鋼桁梁斜拉橋主梁施工關鍵技術探析

摘要 為探索鋼桁梁斜拉橋主梁架設適用的施工方案及關鍵技術，文章以某跨河公路大橋為例，對其主梁安裝施工方案進行了比較分析，并從桿件安裝、頂落梁、鋼梁移位、合龍施工等方面對主梁架設技術要點進行了研究。結果表明，從中跨開始向邊跨架設的方案工藝流程簡單，大型施工機械配置較少，節約了施工成本，施工難度及施工風險也相對更低；按照此方案施工后，鋼桁梁斜拉橋施工任務提前完成，經濟效益和社會效益得以提前發揮。

關鍵詞 鋼桁梁；斜拉橋；主梁；施工技術；懸臂架設

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0058-03

0 引言

鋼桁梁斜拉橋具有跨越能力大、安裝快速、結構剛度高、構件維修更換容易、造型美觀等優點，在我國公路橋梁建設中得到一定程度的應用。但鋼桁梁斜拉橋屬于多次超靜定結構，成橋線形要求嚴苛，結點坐標對結構內力分配影響較大。如果實際線形與設計線形發生偏離，必將造成內力偏差，影響主梁標高和合龍質量。基于此，該文依托公路橋梁實際，對鋼桁梁斜拉橋主梁施工的關鍵技術展開分析研究，以期起到較好的施工控制效果。

1 工程概況

某跨河公路大橋為鋼桁梁斜拉橋型式，橋長560 m，跨徑為（58+110+220+110+58）m，主梁為三角桁架形式的鋼桁梁結構，主跨及邊跨均布置相應數量的節間。主桁架弦桿、斜腹桿均為箱形截面，下弦桿內高

1 600 mm、內寬1 300 mm。為增強桿件剛度，還在以上板件上增設加勁肋。在確定鋼桁梁斜拉橋主梁施工方案時，應綜合考慮橋型、橋位、設備資源、技術水平、施工控制難易程度、工期安排等因素。結合該跨河橋梁的實際情況，擬采用膺架法進行橋塔區施工，采用懸臂架設法進行其余節間的鋼梁施工[1]。鋼橋面板段及混凝土橋面板段的橫梁處橫向布置圖分別見圖1～2所示：

2 鋼桁梁主梁安裝施工方案

2.1 方案一：從中跨開始向邊跨架設

在該方案下，首先進行基礎平整的夯實處理，在橋塔旁側布置吊機；待墩身和塔柱施工任務完成后在橋塔處布置吊機。然后，吊裝鋼桁梁，安裝斜拉索并初張，布置架梁吊機。接著，依次展開鋼梁懸拼和斜拉索的安裝、張拉；調整索力，進行中跨合龍。最后，按照同樣流程進行邊跨鋼桁梁懸臂的拼裝、二次調索；通過荷載試驗驗證施工效果后進行竣工驗收。

2.2 方案二：從邊跨開始向中跨架設

在完成墩承臺施工后進行塔吊拼裝，并在邊跨節間和輔跨節間滿鋪臨時支架與鋼管樁進行支撐，為邊跨及輔跨鋼桁梁的拼裝施工提供便利。在相應位置拼裝提升站，將桿件水路運輸至提升站邊墩位置后取梁，并拼裝相應節間。將邊跨首節間梁段頂推11.5 m后，進行次節間的鋼梁安裝；如此循環操作，直至第4節間梁段架設完成。頂推前述節間后預留出此后節間的安裝位置；通過提升站吊裝以后節間。在邊跨第7節間以后，懸臂吊機從運梁船上直接取梁架設。借助臨時支架墩頂標高值的預設，加強應力監測并確保墩頂鋼梁的準確架設。

2.3 主梁安裝方案比選

從拼裝場地要求、桿件運輸、施工難度、施工設備、施工風險等方面對以上兩種方案展開比較，具體內容見表1所示：

綜合表1結果看出，兩種方案均采用散拼安裝且均具備技術可行性，方案二因預拼場地面積較大，大型施工設備投入較多，故施工成本相對偏高；施工風險也略大于方案一。經過比較，最終推薦方案一，即從中跨開始向邊跨架設[2]。

