續不可隨意改變扭矩；（5）若使用期間出現異常狀況，需及時安排專員處理；（6）電動扳手的使用應具有規范性，由具有資質的專員操作，做好崗前培訓工作，在實際操作中，不可出現中途松手停機現象，同時在使用時需做到平順加力，既要保證高強度螺栓連接副能夠安裝到位，又要避免裝置受損的情況；（7）若墊圈與螺母存在同步轉動的現象，則需更換后再施擰。

4.5 線形監控

在橋梁施工控制中，一般進行線形控制的順序為“量測→識別→修正→預告→施工”。具體來說，在線形控制的過程中，要做到以下3點。

1）根據結構進行分析計算，以確定箱梁的理論立模高程。

2）確定已經完成的梁段的高程以及平面位置，同時將已完成梁段的高程數據進行記錄且和預計的高程數據做對比，并在對偏差進行分析的基礎上，調整澆梁段的立模高程以及平面位置。

3）在監控施工過程進行線形監控，監控單位主要負責采集和分析各種數據，設計單位對數據進行審核，從而在確認沒有錯誤后，方可將數據交給施工單位進行施工，以防止在吊裝時因重力導致形變問題。

5 結語

在采取科學的施工技術后，可順利完成大跨徑變高度連續鋼桁梁的相關工作。在此期間。采取的架設方法切實可行，不僅可以較有效地滿足鋼桁架的架設要求，吊機全程可穩定運行，還可以解決人工方式工作量偏大、控制精度偏低的問題。因此，本文所提的施工技術具有較佳的綜合應用效果，能夠兼顧安全、質量、效率等多層面的要求，有助于推動橋梁建設工作的開展，具有一定的參考價值。