大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工技术

刘俊峰

近些年，随着地区间经济交流越来越频繁，基建等方面的需求越来越高[1]。桥梁无疑是现代基建重要组成部分，而考虑到实用性、美观性以及适用性等多方面因素，大跨度梁拱组合钢结构桥梁的使用也越来越多[2]。但与此同时，此类桥梁的整个工艺结构也更为复杂，对于技术等方面的要求也比较高[3]。若现场安装施工不到位，则很有可能导致重大安全隐患。本文结合具体案例就其施工展开讨论，具有一定的现实意义。

1.工程概述

某大跨度梁拱组合钢结构桥梁为当地主要科技城出入要道，对于加快推动当地科技城的建设和发展至关重要。就设计层面而言，整个桥梁设计全长达216m，单箱六室，桥面的宽度更是达45m，跨度为185m，梁总高为2.5m。整个桥梁钢材均采用Q345qD型。整个桥梁的钢拱跨度达185m，桥顶间距桥面50m，为两个抛物线相交，对称模式。整个钢拱设计了19排的吊杆，各排又包含了吊杆2个，同钢板桥横梁之间通过锚形式固定。

2.工程施工难点概述

首先，该桥梁施工项目的总长达216m，跨度为185m，前面的总宽度为45m，整个的拱脚设计相当复杂，钢横梁合理分段对于钢箱梁设计制造、运输以及安装等均有着较高的要求。其次，该项目拱脚钢箱梁内部安置了许多的隔板、腹板以及剪力钉等结构，此类构件彼此纵横交错，构成了许多个的密闭式的空间，板与板之间主要采用熔透焊缝形式连接，故而整体组装工艺要求非常高。

第三，该项目跨河而建，钢横梁以及钢拱跨度等均比较高，钢箱梁间距河床长度为8m，钢拱间距桥面为46m，由此可见对于整个的支撑系统的要求非常高。最后，此次项目钢拱为典型的双向扭曲形式，故而对于实际安装的定位精度要求比较高，难度也比较大。

3.施工技术分析

3.1 钢梁优化

此项目单体构件相对较大，结合设计图分段，主桥用段截面为45mx8m左右，结构断面规格较高，整件难以运抵作业现场，需要对其进行分段处理。此外，其主桥拱脚位置的宽度达到45m，长度为21m，另外箱体中涵盖了钢拱脚样式，分段也比较繁琐。综合构件制造、运输以及安装等多方面要素，尽可能地规避十字缝等的出现，段和段彼此底板以及面板等需要错开设置，以起到钢桥和拱脚之间的合理分段。

整个桥的长度方向中钢横梁总计包含80段标准段，其中2段、4段和2组的合拢段、结合段以及拱脚段。此外，各组的拱脚段于长度层面的长宽等方面又包含了10个制作端，涵盖了两个拱脚钢箱梁段。合拢段于制作期间宽度层面预留了足够的余量，于两侧钢梁安装焊接完成之后，综合全桥的长度参量设计焊接收缩情况，实施合拢段宽度的净尺。这样不但可以较好地达到安装要求，同时可以确保合拢规格以及安装精度。此外各段之间连接基于Z形连接样式，U型肋，加劲板间隔交错20cm。

3.2 钢箱梁施工技术

3.2.1 施工流程

整个的钢箱梁施工流程主要为整体的建模作业、下料分段作业、整体的组装焊接作业至净尺。其中建模过程，主要选择专业性的软件对其钢箱梁组件完成建模处理，基于建模方式仿真整个的组装过程，完成建模后对钢箱梁实施模拟组装演示，对各个组装以及焊接过程等进行合理把控。分段的高度以及位置需要综合考量运输过程以及焊接工艺要求，切忌出现焊缝过度集中以及无法焊接等情况。

下料分段工艺，下料期间拱脚竖直方向十字肋整个下料，拱脚水平十字肋于竖直方向十字肋位置断开、主桥的拱脚隔板ZCG2于比邻隔板向着拱脚中心位置20cm位置断开；公交隔板于土质的分割线位置，结合拱脚隔板于拱脚水平方向十字肋断开区域开展必要的调节。于分段线下侧以及上侧的拱脚隔板尽可能下完的料，并于现场完成组装。拱肋竖直方向加劲肋结合隔板的分段，于分段线下端20cm位置断开。拱脚顶底板和腹板于分段位置错开20cm。