3 鋼桁梁主梁安裝施工關鍵技術

3.1 桿件安裝

（1）弦桿安裝。將吊耳安裝在弦桿頂面接頭拼接板栓孔處，通過鋼絲繩進行水平形式的起吊。起吊前應通過試吊，進行桿件水平度調整。起吊前還應將拼裝腳手架掛設至拼裝接頭的相應位置，主要用于后移箱接頭的對接拼裝。此后，通過水平插入法和倒鏈滑車的配合安裝上下弦桿，即在完成桿件后端接頭拼接板和相應弦桿對位后，借助倒鏈滑車向其施加對拉力，使桿件順利插進接口；進而打設定位沖釘，并擰緊高強螺栓。

（2）斜腹桿安裝。對于15 t以上的斜腹桿，通過鋼絲繩捆綁接頭吊裝。為防止起吊期間鋼絲繩上滑，應通過卡環卡住雙股鋼絲繩，并使環鉤鉤住斜桿腹板下部。待吊裝就位、吊機松鉤后，拉松并拆除鋼絲繩。斜腹桿起吊傾角應控制在40°～50°之間。待桿件就位后，對點打設沖釘。

（3）橫梁及橫向聯結系安裝。通過8根鋼絲繩以平吊方式吊裝橫梁，吊裝前應檢查弦桿拼接板和橫梁的栓接情況。在起吊和安裝期間應保證桿件頂面始終處于水平狀態，對孔后及時打設沖釘。

在預制場內進行橫向聯結系的整體拼裝，調運至施工現場后進行對稱安裝。橫向聯結系的吊裝應按照捆吊垂直工藝進行，使斜桿上部和弦桿節點連接板對位后，借助撬棍調位安裝。將聯結系兩端和豎桿對位，掛設松鉤；借助橋面吊機提吊聯結系中心完成安裝。

3.2 頂落梁

（1）墩頂布置。待以懸臂方式將鋼桁梁對稱安裝至前方墩位后，進行橫向偏移檢查，并在起頂前調整偏移量。為防止鋼桁梁軸線發生曲折，應在終擰完平聯節點螺栓后進行梁段的橫向偏位調整。待全部節間拼裝任務完成后，進行弦桿平面位置監測，確保安裝精度滿足要求。

墩頂布置包括鋼桁梁臨時支點設置和位移調整系統布設兩個方面。通過以上操作，最大限度地降低鋼桁梁撓度及轉角的不利影響。在鋼梁臨時設置時，應將相鄰桁架間各節點的高差控制在5.0 mm以內。在調整位移時，應在起頂點下方設置千斤頂和頂座；同時，將加裝不銹鋼板摩擦副的滑塊板設置在千斤頂下方，作為滑動面使用[3]。

（2）頂落梁。在油壓千斤頂相應部位設置配套性的球形支承墊保護箍，同時檢查油泵、油管長度和壓力表等性能。在落梁前，應在支承面和墊層間鋪設防滑材料，并在千斤頂底部放置滑塊板墊座。在落梁期間，進行跨中撓度、高程、位移、反力等取值情況的監測與記錄。待落梁至臨時支座時，及時測量桁架支點的高差，并將高差值控制在3.0 mm以內。

3.3 鋼梁移位

頂落梁和鋼梁移位應與桿件拼裝分步進行。待拼裝好邊跨鋼梁后，進行相應梁段的位置調整，具體應采用施加外力橫移法。考慮橫移量控制精度及日偏照的不利影響，頂力設備應在上下游對稱布設。此外，按照起落頂法進行鋼桁梁縱移，也就是借助起落頂激發鋼梁變形和支點變更，達到鋼梁節段持續移動就位的目的。同時，在固定支點處增設墊板，以增強支點處的摩擦約束[4]。

