【摘要】本文從鋼拱橋結(jié)構(gòu)的特點入手,介紹了適宜鋼桁架拱橋的幾種施工方法,并說明了幾種施工方法在工程中的結(jié)合運用,總結(jié)了施工過程中的關(guān)鍵問題及其應(yīng)采取措施,對大跨度鋼桁架拱橋施工控制問題進行了分析,供同行參考。
【關(guān)鍵詞】鋼桁架拱橋;橋梁施工;施工技術(shù);
引 言
近年來,迫于我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市立體景觀發(fā)展的需要,修建跨江橋梁選用鋼桁架拱橋被廣泛應(yīng)用,鋼桁架拱橋跨越能力強、承壓能力高和外形剛健穩(wěn)固,大跨度的鋼桁架拱橋必然隨著我國交通建設(shè)的迅速發(fā)展而得到更快的發(fā)展。
一、鋼拱橋結(jié)構(gòu)的特點分析
。ㄒ唬┙(jīng)濟性能良好
能個節(jié)間桿件都能根據(jù)受力大小而靈活改變截面和鋼種,大大降低了建設(shè)成本,并且加快了施工速度,使工期縮短,桁架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架相比,省下了弦縱向桿件和網(wǎng)架的球節(jié)點。桿件多為承受軸向力構(gòu)件,能充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能。
。ǘ┛梢詥为毎惭b,施工方便
桁架拱橋的單根桿件相對較輕,不需要大型的起吊設(shè)備,施工迅速,便于施工高工作業(yè)。同磚石,混凝土,木材相比,在受力相同情況下鋼結(jié)構(gòu)自重小,從而可以做成跨度較大和高度較高的結(jié)構(gòu)以及靈活的結(jié)構(gòu)形體。
。ㄈ┙ㄖc結(jié)構(gòu)的設(shè)計與功能一體化,使建筑更富有功能化
在鋼結(jié)構(gòu)桁架橋中,橋型雄偉壯觀,外形輪廓柔和,與周邊景觀易于協(xié)調(diào)搭配,能夠體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)化的風(fēng)貌。
二、大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架橋的施工工藝
施工方案的選擇主要取決于結(jié)構(gòu)形式。在實際工程中,由于受結(jié)構(gòu)設(shè)計特點、橋型布置、自然條件等因素制約,有時需要幾種吊裝方案結(jié)合操作。以下是幾種常用的施工方法。
。ㄒ唬 行走吊機架設(shè)法
此種方法具有提升、變幅、回轉(zhuǎn)、底盤調(diào)平、整機前移及錨固的功能。起重機在鋼桁拱上架梁時,上底盤能夠隨拱頂坡度變化保持水平狀態(tài),起吊安裝時穩(wěn)定性好,利于構(gòu)件的準確定位和安裝。
。ǘ└〉跫茉O(shè)法
在河上或海上架設(shè)長大橋時,經(jīng)常會使用到這一方法,在岸邊將整孔橋梁組拼好,然后用浮吊將其吊起,并將浮吊拖曳航運至橋位,將梁在橋臺、橋墩上架設(shè)就位。此種方法可以避免大量高空作業(yè)。而且對橋址的地形條件和天氣狀況要求也較高。
(三)有支架架設(shè)法
此種方法使施工難度減小,結(jié)構(gòu)受力更加明確。適用于小型的跨徑鋼桁架拱橋,天津國泰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也可以采用臨時支墩進行施工,這種方法可以縮小邊孔的懸臂長度,改善結(jié)構(gòu)的受力。
。ㄋ模⿷冶奂茉O(shè)法
這是鋼拱橋最常用的一種方法,首先在兩邊搭設(shè)臨時支墩或臨時支架,用斜拉索或斜拉粗鋼筋將懸臂的拱肋拉住,從拱腳開始,逐漸向拱頂懸拼拱肋節(jié)段,直至全橋合攏,其特點是不受橋渡水文條件、通航、流水、墩高和季節(jié)的限制,而且其專用輔助結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)備費用較少。
。ㄎ澹├|索吊裝架設(shè)法
此種方法的特點是吊機安裝、構(gòu)件運輸比較方便,安全可靠,適用于多種拼裝方式,由橋兩端向中間對稱進行,水平運輸、安裝拱圈節(jié)段構(gòu)件垂直起吊采用纜索吊機進行,在鋼梁支點處設(shè)以臨時塔架,在塔架頂用一對或兩對鋼索牽到塔架左右梁段的對稱節(jié)點上,當鋼梁伸臂到一定長度時,張拉鋼索或起頂塔架,將鋼梁懸出部分向上提起,借助鋼索的斜拉力,使其安全前拼,此種方法對拱和梁的運輸方式和地點限制少。
