桥梁工程钢桁梁施工设计与技术分析

桥梁工程钢桁梁施工设计与技术分析

杨武民

杨武民

（中铁二十局集团有限公司非洲工程指挥部）

【摘要】本文以安哥拉某桥梁工程为研究对象，通过对工程项目特点的分析，论述施工人员的组织、设备及施工安排，并着重分析桥梁钢桁梁拼装及架设施工技术，以期能为类似工程施工提供借鉴。

【关键词】钢桁梁；支架拼装；施工技术

引言

钢桁梁作为一种将实腹的钢板梁桥按照一定规则空腹化的结构形式，在桥梁工程中的应用十分广泛。钢桁梁结构整体上属于梁的受力方式，是一种主要承受剪力与弯矩的结构。钢桁梁在实际应用中，具有钢材强度高、韧性佳、塑性好、可焊性好、材质均匀等诸多优点。将钢桁梁结构应用于桥梁工程中时，所建造的桥梁与传统桥梁相比，具有安装速度快、跨越能力大、方便运输、钢构件易于更换与修复等特点，但同时也具有钢材易锈蚀、桥梁养护费用高等缺点。因此，钢桁梁在具体应用中应该注意“扬长避短”这一原则，在充分发挥其优势的同时，通过优化施工技术方法，将劣势予以规避和改善。本文就结合工程实例，对钢桁梁支架拼装及架设施工技术作一论述。

1．工程概况

本桥梁工程为东渡支线的控制性工程之一，因原有钢梁日久失修，已难以满足当前的使用要求，因此，需要重新设计架设新的钢梁结构。新钢梁决定采用钢桁梁结构，设计桥梁总长为58.2m，跨度55m，桁高11.2m，中心距5.78m。钢桁梁在国内加工完毕后，经海运运至工程施工现场，钢桁梁结构节间长8m，主桁杆件宽度为48cm，玄杆翼板高48cm，竖杆翼板宽26cm，端斜杆翼板高60cm，其余斜杆高44cm，主桁杆件均为H型。该钢桁梁结构的主桁重约162吨，结合工程实际条件，本次钢桁梁施工决定采用桥头就地拼装、拖拉法架设的方法。

2．工程难点和特点

本桥梁钢桁梁工程属于东渡支线的控制性工程这一，具有工期紧、专业性强、施工难度大等特点，且钢桁梁拼装施工需与桥台施工同步作业。因此，在人员的组织上面需加强注意，各级管理人员与施工作业人员应该配足，并要保证所用人员的经验丰富、技术能力强。

3．钢桁梁拼装技术

通过对本次桥梁工程的现场考察，结合工程特点分析，施工顺序安排如下：旧钢梁落位→旧桥台加固→支座垫石施工→钢梁拼装→钢梁架设→桥面系施工→旧钢梁拆除。注：旧钢桥落位、桥台施工及钢梁拼装是平行作业的。

3.1支架、滑道及滑船板设计

3.1.1支架设计

支架由拼装与拖拉支架两大部分所组成，采用贝雷梁搭设。搭设时，先搭设拼装支架，每主桁下设单层3排贝雷梁，应用间距为45cm的支撑架相互连接，成一整体。于钢桁梁架设前拼装拖拉支架。拼装支架与拖拉支架的设计依据为钢桁梁两端的悬臂拖拉与简支拖拉这两种工况下的荷载，分别对上述两种工况进行计算。经过对两种工况的计算，得知单桁下支架最大集中外力为600kN。然后对每主桁下单层3排贝雷梁的抗弯、抗剪性能分别进行验算，验算结果得知其均满足要求[1]。

钢桁梁主桁下的左、右贝雷桁梁间设剪刀撑连接，贝雷梁的各杆件支撑及连接如下：⑴贝雷梁竖杆采用[10钢支撑加强；⑵贝雷梁上弦杆横向采用滑道的枕木连接；⑶贝雷梁下弦杆横向采用支撑杆连接。

3.1.2滑道设计

滑道采用双排钢轨，于每个主桁下均设置2根P43钢轨，中心间距为35cm，于贝雷梁顶面每隔50cm处铺设一根枕木，以U型螺栓相连接。于钢轨之下安装垫板，钢轨接头采用专用的夹板，钢轨接头以砂轮打磨平齐，不可有接头错台问题发生，轨面在打磨光洁后涂上黄油，以此来减少摩擦阻力。

3.1.3滑船板设计

采用[10钢与δ＝20mm钢板制作滑板船，于槽钢内安装聚四氟乙烯滑块。计算滑船板承受最大压力，经计算得知其承受最大压力为600kN，滑块容许应力[δ]＝15～20MPa，计算得知滑块面积大约在400cm2左右，因此选择4块规格为500mm*85mm*10mm的滑块。本次工程共需要6个滑船板（3组），分别安装在主桁两端节点、主桁距前端16m处主桁大节点下（滑船板结构见图1）。

