本(běn)文從鋼拱橋結構的特點入手,介紹了適宜(yí)鋼桁架拱橋的幾種施工方法,並說明(míng)了幾種施工(gōng)方法在(zài)工程中的結合運用,總結了施工過程中的關鍵問題及其應采取措施,對大跨度鋼桁架拱(gǒng)橋施工控製問題進行(háng)了分析,供同行參考。
【關(guān)鍵詞】鋼桁架(jià)拱橋;橋梁施工;施(shī)工技(jì)術;
引 言
近年來,迫於我國經濟的快速發展和(hé)城市立體景觀發展的需要,修建跨江橋梁選用鋼桁架拱橋被(bèi)廣泛應用,鋼桁架拱橋跨越能力強、承壓能力高和外形剛健穩固,大跨度的(de)鋼桁架拱橋(qiáo)必然隨著(zhe)我國交通建設的迅速發展而得到更快的發展。
(一)經濟性能良好
能個節間杆件都能根據受力(lì)大小而靈活改變截麵和鋼種,大大降(jiàng)低了建設成本,並且加快了施工速度,使工期縮短,桁架(jià)結構和網架(jià)相比,省下了弦縱向杆件(jiàn)和網架的球節點。杆件多為承受(shòu)軸向力構件,能充分發揮材料的力學性能(néng)。
(二)可以單獨安裝,施工方便
桁架拱橋的單根杆件相對較輕,不需要大型的起吊設備,施工迅速,便於施工高工作業。同磚石,混(hún)凝土,木材相(xiàng)比(bǐ),在受力相同情況(kuàng)下鋼結構自重小,從而可以(yǐ)做(zuò)成跨度較大(dà)和高度(dù)較高的結構以及靈活的結構形體。
(三)建築與結構的設計(jì)與功能一體化,使建築更富有功能化
在鋼(gāng)結構桁架橋中,橋型雄偉壯觀,外形輪廓柔和,與周邊景觀易於協調搭配,能夠體(tǐ)現現代工業化的(de)風貌。
二、大跨度鋼結構桁架橋(qiáo)的施工工藝(yì)
施工方案的選擇主要取決(jué)於結構形式。在實際工程中,由於受(shòu)結(jié)構設計特點、橋(qiáo)型布置、自然條件等因素製約,有時需(xū)要幾種吊裝方案結合操作。以下是幾種常用的施工方法(fǎ)。
(一) 行走吊機(jī)架設法
此種方(fāng)法具有提升、變幅、回轉、底盤調平、整機前移及(jí)錨固的功能。起重機在鋼桁拱上架梁(liáng)時,上底盤能夠隨拱(gǒng)頂坡度(dù)變(biàn)化保持水平狀態,起吊安裝時穩定性好,利於構件(jiàn)的準確定位和安裝。
(二)浮吊架設法
在河上或海上架設長大橋時,經常會使用到這一方法,在(zài)岸邊將整孔橋梁組拚(pīn)好,然後用浮吊將其吊起,並將浮吊拖曳航運至橋(qiáo)位,將梁在橋(qiáo)台、橋墩上架設就位(wèi)。此種方法可以避免大量高空作業。而且對橋址的地(dì)形條件和天氣狀況要求也較高。
(三)有支架架設法
此種方法使施工難度減(jiǎn)小,結構受力更加明確。適(shì)用於(yú)小型的跨徑鋼桁架拱橋,天津國泰(tài)橋和重慶朝天門大橋都采用了這種方法。大跨徑的鋼桁架拱橋在其邊跨(kuà)也可以采用臨時支墩進行施工(gōng),這種方法可以縮小邊孔的懸臂長度,改善結(jié)構的(de)受力。
(四)懸臂架設法
這(zhè)是鋼拱橋最常用的一(yī)種方法,首先在兩邊搭設臨時支(zhī)墩或臨時支架,用斜拉索(suǒ)或斜拉粗鋼筋(jīn)將懸臂(bì)的拱肋拉住,從(cóng)拱(gǒng)腳開始,逐漸向拱(gǒng)頂懸拚拱肋(lèi)節段,直至全橋合攏,其特點是不受橋渡水文條件、通航、流(liú)水、墩高和季節的限製,而且其專用輔助結構和輔助設備(bèi)費用較少(shǎo)。
(五(wǔ))纜索(suǒ)吊裝架(jià)設法
此種方法的特點是吊機安裝、構件運輸比較方便,安全可(kě)靠,適用(yòng)於多種拚裝方式,由橋兩端向中間對(duì)稱進行,水平運輸(shū)、安裝拱圈節段構件垂直起吊采用(yòng)纜(lǎn)索吊機進行,在鋼梁(liáng)支點處設(shè)以臨時塔架,在塔架頂用一(yī)對(duì)或(huò)兩對鋼索牽到塔架左右梁段的對(duì)稱節點上,當鋼梁伸(shēn)臂到一定長度時,張(zhāng)拉鋼索(suǒ)或起(qǐ)頂塔架,將鋼梁(liáng)懸出部分向上提起,借助鋼(gāng)索的斜拉力,使其安全前拚,此種方法(fǎ)對(duì)拱和梁的運輸方式(shì)和地點限製少。
(六)斜拉(lā)扣(kòu)掛架設法
