大跨度钢结构桥梁施工技术分析 戴珅

发表时间:2020/7/21   来源:建筑模拟2020年第7期   作者:戴珅
[导读] 在我国桥梁建设的工程中,由于大跨度钢结构具有造型美观、强度高等诸多优势,所以在现代桥梁施工中有着广泛的应用。但该技术在实际应用中依然存在一定的不足。基于此,本文旨在对大跨度钢结构桥梁施工技术进行探索和研究,可为今后桥梁工程建设提供一定的参考借鉴。
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        摘要:在我国桥梁建设的工程中,由于大跨度钢结构具有造型美观、强度高等诸多优势,所以在现代桥梁施工中有着广泛的应用。但该技术在实际应用中依然存在一定的不足。基于此,本文旨在对大跨度钢结构桥梁施工技术进行探索和研究,可为今后桥梁工程建设提供一定的参考借鉴。
        关键词:大跨度钢结构;支架架设法;浮吊架设法
       
        引言
        大跨度钢结构作为一种造型美观、跨越能力强且具有良好景观效应的建筑形式,它不仅可以最大限度的满足某些大型建筑的实际需求,同时因其独特优势也成为我国桥梁工程建设中应用较为广泛的结构类型。基于此,为充分发挥该技术在桥梁工程建设中的积极作用,需要相关企业加大对其的研究力度,对大跨度钢结构桥梁的施工技术进行深入了解,从而促进我国交通运输业的稳定发展。
        1大跨度钢结构桥梁的常规施工技术介绍
        1.1支架架设法
        这种方法多用于跨径较小的钢桁架拱桥,它可以让钢结构整体的受力更加明确,且整个桥梁的施工难度也会明显降低。一般情况下,在条件允许时,比如水深较浅、陆地上或者航运要求不高等情况,可以采用满堂临时支架进行施工。比如,在贵港大桥桥梁的施工中,桥面以下墩身及塔柱采用支架现浇施工工艺,桥面以上塔柱可采用爬模工艺施工。下横梁采用支架现浇工艺。塔顶鞍座采用塔吊分块吊装,然后在塔顶拼装成整体。根据加劲梁的自身跨越能力及桥面挂索及线型控制的便利,临时支墩间距一般控制在85m左右。主桥永久墩另加8个临时墩作为施工架梁使用,临时墩采用钢管柱,每墩上下游各设4根直径1.2m钢管柱,并采用钢管水平连接,以增强其稳定性。在墩顶布置有钢支承、钢箱梁牵引设备、滑道系统和调节装置。
        1.2转体施工法
        转体施工法,就是将拱圈或者整个上部结构分成两个半跨,将其分别在河的两岸,借助地形、支架灌筑或者预制装配成半拱。之后利用动力装置将这两个半拱转动至桥轴线位置或者设计标高进行合拢,进而成拱。其中,在半拱转体过程中,相关技术人员可以利用扣索拉力平衡拱片水平推力。
        1.3行走吊机架设法
        目前,我国应用较为普遍的拱上吊机主要可分为以下两大类,即移动式以及步履式。由千斤顶或者卷扬机牵引行走,通过后平衡装置保持平衡,并逐节段安装外伸。起吊安装时,吊机以及主体结构锚固,结构整体的稳定性较强,能为构件的准确定位以及安装提供很大便利。
        1.4悬臂架设施工法
        在大跨度钢结构桥梁施工中,悬臂施工法是其中应用最为普遍的施工方法。它主要利用移动式钢腿转臀起重机,一边拼装一边向前推进。这个施工法不会受通航、流水、季节乃至墩高等因素制约,且其专门用于辅助结构以及辅助设备的费用也较少。另外,将这种方法运用于多跨的连续桁架刚性拱桥施工中,不仅可以让整个桥梁结构的受力简单明确,同时还大大缩短了施工工期,为企业节约一定的建设成本。
        1.5浮吊架设法
        运用浮吊架设法进行大跨度钢结构桥梁的施工,需要相关施工技术人员在桥梁上方设置一个门吊,并将组装好待安装的主梁逐个吊起,将其放置于桥墩以及桥台之间,之后依次安装桥面系和平纵联。在实践中运用浮吊架设法,可以在岸上实现对钢桁架的拼接,以此来减少高空作业的次数。然而在钢桁架拱桥跨度不断增加的同时,对所需的起重设备以及运输设备的要求也不断提高,使得整个操作难度进一步加大。另外,想要采用浮吊架设法,还应该在满足一定的地形以及天气情况等条件。根据加劲梁的自身跨越能力及桥面挂索及线型控制的便利,临时支墩间距一般控制在85m左右。对于分段浮运吊装方式,需有大型浮吊船,大型浮吊船是否能通行至桥位处,也是施工人员需要考虑的问题。
        1.6缆索吊装架设法
        运用缆索吊装架设法进行施工,其优势是吊机的安装以及拆卸都较为便捷,适用于多种拼装方式,并且对于梁、桥的运输方式以及地点没有硬性要求。

