悬索桥钢桁加劲梁拼装技术研究

李富强 中交第二公路工程局有限公司

1.工程概况

本文涉及悬索桥位于杭瑞高速贵州省毕节至都格（黔滇界）公路BD-T9合同段。钢桁加劲梁是该桥的重要组成部分，以主桁、横梁为主体框架，增设了上、下平联。主桁架为华伦桁式，其自带了竖杆构件，主桁高4.5m，中心间距27m。横梁采取的是桁架结构形式，具体可分为上、下横梁以及斜腹杆，此部分高度与主桁一致。上横梁设置为箱型截面形式，除此之外的杆件均为H形断面。增设了上、下平联，两部分结构呈X交叉型，各构件之间采用高强螺栓连接，全桥共划分为41个拼装单元。

2.钢桁梁的拼装技术

钢桁梁杆件在工厂集中制作，运输至桥位拼装场地后进行拼装。拼装场采用混凝土硬化，拼装台座采用高度50cm直径800m的钢管顶部焊接钢板制成。

合理的拼装工艺是确保钢桁梁整体质量的关键，现场拼装流程：主桁及横梁平面拼装→立体拼装（主桁及横梁连接）→平联拼装→整体调整→高栓连接→质量检查。拼装分为临时拼接和永久拼接两个阶段，其中临时拼接采用临时螺栓+冲钉作为连接结构，临时拼装要求各杆件单元形成较稳定的定位关系，结束拼装后全面检验，通过几何外观测量的方式分析拼装情况，满足要求后再利用高强螺栓连接。永久拼接采用高强螺栓作为连接结构。根据设计图纸高强螺栓紧固方法为扭矩法，即通过控制施工扭矩值对高强度螺栓连接副进行紧固。

杆件的加工及进场顺序以及节段的拼装顺序，应与节段吊装的顺序相适应，结束单个节段拼装后，在两台80t龙门吊的协同配合下将成型的钢桁架转运存放，再依次完成其它节段的拼装作业。

2.1 准备工作

受地形及交通运输条件限制，现场只建设一处钢桁梁拼装场。为保证钢桁梁的顺利拼装，共安装2台80t龙门吊和1台10t龙门吊，2台80t龙门吊用于片架及桁架的转运、安装，10t龙门吊主要用于杆件的转运。现场设置固定式拼装平台和活动式拼装平台。固定式拼装平台采用钢管脚手架搭设，活动式拼装平台采用成品移动式脚手架。

2.2 主桁拼装

确定主桁各杆件轴线，采取的是全站仪放样的方式，明确轴线具体位置后再使用红色油漆标识，作为杆件拼装的基线。现场设置拼装支座，以钢管为原材料经加工制得，并打入膨胀螺栓确保其稳定性。以设计图纸为基准，利用水准仪检测支座标高，若存在误差则及时调整。各杆件吊装均在龙门吊的辅助下完成。

2.3 横梁拼装

各类拼装杆件要依据特定的流程转移至拼装场地，即上横梁→斜杆→下横梁。全程均利用龙门吊完成，根据事先设置好的拼装基准，利用手拉葫芦灵活调整杆件位置，使其满足要求。

2.4 立体拼装

以设计图纸为基准，明确该主桁和横梁两部分的拼装要求，利用全站仪精确测量后再进行放样，得到立体拼装轴线；关于各结构的基线，在测量放样后使用红油漆标识。全面检验各个拼装支座标高，针对误差之处可使用水准仪调整。结束主桁、横梁两部分的平面拼装后，利用龙门吊吊起主桁并使其维持竖直的状态，调整好误差后配置反拉装置，从而达到临时固定的效果。主桁置于指定的安装区域，吊装横梁使其精准就位，设置连接板，安排技术人员检验主桁与横梁位置，若存在误差则进行调整，并设置临时反拉装置，目的在于提高横梁稳定性。此后，在确保各结构位置无误后，将横梁与主桁连接为整体。

2.5 平联安装

平联也是重要组成部分，具体由杆件和连接板两部分构成。平联按照先下平联后上平联的顺序吊装，下平联临时连接完成后进行上平联的吊装。较特殊的是上平联连接，其必须在现场设置高支座，以满足拼装要求。

