拱梁組合鋼結構橋梁技術分析

文/劉瑞林

1 前言

在橋梁建設領域中拱梁組合鋼結構橋梁技術的應用，可以提高橋梁結構的安全性以及穩定性，并對項目的開展有著積極作用。因此，對拱梁組合鋼結構橋梁技術的應用情況進行分析，不斷尋找出更為科學有效的技術方案,有助于提高橋梁建設的質量。

2 工程概況

某跨河大橋的工程項目，與下方的河流是斜交的形式存在，其交叉度數為16.12o,因此施工人員要根據現場的實際情況按照“斜橋正做”的基本原則開展項目設計和施工。該橋梁下部結構屬于下沉式組合橋梁結構，其跨度為93.24m，寬度設計為34.2～45.8m之間。拱肋結構采用的是梯形鋼筋斷面制作而成，系梁則是矩形鋼筋斷面的形式。吊桿主要包含內外兩個結構部分，以三角形的形式制作，作用在于承載車輛通行的荷載。在非機動車道中，按照平鋼箱梁結構的形式設計，拱的水平推力與系梁拉力是自平衡的系統，能夠完全達到運行標準[1]。

3 技術實踐分析

3.1 主梁施工要點

在橋梁工程的實施環節，橋梁各個結構力學特性都會有所改變，而造成這一問題的原因有如下兩個方面：拱梁組合結構形式非常復雜；橋梁跨度尺寸較大。從實際運行狀況分析，如果橋梁跨度尺寸較大，就會導致橋拱受力較大，極易發生變形問題，給橋梁運行安全性帶來不利影響。因此，工作人員要分析該結構的受力條件，展開全面深入的分析，以此滿足橋梁的運行標準。此外，橋梁結構內部應力發生變化和焊接順序、溫度等要素存在關系，施工環節要重點關注這些方面，切實提升結構的總體性能[2]。

3.2 主拱施工要點

該工序主要部分是在主梁結構完畢以后才進行的，在具體施工時要求施工人員先搭建好施工平臺，做好橫、縱支撐結構安裝，保證結構體系性能合格。在支架安裝工作結束后，開始進行鋼拱肋的吊裝施工。鋼箱拱線形設計極為重要，其會影響橋梁的性能，因此在鋼箱拱和吊點隔板組合的時候，施工人員需要考慮到組合的承載力以及抗壓強度。另外，在制作與安裝環節進行質量管控極為重要，通過全站儀檢測各項數據信息，需保證鋼箱拱線達到設計標準。鋼箱拱很多都是中厚板焊接方式，在焊接操作時施工人員應了解焊接工藝的要求，控制焊接連接點，減少焊接不均勻導致的裂縫現象；同時，為了滿足焊接變形控制以及殘余應力控制要求，在具體操作階段中，施工人員還需要固定對號焊接對應結構，進而減少焊接晃動問題引發的質量問題[3]。

3.3 支架穩定性控制

在鋼結構橋梁施工中，對于支架結構穩定分析時，一般分為支點失穩、極值點失穩、躍越失穩。在具體的建設過程中，應深入分析支架失穩的條件，保證結構的穩定性符合要求，達到安全性標準。在拱梁組合橋梁支架施工階段，由于受到外界因素以及技術因素的影響，通常薄壁型鋼結構容許板件存在局部屈曲現象。針對此問題在設計環節需要相關設計人員做好屈曲后極限承載力參數的設計工作，要求設計人員對設計的參數進行校對，以保證在后續工序開展時，不會出現支架失穩的問題。

4 支架方案

要想綜合分析工程的實際情況，就要結合實際情況發布相關的施工方案，同時現場人員展開考察和分析。經過分析發現，本次橋梁是跨河橋梁項目，下部河道并未完全開挖完成。測量之后確定，河底低點與橋梁最低點的間距為3.68m 左右。工作人員結合現場的考察結論，采取先填河、后開挖疏浚的施工方案。這種方案的工期較短，成本較低，符合實際運行需要，且能夠在現場靈活設置支架和支撐的結構，工程安全性完全滿足要求。

