大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工技术

大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工技术

汪宝喜

云南交发公路工程有限公司 

摘要：为了满足社会经济发展需求，桥梁工程的施工规模也日益扩大。传统的桥梁建设中多采用简单的梁、拱、吊结构形式，其具有结构简单受力清晰的特点，但随着我国桥梁建设技术的日益提高，要求桥梁建设在满足交通的基础上增加观赏性，因此，越来越多优化后的组合体系桥受到青睐和推广。梁拱组合钢结构桥梁组合了梁、拱承受荷载，并将结构内力向钢结构配件合理传递，充分发挥了梁拱的力学特性。桥体建成后整体造型优美，顺应了时代发展，因此受到设计部门及施工部门的一致推崇，基于此，对该类型工程的施工工艺进行探讨对道路桥梁建设的发展意义重大。

关键词：梁拱组合；钢结构；桥梁施工

随着科学技术及设计建造水平的不断提升，梁拱组合钢结构施工被广泛应用在桥梁施工中。梁拱组合钢结构具有动力性能好、跨越能力大等优点。由于受力结构由不同的构件部分组成，使每个简单体系的结构发挥承载功能，因此可以极大的降低施工成本，基于此，本文将分析梁拱组合钢结构桥梁各个相应结构施工技术要点，旨在为该类工程施工提供技术参考。

1大跨度梁拱组合钢结构桥梁特点

首先用于梁拱组合钢结构桥梁的结构配件均由工厂根据设计图纸提供的结构尺寸进行加工，提高材料的利用率，降低工程总成本，其次，预制构件多采用现场焊接形式施工，大大降低了对周围场地的占用空间，提高土地利用率的同时也减少了对自然环境的破坏，此外，每个预制构件都有特定的编号，施工时，工人只需要按照编号进行焊接，避免了失误率的同时也减少了人员投入，最后，由于施工工作重复性操作，不需要施工人员具备复杂的专业技能和专业知识，操作简单，极大的保证施工人员以及工程质量的安全性。梁拱组合钢结构桥梁虽然具备以上的优点，但由于工程跨度大、体量重，因此，需要在施工过程中制定周密的工作安排和施工程序，并对以下重要施工参数予以严格的控制。该类型工程施工主要按节点分段拼装焊接，必须对受力状态及线性变化严格执行施工质量标准。为确保施工安全性，对各施工阶段进行实测，并与理论模型结果相比较。对施工过程中的各个细节进行测量、识别，发现误差及时修正，避免误差累计影响施工质量。

2大跨度梁拱组合钢结构桥梁工程的施工重难点分析

2.1项目概况

为研究梁拱组合钢结构桥梁施工技术的具体措施与主要形态，研究人员实地探访了某工程项目，该项目的具体位置在科技城附近，其为把控着该城市的出入通道，因而施工人员应运用合理的技术来增强工程建设，其也关系到整个科技城的发展。从整体设计的角度上看,该桥梁的总长度会达到216m,带有六室单箱，桥面的整体宽度会在45m左右,梁高为2.5m,其总体跨度在185m。基于该工程项目的跨度较大，在选择施工钢材时应更加注重材质、性能，项目管理人员可挑选Q345qD型,其总跨度在185m的同时，钢拱跨度也会达到185m,其桥顶与桥面的距离在50m左右，属相交类型的抛物线,因而此类工程项目施工也要遵循对称模式。此外,在设计钢拱的过程中，设计人员要在其表面放置19排吊杆，而每排又要包含2个吊杆，其总数可达38个，并在钢板桥的横梁间进行锚式固定。

2.2施工难点

在开展梁拱组合钢结构桥梁施工期间，由于其内部结构的跨度较大，在实际施工时会出现多种施工难点，具体来说，该工程项目的整体跨度在185m、整体长度在216m左右，其前面的总宽度也有45m之多，由于拱桥的设计极为复杂，该工程项目对钢箱梁的安装、运输、制造与设计都提出了较高要求,给正常施工带去较大难度,由于该项目涉及到过多的环节，只有加强施工注意力，密切关注项目中的各个环节才能保证其建设质量。同时，在安装拱脚钢箱梁时会设计多种剪力钉、腹板、隔板结构，而不同类型的构件又会交织在一起，由于彼此间的纵横交错,打造出了多种密闭空间，各个隔板间的连接多采用焊接法，因而给整体的组装工艺带来了较高标准,也无形中加大了施工难度。此外，该项目为桥梁建设工程，且横跨整个河流，在建设钢拱与钢横梁的过程中，其要拥有极大的跨度,通常来讲，桥面与钢拱的距离需在46m左右，而河床与钢箱梁的距离也要达到8m,因而该工程项目要拥有一套极为稳定的支撑系统，只有获得极强的支撑能力，才会避免在施工过程中或此后的日常生活中出现意外。针对该项目中的钢拱来说，其主要类型为双向扭曲式，给各个项目的位置提出了极高要求，在实际安装时应精准定位每项桥梁结构的位置，给施工作业带去较大难度。在面对此类工程项目时，施工人员要掌握该区域的实际发展状态，详细研究施工期间各钢箱梁结构可能生成的问题，通过对应性解决来保证项目建设质量。

