斜拉桥钢箱梁架设施工问题分析

斜拉桥钢箱梁架设施工问题分析

郭凯

中交世通（重庆）重工有限公司  重庆市 402160

摘要：近年来，随着城市交通建设的蓬勃发展，斜拉桥作为一种具有跨域能力强、造型优雅的桥梁结构，在城市中得到了广泛应用和推广。然而，在斜拉桥钢箱梁架设过程中，面临着诸多技术难题和风险挑战，如桥塔钢梁安装精度、主梁自身应力过程监控等问题，需要深入分析施工中的问题，并出有效对策。并提前准备和尽量规避，才能确保斜拉桥的质量和安全，实现其在城市交通体系中的重要作用。对于斜拉桥钢箱梁架设工程而言，技术创新和质量保障至关重要，只有通过精心设计和科学施工，才能确保整个工程的高效推进和顺利完工。

关键词：斜拉桥；钢箱梁架设；施工问题

引言

钢箱梁的合理架设顺序是整个斜拉桥工程的关键环节，直接影响到斜拉桥的体系转换和成桥质量。在实际施工中，将面临各种不确定性和挑战，如悬挑段的对接和校正、钢箱梁自重对附加荷载的影响等。因此，斜拉桥钢箱梁架设工程必须时刻保持警惕并做好准备，充分考虑各种可能出现的问题，并制定相应的解决方案。只有在不断优化和修正中，才能找到最适合工程需求的解决方案，确保斜拉桥钢箱梁工程的顺利进行。因此，科学规划斜拉桥钢箱梁架设顺序，精心组织施工过程，做好风险防范和质量控制，方能确保施工的安全高效与工程质量的可靠保证。

1斜拉桥的基本结构

斜拉桥是一种现代桥梁形式,主要由主梁、索塔和斜拉索组成的悬索结构，与传统的悬索桥相比,斜拉桥的主要特点是在主梁和索塔之间增加了斜拉索,形成一个超静定的复杂结构。这种结构不仅使整个桥体更加刚性,而且可以有效降低主梁的弯矩和剪力,从而减少钢材用量,提高经济性。同时,斜拉索可以承担桥梁自重和外荷载,使主梁受力更加合理,整个结构更加稳定。斜拉桥广泛应用于跨越大河、海峡等主要水道的大型桥梁工程中,代表作品包括长江大桥、湖州长江大桥等。它们不仅在梁度、跨度等技术指标上有出色表现,而且在外观造型上也十分优美大方,成为城市地标性建筑。钢箱梁作为斜拉桥的主要承重构件,具有许多优良特性。为减轻自身重量，通常设计成钢钢箱梁,形成一个中空的箱形截面,具有较高的抗弯刚度和抗剪刚度。相比于普通I型钢梁,钢箱梁更加稳定,承载力更强,适合用于大跨径桥梁。此外,钢箱梁还具有自重轻、施工方便、抗震性好等优点。在斜拉桥中,钢箱梁担负着主梁的重任,承受各种复杂荷载作用。其精确制造和安全架设是确保桥梁整体安全的关键。因此,针对钢箱梁在制造、运输和安装过程中可能出现的各种技术问题,需要进行深入研究和创新,以提高施工质量和效率,确保斜拉桥建设的安全性和经济性。

图1 廊坊临空路项目钢箱梁斜拉桥效果图

2钢箱梁的特点

钢箱梁是一种常用于桥梁和高架桥等工程中的结构形式，具有许多独特的特点，由于钢材本身的优良性能，钢箱梁具有很高的强度和刚度。这使得钢箱梁能够承受大跨度和大荷载，适用于跨度大、跨径长的桥梁工程。相比于混凝土结构，钢箱梁结构重量轻，这有利于降低整体桥梁结构的自重，从而减小了地基承载的压力和构件运输的难度。由于钢箱梁可以在工厂进行预制并且可以在现场快速安装，因此其施工周期较短，劳动条件也得到改善。这一点对于城市交通干线的施工来说尤为重要。钢箱梁作为整体单元进行制造和安装，减少了接缝数量和连接构件，因此具有较好的整体性能和抗震性能。钢箱梁制作工艺先进，外形线条流畅，造型美观，可根据设计要求制作出各种风格的桥梁结构。钢箱梁结构相对于传统的桥梁结构更容易进行检修和维护，既能延长使用寿命，又有利于降低维护成本。