图1滑船板结构示意图（单位：cm）

3.2钢桁梁拼装

（1）台座拼装：应用短枕木，于钢桁梁下弦杆的两端节点以及大节点下设置8个拼装台座，分别在钢桁梁下弦杆两端、距前端16m处节点台座下，安装滑船板，并于每个台座的顶面铺设用以调整拱度的钢板。⑵拼装顺序：钢桁梁拼装顺利为：拼装台座→预留钢桁梁拱度→拼装下弦杆→拼装下平联→拼装横梁→拼装纵梁。⑶拼装方法：钢桁梁杆件进场对杆件及时验收，包括对杆件尺寸、类型、螺栓孔、喷铝层等质量的检查，并检查杆件是否存在损伤、变形问题以及喷铝层、油漆破损问题，待全面检查合格后方允许其进入预拼装场存放等施工。预拼前逐件核对弦杆、竖杆、节点等信息是否正确，预拼部件是否与设计图纸相符，待核对无误后便可进行弦杆、竖杆的节点板与中横联的预拼装工作。杆件预拼装后，根据重心参数表中所示的重心位置，用油漆于杆件上详细标出，以便于钢梁起吊的平稳性。拼装前于拼装支架对应的钢梁节点位置处摆放垫块，拼装顺为：安装中桁下弦杆与边桁下弦杆（如图2-（1）、（2））→安装铁路钢桥面板→安装中桁斜杆、边桁斜杆（如图2-（3））→安装中桁上弦杆、边桁上弦杆→安装横撑、临时平联。⑷拱度调整。拼装完一个下弦杆大节点后进行详细检查，并采用千斤顶按照钢桁梁设计的拱度起落已拼好的节点，并进行终拧，接着便进行下一节点的组拼，该节点拼完并调整好拱度后，对已终拧的节点拱度进行复测，检查有无变化，有变化即一并调整[2]。

图2杆件的吊装图

3.3高强螺栓施拧

采用M30高强度螺栓进行钢桁梁主桁杆件进行连接，采用M24高强螺栓对桥面板横梁腹板和底板进行连接，采用M22高强度螺栓进行桥面板纵肋连接。严格按照规定对进场螺栓性能质量进行抽样复验，确认无误后便可进行高强螺栓施拧。高强螺栓需严格按照扭矩法工艺要求进行操作，初拧与终拧均采用定扭矩扳手进行，初拧扭矩为终拧纽矩的50%，终拧扭矩值由试验数值确定。螺栓施拧完毕后，均在当天检查验收并记录。

4．钢桁梁架设技术

4.1拖拉计算

钢梁拖拉力计算公式为：F=KφQ±QG，其中F代表拖拉力，K代表阻力修正系数，φ代表滑道摩阻系数，Q代表钢梁重量，G代表坡度。通过本次桥梁工程中钢桁梁架设的拖拉计算得知，钢桁梁在悬臂16m时，属于最不利的受力情况，抗倾覆系数K＝4.04，＞1.3，可见其是满足要求的。聚四氟乙烯滑块与钢轨之间的滑动摩擦系数为0.05～0.07，本工程中钢桁梁的最大拖拉力为116kN左右。

4.2拖拉设备

结合所获得的钢桁梁最大拖拉力计算值，进行拖拉设备的选择配置：分别在每个主桁下应用5t的手摇绞车1台以及动滑轮一组，进行牵引，在启动时应用5t的导链2台进行辅助。于拖拉前进方向的钢管架平台合适位置上（13～13#墩间）安装绞车，并于钢桁梁的端横梁上安装动滑轮组。

4.3钢桁梁拖拉

在进行钢桁梁拖拉施工前，先对钢桁梁进行涂装施工，接着进行拖拉施工。在上、下滑道布置等准备工作完善之后，便开始牵引钢梁滑移，滑轮组连续拖拉钢梁前移，每次拖拉一个节段。钢桁梁拖拉滑移过程注意要平稳，左右行程要一致。同时在钢桁梁拖拉过程中，测量人员需实时、动态地观测钢桁梁是否有偏移，针对偏移问题及时调整优化。待钢桁梁拖拉至适当位置后，便可解除拖拉装置[3]。

4.4顶落梁及墩顶移梁就位

钢桁梁拖拉到位后，在落到永久支座上之前应先进行顶落梁及墩顶移梁作业。顶落梁作业采用100t的液压千斤顶4台进行，将钢桁梁应用千斤顶顶起，使其落到墩顶枕木的临时支座之上，接着拆除支架。墩顶移梁作业分横移与纵移两方面，横移作业：将千斤顶放置在端横梁加劲肋下，并于千斤顶的底座下或是顶面旋转棍轴，接着利用水平放置的千斤顶横向施力，使钢桁梁横移。纵移作业：将移梁设施左右对称的纵向安置于端横梁节点下方，然后便可应用千斤顶进行墩顶纵移作业。待钢桁梁位置精准对位之后，便可将钢桁梁安装并落放至永久支座上。

5．总结

通过本次分析认为，进行桥梁工程钢桁架施工时，需要做好如下几点，以保证施工技术与质量：一，在钢桁梁拼装架设前，应该对各墩台顶高程、墩顶锚栓孔位置、中线、距离等作一次全面的复测，以了解其偏差情况并及时调整；二，在钢桁梁拼装架设前，应该先对杆件进行预拼装，以提高拼装架设施工的效率；三，钢桁梁的拼装通常自下而上进行，拼装时要注意桁梁的对称性，避免偏载，主桁杆件应尽快形成闭合的三角形稳定结构；整个拖拉施工中，通过各种机械设备、作业人员的紧密配合以及拖拉监测，保证拖拉施工的安全性与准确性；四，施工时还应该做好环境保护措施与安全保护措施，以降低施工对环境的污染，保证施工人员的人身安全。

参考文献：

[1]方继,夏阳,张庆发,王静峰.大跨度连续钢桁梁柔性拱桥带拱顶推施工[J].桥梁建设,42(5):95-97.

[2]吴洪群,潘建勤,王艳明,杨巍.重载铁路大跨度钢桁梁膺架法拼装施工支架的设计与验算[J].国防交通工程与技术,2014,12(2):65-68.

[3]刘文武,张志才,范君.晋豫鲁铁路通道跨京广线钢桁梁拖拉法施工技术[J].铁道建筑,2014,9(9):132-134.