3大跨度梁拱组合桥梁施工技术分析

3.1主梁施工

应遵循先梁后拱肋的顺序进行结构架设。为了防止地基不实及支架变形而引起倾覆或倒塌，应该在梁支架安装完成后进行支架预压操作。要求预压荷载量超过梁体。若经预压支架后，仍存在地基不实的，要求施工人员对地基加固至符合施工强度标准。此外，在施工过程中，桥梁各部分的力学性极易因复杂的施工工艺或较大的桥梁跨度发生变化，因此，要求施工人员及时对施工过程中的受力方式及影响受力的因素具有敏锐的察觉，并做及时的检测与分析。

3.2主拱施工

主梁施工结束后进行主拱施工。具体操作方式为：施工人员搭设拱肋支架后将横纵支撑安装好，吊装刚拱肋。对钢拱进行线行控制是梁拱组合钢结构桥梁施工重点和难点，钢拱、吊点隔板形成三维立体空间，因此，钢拱线行控制的是否精确直接关系到刚拱肋吊装的成功率，要求在制作及安装的过程中应用全站仪对数据全程测量，确保其流线型符合设计要求。此外，由于钢箱拱大多为中厚板焊接，要求焊接人员专业技能强，尽量减少焊接缝及焊接变形等情况。

3.3支架整体稳定性

梁拱组合钢结构的整体稳定性一般分为分支点失稳、极值点失稳、跃越失稳3种类型。在进行实际搭建施工中，施工人员需要充分考虑失稳情况，且在安全施工的基础上将失稳控制在理想弹性失稳范围内。

3.4支架方案

在进行实际施工前，考察施工现场可以使施工人员全面了解施工情况，制定合理的施工方案，同时也可以缩短工期，节省资金投入，降低施工成本，最重要的是考察施工现场可以使施工人员掌握支架布置的灵活性，确保安全施工。

3.4.1支架布置

对支架进行布置时，施工人员首先找准桥中心线，根据桥面宽度确定支撑列数，然后围绕中心线进行对称布置，按实际支撑需要进行定位设点。

3.4.2拱肋支架方案

严格按方拱节段和空缝投影位置设置混凝土基础及管支撑，在挑梁上方的相同部位设置合拢支架，以此使作用力向地面传递。

3.5吊装方案

3.5.1吊耳及钢丝绳

于主纵梁及拱肋分段顶面焊接吊耳，吊耳的数量及刚度以实际施工方案为准。对主吊钢丝绳的选择依据施工方案选择，施工人员对其检查，以防钢丝绳生锈、弯折等，确保安全施工。

3.5.2拱肋吊装施工

吊装实施前需要先进行施工放样，并安装支架。施工人员对拱肋进行调整空中倾斜度，再进行吊装，并以全站仪测量，保证吊装准确。对吊装结果有误差的，施工人员要做及时的调整后焊接加固。

3.5.3钢结构线行测量与合龙

采用高程复测手段对相邻梁段实施合龙前的最后确定。找出影响钢构件下挠量的影响因素，如温度、时间等，最后确定合龙时间，保证间距及挠度变化量趋于稳定。

4大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工质量控制与优化要点

4.1改善钢梁结构

在进行钢梁结构的优化前，施工人员需了解该工程内钢梁的单体构件情况,具体来说,要将该设计图进行详细分段，其主桥截面可为45mX8m上下，由于该结构断面的规格较高，难以将其整块搬运到施工现场，分段处理的模式更佳。在完成该桥梁的段落划分后，共产生80多个标准段，在各个组内的拱脚段中其长度层内又蕴含着10~12个制作端,包含了2个拱脚钢箱梁段，在制作合拢段期间，在钢梁的宽度层面还预设了些许余量，在完成钢梁焊接后，施工人员应依照该桥的整体强度来测量合拢段内焊接收缩的具体情况，借助该方式不仅满足各段落的安装要求，还能及时保证其安装精度与合拢规格，通过各段落的连接，增强钢梁结构的稳定性。

