桥梁钢结构的加工和安装技术

桥梁钢结构的加工和安装技术

李云鹏

中铁山桥集团有限公司 066200

【摘要】现阶段，桥梁交通建设的不断发展为人们提供了优质便捷的服务，推动城市化进程加快，带动经济稳定增长。桥梁钢结构制作是现阶段桥梁施工中应用频率较高的技术，具有明显的成本优势与安全优势.文章从桥梁钢结构的优点入手，深入开展分析，探索其加工技术与安装技术的注意事项，为现阶段桥梁钢结构制作与安装人员提供良好的参考。

【关键词】桥梁钢结构；加工；安装。

1前言

钢结构的整体质量直接关系着桥梁建设的质量，且与人民群众的生命财产安全息息相关。相关部门和施工企业必须注重桥梁钢结构加工和安装技术，施工技术人员应该加强对新技术和新工艺的了解，不断提升自身的综合水平，为人民群众提供一个良好的出行环境。

2钢结构桥梁的优点

钢结构桥梁相比于传统的桥梁更具有优势，表现在多个方面，首先，钢结构桥梁的抗压性、抗剪性以及抗拉性均符合现阶段的发展需求，并且性能超过传统桥梁，广泛的适用于载荷较大的桥梁建设中，促使现阶段的自重较为便捷，满足现阶段的发展需求。钢结构的自重较轻，可以从根本上降低桥梁自身的负荷，优化施工成本，便于工作人员运输与吊装，提高整体的施工效率。其次，钢结构桥梁的塑性与韧性良好，优于传统的桥梁结构，尤其是在地震情况下，可以通过结构变形吸收地震产生的载荷，以降低地震造成的破坏，提升桥梁的抗震性能，保证桥梁的安全。最后，钢结构桥梁的质量良好，制作流程规范化，可以从根本上保证其结构质量，同时施工周期较短，提升施工便捷性，例如部分钢结构可以轧制成型材，减少其体积，并在现场制作完成，具有较强的便捷性。

3钢结构加工前准备

在现阶段的桥梁钢结构加工过程中，应根据实际情况合理的开展加工准备工作，以实际情况为基础，加强相关的细节管理，为后续的施工做好准备。例如，工作人员应严格针对钢结构的材料与结构图纸开展审核，严格按照现阶段的相关文件对工程开展审核，尤其是钢结构的几何尺寸问题，必须保证其尺寸与质量符合要求，以提升施工质量。检查钢结构的连接形式、钢材规格、技术性能、加工方法等，以保证其符合现阶段的实际需求。例如，以成都空港新城西一线跨绛溪河大桥为例，该工程系响应国家“一带一路”和打造成渝经济走廊的重要举措，也是“东进”战略布局的重要项目。借助成渝经济走廊和成都新机场的发展优势，将在东进战略发展中起到引领作用。本桥采用三跨连续下承式梁拱组合体系钢桥，总体跨径布置（55+175+55）m，主跨 175m 为曲面钢箱拱，钢梁桥面宽 51m。平面位于半径 R=400m 圆曲线上，桥梁中心桩号 K1+436.500，起止桩号为K1+291.975~ K1+581.025，全长 289.05m。桥梁断面布置为：3.0m 结构纵梁+3.5m 人行道+3.5m 非机动车道+3.0m 侧分带（索区）+10.5m 行车道+4.0m 中央分隔带+10.5m 行车道+3.0m 侧分带（索区）+3.5m 非机动车道+3.5m 人行道+3.0m 结构纵梁=51.0m。机动车道横坡为双向 1.5%；慢行道横坡反向2%；桥上设 0.4%单向纵坡。本桥拱肋呈空间扭曲形态，并不存在传统意义上的拱轴线，中心桩号处拱顶距桥面 30m。平曲线内侧拱肋内倾角度约 47.69°，外侧拱肋内倾角度约 24.85°，两拱于跨中交汇，结合段长度为 10m，拱间无其他横向联系，拱脚处与边纵梁结为一体。

主跨内对称布置 8 对吊杆，呈扇形布置，梁上顺桥向吊杆间距 12m，横桥向吊杆间距 30.6m；北侧拱肋上吊杆间距 14.229～17.051m，南侧拱肋上吊杆间距14.177～16.115m。桥面系采用纵横梁形式，为三跨连续全钢结构，全桥设四根纵梁，边纵梁宽 3.0m，中跨梁高 3.0m~8.113m，边跨梁高 3~8.113m；中间两根纵梁宽 2.8m，高 2.41m；横梁在道路中心线处高 2.7m，顺桥向间距 3m。

图3.1-1：西一线跨绛溪河大桥效果图

拱肋呈空间扭曲形态、极不规则，空间构型完全由建筑景观所定，并不存在常规意义上的拱轴线。本桥拱肋与边纵梁浑然一体，中心桩号处拱顶距桥面30m，北侧拱肋内倾角度约47.69°，南侧拱肋内倾角度约24.85°，两拱于跨中交汇，结合段长度为10m，拱间无其他横向联系。

南、北拱肋采用单箱单室钢箱结构，以拱顶结合段为界，两拱小里程侧均为四边形断面，大里程侧均为五边形断面，拱肋空间形态十分复杂，除拱顶结合段壁板为单曲面，其余均为扭曲的双曲面版。

在该工程施工前工作人员从多个角度开展准备工作，如明确总体制造方案、选择合理的工艺技术、采购优质的施工材料、做好施工流程完善工作，保证后续的施工有效的开展。与此同时，还应做好机械设备的准备工作，受桥梁钢结构自身的性质影响，拱肋制造时三维空间扭矩是本项目制造时的重点难点，在施工过程中需要应用较多的设备，如压力机、卷板机、步冲机、全自动火焰切割机、等离子数控切割机、剪板机等，做好机械设备的准备工作。