3.2.2 现场焊接工艺

大致流程为度拱脚各个组件进行组装、对水平以及竖直方向十字肋进行安装、对内外侧腹板以及顶底板等安装、完成腹板以及顶底板的焊接、拱脚中自两端向中心组装拱脚隔板、拱脚隔板和顶板、底板以及钢箱底板的焊接处理、自两侧向中间退装栓钉、安装拱脚竖隔板、焊接竖隔板、逐次向拱脚中间位置交错安装水平方向以及竖直方向的隔板等。现场作业期间，预先就钢横梁底板、腹板以及加劲板等进行安装，随后对十字肋以及底板等进行焊接处理。之后结合各个密闭空间的特性实施腹板断开策略。先开展拱脚最内部的腹板的安装与焊接，随后对其两百年的栓钉进行焊接，之后就封闭隔板完成组装焊接。

组装焊接工艺要求:（1）因为拱脚的腹板、顶底板以及十字肋等存在一定的角度，故而组装期间应当配置临时支撑。（2）安装前进应当确保自两端逐步向着中间退装，确保密闭空间封闭性以及操作空间较小的焊缝均可以得到彻底的焊接。（3）安装期间横隔板断开区域不在竖隔板位置，伸出20cm，确保隔板的焊缝焊接。（4）拱脚内部的栓钉均为焊接之后开展，焊接顺序为自下而上形式。（5）安装拱脚的内外部腹板以及顶底板前期，基于全站仪设备对钢箱的底板进行打点作业，同时引侧至钢箱梁外部控制位置。（6）安装期间需要同时完成密闭空间的焊接处理，带探伤达标之后实施密闭安装。（7）坡口样式主要为加衬板模式，空间支持的将带衬板的坡口转换为北面清根模式。

3.2.3 净尺工艺

在完成了整个的组装之后，使用全站仪设备基于钢箱梁外部的测控点，对拱脚中的六个点于钢箱梁顶板的投影位置的设计值放样于钢箱梁顶板中。随后结合投影位置垂直反置拱脚内外侧腹板以及顶底板中，继而基于壁虎式切割机净尺。

3.3 支撑系统施工

支撑系统主要包含桥下以及桥上两个部分，此项目桥下主要使用钢管组合柱群的形式，钢柱选择63cm规格的钢管，每间隔六根或是三根左右形成一单元，间距为3.7m×4m，平均高程为7m，最高为8m。柱间安置槽钢与角钢进行支撑，柱顶安置了双排工字钢为梁，在梁中安置了沙箱。而桥上支撑系统则为，拱段划分成水平形式的8m一段，拱脚到中线总共10段，全桥总共38拱段，4段拱脚。钢拱自拱脚位置向着中心不断地围拢，中国建桥面到拱顶端最大为50.4m。拱肋支架安置于钢箱梁桥面上，预留其下钢管柱支撑系统，支撑系统基于盘扣式钢管支撑以及钢管柱支撑等。拱脚位置和GL5-5则使用63cm规格的钢管，拱肋GL10上至GL5下选择的为盘扣式钢管支架交会，钢拱实现较好的就位即可焊接组装。

钢管柱彼此水平方向使用25a槽钢、竖直方向间距4m，同时保证钢管顶端至下400m位置存在水平方向的槽钢。竖向斜拉撑基于角铁L100×8，每间隔12m安置以水平剪力撑，同时与钢管的顶部安置一水平剪力撑。水平方向拉撑槽钢25a和斜拉撑角铁均和钢管加密焊接，焊接的高度不大于6mm，钢管顶端横桥向安置3个并排的I30a，和钢管顶端焊接，工字钢上端放置用来上接口位置的砂箱，水平方向安置3个工字钢，并于其上端安置纵向的2组4个并排工字钢I30a。此外，工字钢的上沿放置短钢管同工字钢等形成板凳形式桁架，上端放上用来上接口的砂箱。

3.4 吊装工艺

此次方案针对钢横梁的标注段主要实施250段位的履带安装技术，拱脚位置以及钢混主要施工两个250t的履带吊实施双机台吊。实际作业基于两拱脚位置逐步向着中间开展，大致作业流程为底部支架的组装、拱脚段的组装、标准段的组装、钢混段的组装、合拢段的组装、钢拱支撑安装、钢拱组装以及支撑去除等。现场组装前需要对吊装方案以及支撑系统展开研判分析，可以要求行业专家进行综合性的研究考量。安装期间借助全站仪设备以及水准仪设备等就整个钢箱梁的轴线以及标高等设施检测，标高基于钢横梁下安置砂箱完成调节。

4.结束语

随着基建项目越来越多，包括大跨度梁拱组合钢结构桥梁的施工设计势必越来越多。与传统的形式对比，该类桥梁形式的使用可靠性更高、质量更优，但同时对于施工作业难度提出了一定要求。本文探讨了一种规避复杂钢结构组装工艺的新思路，能够更好地应对钢箱梁结构复杂、密闭空间较多以及作业空间较小、焊接形变难以把控、安装难度大等情况。实际此类桥梁施工安装期间，存在的安全隐患无疑有很多，本文只是对应性地提出了其中几个较为关键的安装管控要点。