此種方法(fǎ)經常采用於單孔的大跨度鋼桁架拱橋,主(zhǔ)要是用來改善結構(gòu)的內力,如在廣西(xī)邕寧邕江大橋(312m)施工中(zhōng)開發研究了千斤頂鋼絞線斜拉扣掛法,該方法在設(shè)計和(hé)施工過程中都有一定的難度,在桁架懸拚架設過程中需要不斷的(de)調整索力,施工、監(jiān)理(lǐ)的難度也有(yǒu)所增加。
三、施工技術要求
1.製(zhì)造鋼桁架的材料應符合設計圖(tú)紙要求的鋼種、規格等規定,並附出廠材質證明書。
2.鋼材裁切邊緣應整齊,無缺陷,比如毛刺、反口、缺肉等(děng),裁切板件和型鋼的長度不能相差2mm,型(xíng)鋼剪切線與邊緣垂直度(dù)不能小於1.5mm。
3.製成的孔應成正圓柱孔或方圓柱孔,孔緣無損傷不(bú)平,並保持(chí)光滑。
4.按圖紙要求進行鋼(gāng)橋的焊接工作,並及(jí)時進行檢查,確保焊接的質量,對於不(bú)合格的接縫(féng)要及(jí)時處理,盡快進行補強措施,按規範要求來清理處理後的焊縫。
5.鋼桁架構件成(chéng)品(pǐn)經檢驗符合要求後(hòu),應進行(háng)鋼桁架試裝,試裝時,每拚完一個單元,應檢查和調整幾何尺寸(cùn),然後再進(jìn)行下一(yī)單元試裝,以免試(shì)裝完後難於調(diào)整。
6.試裝結(jié)束後,按圖紙要求(qiú)進行組裝,確保焊接質量符合要(yào)求。
7.在架(jià)設鋼桁(héng)架橋(qiáo)前,需先對橋台高程、尺寸、中心線進行複製,在進水塔(tǎ)和混凝(níng)土達到28天的設計強度後再進(jìn)行(háng)。
8.桁架弦杆、腰杆的節(jiē)點板(bǎn)與杆件焊接處以節點中心為基(jī)準留企口且弦杆在不同節點處(chù)分別加放不同的焊接(jiē)收縮餘量,以控製焊接應力變(biàn)形導致構件精度影響。
9.拚裝鋼桁架的標高應符合設(shè)計要(yào)求,如有間(jiān)隙,需用(yòng)M20水泥砂漿把支座底板與承墊之間的間(jiān)隙墊(diàn)實。
四、鋼桁梁架(jià)設方法在(zài)橋梁施工中的應用
宜(yí)萬鐵(tiě)路萬州長江大橋(如上圖)
此橋位於三峽庫區(qū)的萬(wàn)州區城區邊緣,全長1106.3米,是(shì)目(mù)前國(guó)內跨度最大的鐵路橋梁,也是目前世界上同類型跨度最大的(de)鐵路拱橋。大橋主橋采用(168+360+168)米三跨單拱連續鋼桁梁(liáng)新(xīn)型結構,其中主跨為360米的剛性拱(gǒng)柔性梁的鋼桁拱橋。
本橋正橋為190+552+190m三跨(kuà)連續鋼桁係杆拱橋,全長934.1m(包括端縱梁(liáng)),主(zhǔ)橋全(quán)寬(kuān)36.5m,桁寬29m,兩側邊跨為變桁高平弦桁梁,中跨為剛性拱柔性梁的鋼桁係(xì)杆拱。拱頂至中(zhōng)間支點高度為142m,拱肋下弦采用二次拋物線,矢高128m,矢跨比1/4.3125;拱肋上弦采用二次拋物線,並(bìng)於邊跨上弦之間采用R=700m的圓曲線進行過渡,主桁采用變高度的“N”形(xíng)桁式,鋼(gāng)桁拱肋(lèi)跨中桁高14m,中間支點處桁高73.13m,邊支點處(chù)桁高(gāo)11.83m。全橋采用變(biàn)節間布置,共有12m、14m、16m等三種節間形式,其中,邊跨節間布置為8×12m+14m+5×16m,中跨節間布置為5×16m+2×14m+28×12m+2×14m+5×16m,中跨布置有(yǒu)上下兩層係(xì)杆,豎(shù)向間(jiān)距11.83m,上層(céng)係杆采用“H”形斷麵,下層係杆構造采用“王”形斷麵和體外預應(yīng)力索,鋼結構係(xì)杆頂部與拱肋下弦節點相連接,下(xià)層(céng)體外預應力(lì)索錨固於節(jiē)點端部。
結 語
盡管鋼桁架拱橋(qiáo)也有自身的缺點和局限,但在如今依然是一種很有競爭力的方案,隨著實踐的積累,鋼桁(héng)架拱橋的設(shè)計理論和施(shī)工方法也將趨於完善,跨越(yuè)能力也會不斷提高,相信在以後會有越來越多的方案傾向於這種橋型。
參(cān)考文獻
[1]劉鋒.淺談鋼筋混凝土剛架拱橋施工技術[J].中國(guó)高新技術(shù)企業,2009.
[2]中華人民共和國行業標(biāo)準.公(gōng)路橋(qiáo)涵設計通用規範.北京:人民交通出版社,2004.
[3]公路橋涵施工技術規範[M].北京(jīng):人民交通出版社,2001.
[4]賈建(jiàn)平.京滬高鐵大跨度鋼箱拱橋轉體施工控製分析[J].價值工程,2011