3斜拉桥钢箱梁架设过程中可能遇到的问题

在斜拉桥钢箱梁架设过程中，可能会遇到各种问题，施工技术方面可能面临挑战，包括钢箱梁预制和运输过程中的精密要求，以及架设过程中的复杂性和精确控制难度。钢箱梁作为斜拉桥的重要组成部分，需要高水平的制造技术和精准的加工，以确保其质量和适合斜拉桥结构需求。在运输过程中，钢箱梁受尺寸和重量限制，部分节段在运输途中需要特种车辆和超宽道路条件，其中运输路线问题及运输安全性问题也是架设过程中不可忽视的因素，因为施工现场涉及高空作业、超重运输及大型吊装等危险因素。施工人员的安全需要得到最大程度的保障；另外，钢箱梁的质量安全也是关键问题，一旦出现结构问题，可能对整座桥梁的安全造成质量风险。环境影响也是斜拉桥钢箱梁架设过程中的一个重要考量因素，施工过程会产生噪音、涂装、废弃物等对周边环境的影响，而斜拉桥的建成后也会改变周边生态环境，可能导致改变风向、噪声污染等问题，增加区域环境承受负担。

4解决问题建议

4.1桥塔区钢箱梁架设

在桥塔区进行钢箱梁架设是一项复杂而关键的工程任务，需要综合考虑桥塔结构特点和施工环境的限制，设计出科学合理的施工方案。应该通过仿真模拟和实地调研，充分了解桥塔结构的特点和周围环境条件，确定最佳的架设顺序和工艺。这样能够确保在施工过程中安全高效地进行。提前制定严格的钢箱梁预制工艺非常关键，这包括了对钢箱梁的尺寸、形状和质量等方面的精准把控，以确保钢箱梁的质量和准确度。采用合适的焊接顺序和技术和质量检测手段也是必不可少的，

以防止在加工制作阶段出现质量问题，从而保证施工的顺利进行。在实际施工中，通过对称焊接，使用反变形胎架，优化焊接结构，和引入先进的焊接组装设备以及焊后校正也是至关重要的。例如，多丝U肋组焊设备不但提高板单元的组装效率，同时还能保证焊接过程中的质量稳定性。同时，通过实时监测和数据分析，可以及时调整施工参数，确保钢箱梁的组装和变形尺寸，从而保证后期节段组装过程中的整体线形和全桥尺寸。

图2 板单元U肋无码组焊设备

4.2安全性保障措施

加强施工人员的安全培训和投入安全防护措施是保障施工安全的基础，提高施工人员的安全意识和应急处理能力，使其能够有效地应对突发情况，减少事故发生的可能性。配备必要的安全防护装备，如安全帽、安全带、安全护栏，护笼爬梯，防坠器，生命线等，可以有效降低高空作业和危险环境下的风险，确保施工人员的安全。

实施严格的质量监控制度也是确保施工质量和结构安全性的关键步骤，全程监测和检测钢箱梁的制造、运输和架设过程，能够及时发现和解决质量问题，防止施工中出现安全隐患。建立完善的质量管控体系，对关键节点和关键构件及设备进行安全冗余设计，有助于确保施工质量达到设计及规范要求，保障斜拉桥安装过程中的安全性。通过安全性保障措施的综合应用，可以降低斜拉桥钢箱梁架设过程中的安全风险，确保施工人员和工程结构的安全。这些措施的执行不仅符合安全生产标准，也有利于提高施工效率和质量，为工程的成功完工提供坚实的保障。

4.3环境影响管理

在斜拉桥钢箱梁架设施工过程中,妥善管理环境影响也是非常重要的一环。应当实施有效的施工环境保护措施,尽量减少施工活动对周边环境的影响。具体来说,可以采取一系列技术手段,如降尘、降噪、减振等,来控制施工过程中产生的各类污染物排放,最大限度地保护周边的生态环境。在施工前要认真开展周边环境影响评估,提前预测斜拉桥建成后可能对周边环境造成的影响。通过合理的规划和环境治理措施,要设法减少这些负面影响,确保斜拉桥的建设与周边生态环境协调共生。比如,可以合理规划施工场地布局,尽量远离居民区和敏感生态区;采取隔音降噪技术,降低施工噪声对周边居民的干扰;加强施工废弃物管理,避免对水体和土壤造成污染;保护好施工周边的绿化植被,维护当地的生态平衡。通过实施科学的环境影响管理措施,不仅可以最大限度地减少斜拉桥建设对周边环境的破坏,而且能够促进当地的可持续发展,为城市的生态文明建设做出积极贡献。这不仅是的责任所在,也体现了可持续发展的理念,让共同为之努力。