4.1 支架布置

在該項目施工過程中，主體縱梁結構的布設是按照由南到北的方式進行的。支架布設時管支結構按照橋梁縱向的位置布設，保證其受力點能夠在主縱梁腹板位置當中，然后選擇基礎剖面為混凝土板塊設定到支撐點的位置。橋面結構的支撐部分根據長度、寬度方向進行設置，并且長度方向上間隔距離設定為400cm，寬度設定為360cm。在設置環節，工作人員先確定具體的橋寬中心線，且要在橋面支撐結構上設計為5 列，以對稱方式鋪設施工，應用20#槽鋼連接形成整體的結構。為了達到支撐性能的要求，工作人員設置定位點，具體支架設置點可見下圖1。

圖1 支架點布置圖

4.2 受力分析

橋梁的縱向結構總計分為14 個段落，總體重量是602t。在工程實施環節，安排施工人員將龍門吊設置在主梁結構位置，使其能夠在后續的操作中起吊相關的構件。由于荷載分布在兩側橋臺以及24 條基礎結構上，每個基礎結構承載22.6t 荷載，基本上達到每根支撐的2 倍左右。因此，從受力層面分析，各個荷載均能夠在不同的支撐體系中分布，實現了受力擴散的需求，這對提升穩定性具有積極作用。

4.3 拱肋支架方案

混凝土基礎與管支撐都是設置到人行道挑梁的下部，并且要嚴格根據方拱節段合攏縫投影位置安裝，合攏部位的支架一般都要安裝到挑梁上部空間上，以此實現地面力的傳遞。拱肋支架的制作材料為φ325×8mm 的無縫鋼管，總計需要4 根；橫撐和斜撐也是應用無縫鋼管制作，規格為φ100×8mm。根據設計方案的要求，斜撐與橫撐在設置時間隔距離全部是3m。支架高度超過9m 的情況下，工作人員應該在現場設置纜風繩結構，每個支架上要設置4 根纜風繩，直接固定到管子上，且和地錨連接。

5 吊裝方案

5.1 吊耳及鋼絲繩

所有的主縱梁、拱肋分段都要設置4 個吊耳，主要以鋼材(Q235B)進行制作。其中，對于吊耳的要求格外關鍵，因此工作人員需要對其承載強度進行計算，計算公式為

其中，δ 表示鋼板的屈服強度（MPa）；s 表示吊耳的焊縫位置的最小面積（m2）；K 表示安全系數，取值為1.3。

主吊結構的鋼繩應達到規格的標準要求，選擇工作結束后，工作人員要做好鋼絲繩的檢查，保證不會發生銹蝕、折彎等情況，且沒有任何問題后才能開始起吊作業。

5.2 拱肋吊裝

拱肋在吊裝作業之前，需要采取全站儀進行放樣，然后在現場搭設拱肋支架。拱肋吊裝需要使用鋼絲繩來進行，具體操作階段按照鋼拱架的要求做好傾斜調整，然后進行吊裝作業。此外，工作人員還要進行吊架的輕微調整，保證各個節點達到設計方案的要求，最終通過焊接方式連接穩固。工序完成以后，施工人員要觀察其是否存在傾斜、失穩現象，若存在此類問題，則要調整合格后再開展后續作業。

5.3 施工控制

為了達到工程質量控制需求，可按照表1偏差值標準進行：

表1 偏差值控制表

在施工階段根據需要在現場組建測量控制網，通過極坐標的方式進行質量控制，保證極坐標的精度滿足要求，達到標準要求后才能進行預埋件的打孔處理。此外，施工環節為了避免焊接變形問題，施工人員還需按照焊接工藝要求進行作業，且做好焊接溫度以及風力因素的分析，減少焊接變形、應力過大的情況出現，保證整體結構形式合格。在鋼結構吊裝合攏操作環節進行相鄰梁段結構的高程復測作業，消除任何不利因素的影響，保證各個結構的尺寸精度合格，穩定性、安全性達標。

6 結語

在橋梁工程項目建設過程中，應用拱梁組合鋼結構橋梁的結構形式開展橋梁工程的施工，需要綜合分析現場施工環境、施工技術和設備等各個方面，選擇最佳的結構形式，并在分析結構應力條件基礎上，保證梁拱組合體系達到標準要求，從而為工程運行質量提升奠定基礎。