4钢结构加工制作技术

4.1钢板加工

技术人员需要根据相关要求，对材料进行实验，并明确钢板的型号、来源和编号，为后期施工提供便利，严禁不合格的材料投入使用。在切割钢板下料之前，需要校平钢板，保证钢板质量满足规范要求，避免凹坑、凸起和翘曲等现象，并打磨、整平钢板的相应部位，并在下料前，保证钢板表面清洁，去除氧化物和油污等，在满足相关规范要求的情况下进行下料。同时，在钢板切割过程中，应该注意以下内容：首先，使用先进的机械设备，如全自动火焰切割机对钢板进行切割，保证切割的精密性，针对次要和二次加工的零部件，使用手工氧-乙炔火焰进行切割。在切割的过程中，必须保证相关操作满足氧-乙炔火焰精密切割工艺等规定，零件尺寸偏差在0~2mm范围内，表面严禁出现崩坑，气割面的垂直度应该在板厚的5%范围内，且小于2mm。

4.2钢梁总体制造工艺方案

西一线跨绛溪河大桥钢梁考虑结构构造、运输条件、吊装要求、施工工期等因素，中纵梁纵向节段长度划分为12m一段，板单元横向划分为1.8m~2.4m，长度为12m，横梁横向划分3段单独发运，到桥址后与中纵梁及桥面板单元组成块体，进行吊装安装。

钢梁节段制造采用“钢板预处理→钢板下料→板单元→钢箱梁块体组装→涂装→运输→整节段拼装→桥位吊装→钢桥面板环口焊接→涂装（最后一道面漆）”的总体加工方案进行。

在中纵梁块体制造中，按照底板单元→横隔板、腹板单元→顶板单元的顺序，实现立体阶梯形推进方式逐段组装与焊接。组装时，以胎架为外胎，以腹板、横隔板为内胎，重点控制桥梁的线形、钢箱梁几何形状和尺寸精度、相邻接口的精确匹配。

4.3拱肋总体制造工艺方案

西一线跨绛溪河大桥钢拱肋由上至下共分为3种类型。其中普通段按照12m一段进行加工制造，拱顶相交处，由于块体外形尺寸及吨位都不能满足整个节段运输，所以采用厂内制作板单元，现场拼装块体吊装安装，拱脚处由于尺寸及吨位巨大，所以将此处进行节段细化，单独块体发运到现场，在进行整体拼装。节段块体由顶板、底板、腹板、横隔板及锚板单元组成。

钢拱节段在厂内进行块体制造，运输至桥位后吊装安装。

图4.3-1 钢拱肋线性放样

根据钢拱的结构特点，采用“钢板预处理→钢板下料→壁板单元→拱肋节段制造→拱肋节段试拼装→表面涂装→运输→桥位吊装→拱肋环口焊接→涂装（最后一道面漆）”的总体加工方案进行。

4.4桥梁梁段及单元件划分

桥面按纵桥向共划分为24个大节段，每段长度为11m～12m，梁段划分布置图如图2.1-1。每个大节段按横桥向再划分成6个小节段（3m+11.3m+11m+11.4m+11.3m+3m）。

图4.4-1梁段划分示意图

4.4.1拼装场地布置

根据业主提供的拼装场地（50m×100m），拟在拼装场地布置临时胎架（胎架基础混凝土由业主提供），在拼装场地布置1台100吨龙门吊、2台20吨龙门吊进行钢结构块体拼装,布置一台150吨运梁平车用于节段转运。

图4.4-2拼装场地布置图

5钢结构安装架设总体方案

根据施工现场的场地情况，考虑梁段的划分及吊装重量，本桥拟采用支架法安装，先安装桥面及边纵梁，直至桥面合龙后再安装拱肋。

图5.1-1钢结构总体安装布置图

具体流程为：

1. 钢梁采用陆地临时平台和水上支架平台安装，场内用150t专用运梁车运输块件就位，选用2台450吨履带吊在河两岸分别进行吊装。

图5.1-2钢梁安装示意图

2. 钢拱肋采用少支架法安装，场内用150t运梁车运输、履带吊机吊装就位。

图5.1-3拱肋安装示意图

(3) 拱梁安装总体顺序：拱梁分下列5个阶段安装。

① 从P1、P4墩开始，分别安装P1墩至P2墩、P4墩至P3墩之间的全部块体钢梁；

② 从P2墩开始，安装P2墩至P3墩河道导改处半跨钢箱梁；

③ 从P3墩开始，安装P3墩至P2墩另外河道导改处半跨钢箱梁，直至合拢；

④ 从P3墩开始，从P3墩开始吊装GL2’（2段）、GL3’（2段）、GL4’（2段）、GL5’（2段）段拱肋；

⑤ 从P2墩开始，从P2墩吊装GL2（2段）、GL3（2段）、GL4（2段）、GL5（2段）、两侧GL6（4段）、直至拱肋合拢段GL7（1段）。

7结语

为了实现桥梁工程的预期目标，提升桥梁工程的整体质量，施工技术人员应该针对钢结构施工的各个环节，采取相应的技术控制措施，并应用先进的设备和技术，提升钢结构的施工质量，以满足预期施工要求，提高桥梁工程建设的质量。

【参考文献】

[1]郭青,龙振江.钢结构桥梁安装与施工技术分析[J].中外建筑,2017(09):158-160.

[2]林广超.刍议桥梁钢结构制作及其安装技术[J].建材与装饰,2017(12):207-208.