4.4控制效果评价

在斜拉桥钢箱梁架设过程中,提出的一系列方法和建议无疑将发挥关键作用。通过科学的施工方案设计、严格的质量控制和安全管理,以及有效的环境保护措施,可以有效应对各种技术难题和风险挑战,确保工程顺利进行。科学的施工方案设计能够最大限度地降低施工难度和风险，应充分考虑钢箱梁的形状、尺寸、重量等因素,采取合理的吊装和支撑措施,确保施工安全和质量。同时,严格的质量控制和安全管理体系也是关键所在。全程监控和检测,建立健全的质量档案,对关键部位进行特殊检测,能够有效防范安全隐患的发生。另一方面,实施有效的环境保护措施也至关重要。通过采取降尘、降噪、减振等技术手段,可以最大限度地减少施工活动对周边环境的影响。同时还要做好周边环境影响评估,提前预测斜拉桥建成后可能产生的影响,并采取有针对性的环境治理措施,确保工程建设与当地生态环境和谐发展。在实际施工过程中,还需要不断总结经验,及时调整和完善上述措施,确保各项控制效果达到预期目标。

图3施工期间主梁恒载成桥应力

图4施工期间主塔下应力包络线

4.5后期维护与监测

斜拉桥钢箱梁架设完成后，后期维护与监测工作同样至关重要。为确保桥梁的长期稳定和安全运行，需要建立一套完善的维护体系，并定期对桥梁结构进行监测和评估。后期维护工作应包括但不限于对钢箱梁箱室内外表面的涂装处理、对连接件的紧固和润滑、对桥塔和拉索的定期检测等。这些工作旨在预防腐蚀、松动等潜在问题，确保桥梁结构的整体完整性和稳定性。监测工作则主要通过设置各种传感器和监测系统来实现，这些传感器能够实时收集桥梁在运行过程中的数据，如位移、应力、振动等，从而及时发现异常情况。通过对这些数据的分析，可以评估桥梁的健康状况，预测可能出现的问题，并为后续的维护决策提供科学依据。此外，为了提高维护与监测工作的效率和准确性，还可以引入先进的信息化技术。例如，建立桥梁健康监测信息系统，实现数据的自动采集、传输和处理；利用云计算和大数据技术，对海量数据进行深度挖掘和分析，为桥梁的维护和管理提供更有力的支持。

4.6优化与创新建议

在斜拉桥钢箱梁架设的过程中，不仅需要遵循传统的工程技术和方法，还应积极探索优化与创新的可能性。在材料选择方面，可以考虑使用新型高性能材料，如高强度钢材、轻质合金等，以减轻钢箱梁的自重，提高桥梁的承载能力和耐久性。同时，新型防腐材料的应用也能有效延长桥梁的使用寿命。在施工技术方面，可以引入更多的自动化和智能化设备，如智能吊装系统、远程监控系统等，以提高施工效率和质量。此外，通过BIM技术（建筑信息模型）的应用，可以实现桥梁设计的三维可视化和碰撞检测，优化施工方案，减少现场变更。在环境监测与治理方面，可以采用先进的环保技术和设备，如低噪音施工设备、高效除尘装置等，以最大限度地降低施工活动对周边环境的影响。

4.7风险评估与应对

在斜拉桥钢箱梁架设工程中，风险评估与应对是确保项目顺利进行的关键环节。通过对潜在风险的全面识别和评估，制定有效的应对措施，能够显著降低风险的发生概率和影响程度，确保项目的安全、质量和进度。需要进行全面的风险识别，这包括分析工程特点、施工环境、技术难点等因素，识别出可能存在的风险源，如施工安全风险、质量风险、环境风险等。对识别出的风险进行定量和定性评估，通过评估风险的发生概率和影响程度，确定风险的优先级和应对措施的紧急程度。这有助于合理分配资源，优先处理高风险问题。在风险评估的基础上，制定相应的风险应对措施。

结束语

综上所述，在斜拉桥钢箱梁架设施工过程中，将面临诸多挑战和困难，但同时也充满着无限的希望和潜力。通过主动面对问题、不断学习改进，可以共同攻克难关，确保工程顺利进行，并为道路桥梁建设及钢结构行业贡献自己的力量。

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