(六)斜拉扣掛架設(shè)法
此種方法經(jīng)常采用于單孔的大跨度鋼桁架拱橋,主要是用來改善結(jié)構(gòu)的內(nèi)力,如在廣西邕寧邕江大橋(312m)施工中開發(fā)研究了千斤頂鋼絞線斜拉扣掛法,該方法在設(shè)計和施工過程中都有一定的難度,在桁架懸拼架設(shè)過程中需要不斷的調(diào)整索力,施工、監(jiān)理的難度也有所增加。
三、施工技術(shù)要求
1.制造鋼桁架的材料應(yīng)符合設(shè)計圖紙要求的鋼種、規(guī)格等規(guī)定,并附出廠材質(zhì)證明書。
2.鋼材裁切邊緣應(yīng)整齊,無缺陷,比如毛刺、反口、缺肉等,裁切板件和型鋼的長度不能相差2mm,型鋼剪切線與邊緣垂直度不能小于1.5mm。
3.制成的孔應(yīng)成正圓柱孔或方圓柱孔,孔緣無損傷不平,并保持光滑。
4.按圖紙要求進行鋼橋的焊接工作,并及時進行檢查,確保焊接的質(zhì)量,對于不合格的接縫要及時處理,盡快進行補強措施,按規(guī)范要求來清理處理后的焊縫。
5.鋼桁架構(gòu)件成品經(jīng)檢驗符合要求后,應(yīng)進行鋼桁架試裝,試裝時,每拼完一個單元,應(yīng)檢查和調(diào)整幾何尺寸,然后再進行下一單元試裝,以免試裝完后難于調(diào)整。
6.試裝結(jié)束后,按圖紙要求進行組裝,確保焊接質(zhì)量符合要求。
7.在架設(shè)鋼桁架橋前,需先對橋臺高程、尺寸、中心線進行復(fù)制,在進水塔和混凝土達到28天的設(shè)計強度后再進行。
8.桁架弦桿、腰桿的節(jié)點板與桿件焊接處以節(jié)點中心為基準留企口且弦桿在不同節(jié)點處分別加放不同的焊接收縮余量,以控制焊接應(yīng)力變形導(dǎo)致構(gòu)件精度影響。
9.拼裝鋼桁架的標高應(yīng)符合設(shè)計要求,如有間隙,需用M20水泥砂漿把支座底板與承墊之間的間隙墊實。
四、鋼桁梁架設(shè)方法在橋梁施工中的應(yīng)用
宜萬鐵路萬州長江大橋(如上圖)
此橋位于三峽庫區(qū)的萬州區(qū)城區(qū)邊緣,全長1106.3米,是目前國內(nèi)跨度最大的鐵路橋梁,也是目前世界上同類型跨度最大的鐵路拱橋。大橋主橋采用(168+360+168)米三跨單拱連續(xù)鋼桁梁新型結(jié)構(gòu),其中主跨為360米的剛性拱柔性梁的鋼桁拱橋。
本橋正橋為190+552+190m三跨連續(xù)鋼桁系桿拱橋,全長934.1m(包括端縱梁),主橋全寬36.5m,桁寬29m,兩側(cè)邊跨為變桁高平弦桁梁,中跨為剛性拱柔性梁的鋼桁系桿拱。拱頂至中間支點高度為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,并于邊跨上弦之間采用R=700m的圓曲線進行過渡,主桁采用變高度的“N”形桁式,鋼桁拱肋跨中桁高14m,中間支點處桁高73.13m,邊支點處桁高11.83m。全橋采用變節(jié)間布置,共有12m、14m、16m等三種節(jié)間形式,其中,邊跨節(jié)間布置為8×12m+14m+5×16m,中跨節(jié)間布置為5×16m+2×14m+28×12m+2×14m+5×16m,中跨布置有上下兩層系桿,豎向間距11.83m,上層系桿采用“H”形斷面,下層系桿構(gòu)造采用“王”形斷面和體外預(yù)應(yīng)力索,鋼結(jié)構(gòu)系桿頂部與拱肋下弦節(jié)點相連接,下層體外預(yù)應(yīng)力索錨固于節(jié)點端部。
結(jié) 語
盡管鋼桁架拱橋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,鋼桁架拱橋的設(shè)計理論和施工方法也將趨于完善,跨越能力也會不斷提高,相信在以后會有越來越多的方案傾向于這種橋型。
參考文獻
[1]劉鋒.淺談鋼筋混凝土剛架拱橋施工技術(shù)[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2009.
[2]中華人民共和國行業(yè)標準.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范.北京:人民交通出版社,2004.
[3]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2001.
[4]賈建平.京滬高鐵大跨度鋼箱拱橋轉(zhuǎn)體施工控制分析[J].價值工程,2011