具体来说,缆索吊装架设施工法的施工顺序通常由桥两端向中间对称进行,水平运输、安装拱圈节段构件垂直起吊采用缆索吊机进行,每悬挂起一段拱圈,将各连接节点的位置调整到所需高程,之后放松节点使拱圈自承受力,取出带扣缆索。
        2大跨度钢结构桥梁施工技术案例
        2.1工程背景
        某大跨度钢桁架拱桥主桥上部设计的是三跨连续中承式钢桁系杆拱桥,它的跨径为190m+552m+190m,桥面设置为双层,上层桥面的宽度达到36cm,设计的是双向六车道和双侧人行道,城市轨道交通被设置到了桥面下层的中间位置,同时汽车车行道又被设置到了城市轨道交通的两侧位置。两片拱肋之间的距离为29m,拱顶到中间支点的高度为140m,拱肋上、下弦线形均是釆用二次抛物线,拱肋下弦线的矢高为128m,拱肋上弦部分线形向边跨上弦过渡时一般采用的为R=800m的反向圆曲线。通常情况下,钢桁拱肋跨中桁、中间支点处桁、边支点处桁的高度依次是12m、74m、11.83m。
        以上案例在施工时,由于繁忙的航运工作再加上狭窄的航道水域和错综复杂的水下地形,使施工操作和航运之间存在相互冲突,导致建筑施工难度系数增大。可总结为:桥两岸地形十分陡峭,沿线建筑物也非常多,极其复杂的地下管网,使施工场地受到限制;桥及其杆件的规模、尺寸、重量均很大;桥梁跨度足够大;技术人员的施工经验欠缺。
        2.2施工技术
        ①对第一节间钢梁进行安装时,需借助塔吊来完成,在对架梁吊机试吊完成后方可在钢桁梁拼装架梁吊机;
        ②完成在桥梁的主墩上架设边跨钢梁的全部构件,需通过架梁吊机实现,当然还需临时支撑墩的配合。为了确保钢梁的倾覆稳定安全系数不低于1.3,务必在安装过程中适当压重钢梁的后端;
        ③在用架梁吊机架设中跨钢桁拱前,首先需将主墩的支点设为临时固定支座,然后等到钢桁达到固定的悬臂长度后,开始解除临时固定支座,重新调整并继续锁定桁架的纵轴线;
        ④将跨钢桁拱架设到168m需要借助架梁吊机完成,与此同时还需适当地给边跨配重,安装扣塔塔柱上部的构件和塔顶锚箱也是持续进行的,在此过程中需保证中跨的航道宽度要达到180m;
        ⑤首先对1#扣索进行挂设,其次将扣塔支撑斜腿拆除,最后初张拉1#扣索;
        ⑥为使航道得到第一次有效的转换,需停止在北侧的架设,将定位船拆除,127m为通航水域调整的宽度,然后在结合使用架梁吊机在南侧架设2#扣索并初张拉;
        ⑦停止架设南侧钢梁后,移动南侧定位船至江心,为实现第二次航道转换,可在已经安装好的南侧中跨桁拱下方将通航孔转换过去,第二次航道转换完成后,航道转换结束后,重新定位北侧定位船,同时对两侧进行安装;
        ⑧对中跨桁拱进行持续架设,始终保持南侧通航对架设的过程至拉扣索,同时进行初张拉;
        ⑨对中跨钢杭拱进行持续架设,南侧一直延伸至276m,为使其达到合龙要求,需对合龙段两侧的相对高差和位移量进行测量和调整,合龙中跨需借助北侧吊机完成,将支座临时固定和定位船解除并拆除,在保证航道得到恢复正常时,后退架梁吊机至中支点顶部;
        ⑩通过架梁吊机(配合履带吊机)吊装吊杆、系梁、横梁和桥面板时,通过下层桥面的轻轨轨道梁将构件输送到安装位置,直到合龙中跨。
        3结语
        综上所述,大跨度钢结构桥梁作为我国桥梁工程建设中的重要形式之一,它的出现以及推广应用在很大程度上促进了我国交通运输业的健康发展。因此,各施工企业应该加大对大跨度钢结构桥梁施工技术的研究力度,积极引进先进的技术和培养高素质的技术人员,提高大跨度钢结构桥梁的施工技术水平,推动我国桥梁事业实现更加快速稳健的发展。
        参考文献:
        [1]孙熀权. 关于大跨度钢结构桥梁的施工技术探究[J]. 建筑发展,2019(03):P.45-46.
        [2]刘家玉. 论大跨度钢结构安装施工技术[J]. 工程技术研究,2019(09):112.
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