3.4 合龍施工

結合橋梁結構特征，在跨中首先進行下弦合龍，然后進行上弦合龍，最后進行腹桿、橫縱梁等多點合龍。具體過程如下：封閉E24和E25節間鋼桁梁，調整斜拉索；向主跨配重，以調整鋼桁梁高程；安裝下弦桿，通過沖頂和臨時螺栓連接下弦桿和E24節間。按照流程安裝合龍段的上弦桿及斜腹桿。按照85 t重量向244#墩中跨懸臂端進行配重，以起到平衡作用。在合龍施工期間，應加強環境溫度及高差等的實時監測，待合龍口螺栓孔位重合后及時釘設沖頂和螺栓，封閉合龍段鋼梁。隨后，將主塔支座臨時約束解除，并依次安裝橫縱梁、橋面板及平聯桿件。

待完成合龍施工任務后，還應進行合龍誤差調整。具體而言，橫向誤差通過倒鏈對拉調整；豎向誤差通過配重及斜拉索力調整實現；縱向誤差調整則通過頂拉設備實現。合龍口的誤差通過主梁腹板處長圓孔的調整實現。此類長圓孔全部配備帶螺母的錐形銷栓，螺栓孔眼主要在預制時鉆設，在現場施工期間實現拼接板的無應力合龍[5]。

4 安裝施工效果

4.1 中跨合龍效果

該跨河鋼桁梁斜拉橋中跨合龍后的縱距實測值和設計值見表2所示。由表2看出，鋼桁梁合龍偏差不超出±4 mm的精度要求，較好地克服了合龍桿件多、安裝精度要求高的技術難題，保證了無應力合龍的施工精度。

4.2 主梁成橋線形

在結束斜拉橋調索后進行成橋線形測量，實測標高和理論標高見表3所示，表中正值表示偏向下游，負值表示偏向上游。由表3看出，施工監控所取得的主梁成橋線形和理論值基本吻合，兩者偏差峰值不超出±2 cm的精度要求；主梁橫向上游和下游的標高偏差不超出±1 cm，完全滿足控制要求。

4.3 成橋索力

在該斜拉橋成橋且調索結束后，在全橋4根斜拉索錨固端墊板下部及張拉端錨頭下部布設錨索計，對索力進行長期的實時變化監測。通過比較實測索力和設計索力可以看出，兩者相對偏差基本在3.0%以內，僅個別達到5.0%，表明該鋼桁梁斜拉橋調索及索力控制效果較好。

5 結論

綜上所述，在結合橋梁實際、水文地質條件、技術經濟可行性等多方面因素后，該鋼桁梁斜拉橋主梁采用從中間向兩端對稱懸臂架設的施工思路，全部鋼桁梁構件均由水路運輸，較好地克服了因施工道路狹窄導致的大型設備無法運輸的難題。通過散拼法進行鋼桁梁節間的架設施工，還解決了次邊跨和邊跨因位于淺灘位置而無法駛入船舶施工的問題，降低了運輸和施工難度，也避免了整體吊裝大型構件的操作與風險，為主梁架設施工過程的順利進行提供了可靠保證。

參考文獻

[1]于祥敏，陳德偉，杜曉慶，等.山區鋼桁梁斜拉橋設計和工程應用研究[J].土木工程學報， 2024（2）：56-67.

[2]吳建民.山區特大跨徑鋼桁梁斜拉橋主梁施工架設技術[J].工程建設與設計， 2022（14）：169-171.

[3]李永慶，李暾，王翰哲，等.山區大跨度斜拉橋主梁選型研究[J].公路， 2022（5）：149-153.

[4]呂煜棠.鋼桁梁斜拉橋主梁施工期結構穩定性問題的探討[J].黑龍江交通科技， 2020（8）：145-146.

[5]閆紓梅.鋼桁梁斜拉橋主梁施工期結構穩定性分析[J].公路工程， 2019（6）：140-146.