2.6 拼装检查

平联安装完成后，进行桁架拼装精度的检查。如果出现超差现象则需要进行相应的调整。

2.7 临时连接

杆件的临时连接在无日照条件下进行，杆件的临时连接采用临时螺栓（M24普通螺栓）和冲钉，每个节点临时螺栓不得少于节点螺栓总数的1/3，且不得少于3个；冲钉的数量不宜多于临时螺栓数量的30%，且不得少于2个；临时螺栓和冲钉应均匀布置。

2.8 高栓连接

（1）高强螺栓及摩擦面的检验。高强度大六角头螺栓连接副应进行扭矩系数、螺栓楔负载、螺母保证载荷检验，扭矩系数平均值0.110～0.150，扭矩系数标准偏差≤0.0100。摩擦面的抗滑移系数按规定进行检验。

（2）高栓施拧。在钢桁梁各杆件连接处临时连接转换成高栓连接的顺序为：先在空余孔内穿高强的螺栓，然后用高强螺栓逐颗替换（拔出1颗临时螺栓，安装1颗高强螺栓）临时螺栓，最后逐颗替换冲钉。在全部连接孔都换成高强螺栓后，进行高强螺栓的初拧、终拧。

高强度大六角头螺栓连接副的拧紧应分为初拧、终拧。初拧扭矩为终拧扭矩的50%左右。初拧或复拧后的高强度螺栓应用颜色在螺母上标记（初拧后涂红色，终拧后涂绿色）。终拧后的高强度螺栓应用绿色在螺母上标记。高强度大六角头螺栓连接副的初拧、终拧在1d内完成。

（3）过程控制。高栓的储运、检验、试验室以及库房的建设应满足要求。高强度螺栓长度l保证在终拧后，螺栓外露丝扣为2～3扣。

大六角头高强度螺栓施工所用的扭矩扳手，班前必须校正（出库校正），其扭矩相对误差应为士5%，合格后方准使用。校正用的扭矩扳手，其扭矩相对误差应为士3%。大六角头高强度螺栓拧紧时，应只在螺母上施加扭矩。M24（10.9s）级高强度大六角头螺栓施工预拉力为250kN。高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧，确定施拧顺序的原则为由螺栓群中央顺序向外拧紧，从接头刚度大的部位向约束小的方向拧紧。

当不能自由穿入时，该孔应用铰刀进行修整。修整后孔的最大直径不应大于1.2倍螺栓直径，且修孔数量不应超过该节点螺栓数量的25%。修孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行铰孔，严禁气割扩孔。

2.9 节点板位置涂装

高强度螺栓在安装完成后，高强螺栓的涂装与其连接处构造外表面相同，统一涂装。高强度螺栓拧紧检查验收合格后，连接处板缝隙≤0.5mm时，用油漆调制腻子密封处理；缝隙＞0.5mm时，用密封胶密封。

3.钢桁加劲梁安装控制特点

3.1 钢桁加劲梁施工顺序

根据悬索桥的工作特性，结构出现变形现象受多方面因素影响，其中安装顺序是主要的影响因素之一。本项目由跨中向两端对称安装，并委托专业的监控单位进行线型及内力检测。

3.2 钢桁梁固结

前期安装时，各节段采取的是临时铰接的方式，此后再固结钢桁梁。根据桥梁结构特点，钢桁梁是重要的承受结构，其上方铺设了重量较大的桥面板，若该结构的安装时间发生在固结前，必须对加劲梁的各节段采取处理措施，即铰接，此时其无需承担弯矩；若桥面板安装发生在固结之后，此时各节段都将承受弯矩。因此，后者存在局限之处，即加劲梁需在原基础上额外承受更多负荷。

（1）二期恒载等代压载。结束主梁吊装后，并要对其执行二期恒载等代压载，此处采取的是砂箱加载的方式。加强对各项指标的检验，如主缆线形、荷载值等，根据实际情况确定加载量。

（2）钢桁梁固结。此处采取的是由跨中向两岸的方式，并遵循对称原则，依次完成各个接口的连接。考虑到桁架存在拼装误差的问题，需处理梁段接缝，于该处增设异形板，以免在固结时形成附加应力而对整体稳定性造成影响。

（3）桥面板连接。在此之前调整板缝，确保其宽度在25mm内，在此基础上调整面板，使其与周边面板相协调。螺栓连接时，可以使用适量的填塞板，目的在于减小拼装误差。

4.结束语

基于上述所提出的方法，结果表明本桥的加劲梁施工效果良好，具有稳定、高效的特点，能够为悬索桥其它环节的施工提供帮助，因此该技术具有一定的参考价值。