4.2改进钢箱梁形态

在进行钢箱梁施工时，施工人员需掌握适宜的施工流程,即建模作业、下料分段、组装焊接与净尺等。在开展建模作业的过程中，针对钢箱梁建模，要运用信息系统较完善的软件来加强其内部组件的整体结构，完成建模工序。由于当前的项目建模能仿真整套组装过程，在完成该项工作后，可模拟演示钢箱梁的组装过程，以便合理把控其整套焊接过程。施工人员应综合考量分段的实际位置与具体高度，其焊接工艺与运输过程要满足当前工程项目建设的标准，防止发生无法焊接或焊缝集中的不良现象。针对下料分段施工作业而言，施工人员在下料期间要调整拱脚方向，其下料位置要朝向拱脚的竖直方向，利用公交隔板来划分土质内部分割线的位置，在调整该位置的过程中还要观察拱脚隔板的方向。在进行焊接组装的过程中，施工人员应保证横隔板与竖隔板为分离状态，其距离需在20cm左右，提升隔板焊缝的焊接效果，在完成焊接工作后可及时安装拱脚中的栓钉，正确的焊接与安装顺序是自下而上。在安装箱梁期间要将该空间打造成密闭空间，采用焊接法组建该空间。此外,施工人员还需开展净尺工艺，该步骤要排在焊接组装后，其借助先进的全站仪设备来测量与控制钢箱梁的外部，通过该仪器设备中的投影技术讲拱脚内的6个点投射到钢箱梁的顶板中，借助当前的投影位置来放置拱脚内的顶底板与侧腹板,继而运用切割机完成净尺工作。

4.3发展支撑系统

一方面，大跨度梁拱组合钢结构中的支撑系统多包含桥上与桥下两节,本课题研究项目中的支撑系统属桥下形式，在选择钢柱内部的钢管时要以63cm的规格为主,3根或6根为一单元，经测量其间距为3.7mx4m,最高高程在8m左右，平均数值为7。支撑系统需安置在角钢与槽钢的连接处,在柱顶安排双排工字的钢梁，并安装适宜数量的砂箱。另一方面，在研究钢管柱的安装时，其水平方位可采用25a类型的槽钢，与竖直方向的距离为4m左右，施工人员经详细测量要保证从钢管顶端到400m位置始终存有面向水平方位的槽钢。在运用竖向斜拉撑的过程中，可使用L100x80的角铁，每隔12m设置一个角铁，并在钢管的顶端安设水平剪力撑。水平剪力撑的主要构成为钢管、斜拉撑角铁与25a型的槽钢，通过焊接的方式完成连接后,需保证其整体高度在6mm以内,在钢管顶端的横桥上还需放置3~4个I13a槽钢,将其与钢管顶端进行焊接后,应在工字钢的顶部放置砂箱，并将3份工字钢放置到水平方向中。同时,施工人员还可在工字钢上沿置放以短钢管为主的桁架，再在其上部放置以接口为主的砂箱。

4.4加强吊装工艺水准

在进行吊装工艺的过程中，通过该方案的设计要完成钢横梁标注段的安装，其内部的混钢与拱脚位置要使用双机台吊。在开展实际作业期间施工人员需找准施工位置，即由拱脚向中间,其主要的作业流程是组装底部支架、组装钢混段、组装拱脚段、组装标准段、组装合拢段、组装钢拱、安装钢拱支撑与支撑去除。在开展施工现场的组装时，施工人员要增加与设计人员、管理人员的沟通交流频率，详细分析与研判支撑系统与吊装方案的具体步骤，若对某项要素存有疑问应与该行业的有关专家实行综合性、针对性的考量与研究。此外，在安装各类系统期间施工人员应科学利用各项先进设备,即利用水准仪、全站仪等设备测量钢箱梁整体的标高与轴线，若想完成标高的调节，要在该钢箱梁的底部放置砂箱。

5结语

本文探讨结果表明，梁拱组合钢结构桥梁施工具有降低施工成本，施工简单、保护环境等优点，适应我国的可持续发展概念。但在具体实施过程中，为保证施工质量，施工人员要对施工环境、技术及设备等统筹规划，此外，施工人员要对桥梁结构及每个施工环节有足够的认知水平，针对施工制定严瑾的施工方案及应急措施，从而确保整个工程的顺利进行。

参考文献：

[1]宗秋斌.梁拱组合钢结构桥梁施工技术要点[J].交通世界,2020,545(23):148-149.

[2]张向阳.160m钢箱系杆梁拱组合桥施工结构分析及控制技术[D].2018.

[3]耿鹏智.下承式连续梁拱组合体系钢桥的力学特性研究[D].2016.

[4]贾玮.重庆西站组合拱钢结构桁架施工关键技术[J].施工技术,2019,048(006):57-60.

[5]李晓峰.大跨度铁路连续梁-拱组合桥梁施工技术及质量控制[J].铁道科学与工程学报,2018,15(08)：2047-2054.