公路桁架桥梁施工方法探讨

王莹

(华设设计集团股份有限公司 江苏 南京 201104)

0 引言

桁架桥梁的施工通常分为两个部分，钢结构桁架的施工和桥面板的施工。通常可先进行钢桁架的施工。在钢桁架施工完毕后，可以钢桁架作为临时的施工平台进行混凝土桥面板的施工[1-3]。钢桁架的施工主要可以分为制作、运输至桥位现场、在桥位现场进行拼接或者焊接成桁架整体、将桁架架设到指定位置几个步骤。桥面板则通常可以分为现浇桥面板和预制桥面板两种。以钢桁架作为施工平台，可以大大节省钢桁架桥梁的施工措施费用。钢桁架的施工也具有灵活性，可采用不同的运输和拼接方式，适应不同的运输条件和桥位现场的吊装能力条件。

钢桁架的施工一般有顶推施工、吊装施工、悬拼施工等方法。对于中小跨度桥梁、附近运输条件良好时，可采用吊装施工，当运输条件较差或者跨河桥梁由于河面太宽不适合采用顶推法时，可以采用水上吊机进行架设。当钢桁架下弦杆采用平行弦杆的设计时，可以考虑采用顶推法进行施工。顶推法施工可以充分发挥钢桁架自身抗弯刚度大，自重较轻的特点。而顶推的施工方式则与传统的混凝土桥梁的顶推方式区别不大。当桥位现场的吊装能力较好时，可以采用分节段运输、拼接和吊装到位的方式进行施工，可大大提高施工效率。当桁架桥了跨越河流时，还可以考虑采用浮吊进行吊装施工。悬臂拼装多用于跨径较大、顶推和大节段吊装存在限制的情况[4-7]。

1 顶推施工

在进行桁架桥梁的顶推施工设计时，应首先充分考虑桁架桥在顶推过程中的应力状态。但钢材具有拉压同性的特点，因此钢桁架在顶推施工过程中反复承受正、负弯矩作用时，其并不会像混凝土桥梁一样出现开裂现象。在顶推施工时，当桥梁跨径较大时，顶推过程中处于悬臂状态的桁架可能产生较大的负弯矩，可通过设置辅助墩或设置导梁来解决这一问题。对于设置导梁进行顶推的方案，其导梁长度的设置可以通过有限元计算或简化分析得出。通常对于连续梁来说，其导梁的长度建议为连续梁单孔跨径的0.5 倍左右，导梁的竖向抗弯刚度则至少应达到主梁抗弯刚度的1/5.5 以上。

钢桁架的顶推施工方案设计比较灵活，其具有以下优点：顶推施工对顶推设备要求较低，对桥位现场的吊装能力要求较低。同时还可将钢桁架的拼接场地设置在顶推现场，拼接桁架和顶推工作同步进行。这样便可以大大缩短施工时间，减小施工成本。

顶推施工方法的经济跨径通常不超过90m。同时对于直桥的顶推施工工艺较为简单，对于曲线桥梁，也可采用多点顶推的办法，但相应的施工复杂程度较高。由于顶推施工的作业面施工位于桥梁墩顶，对于桥梁下跨地形或线路的影响较小。因此顶推施工较为适用于跨线桥梁以及跨越深沟、峡谷的桥梁。

2 吊装施工

对于跨径较小而桥跨数量较多的桥梁，如跨海大桥的引桥，地基土质较为薄弱的高架桥梁等，采用标准的吊装施工具有较好的经济性。当采用吊装施工时，可采用整孔吊装施工的施工方法。

图1 干海子大桥顶推施工

对于公路桁梁桥的吊装施工而言，影响吊装施工经济性的主要因素在于桥位现场的吊装能力。不同的起吊设备吊装能力不同，对于施工现场的条件也要求不同。比如当桥梁的墩高较大时，采用汽车吊进行吊装时则应该考虑最大吊高。当桥面距离地面高差超过30m 时则应考虑采用架桥机进行吊装施工。当桥梁施工时的运输条件和吊装能力均较好时，可考虑采用吊装能力较大的施工机械选择整孔吊装的方法进行施工，可极大的增加施工效率，发挥桁梁桥自重轻的特点。

图2 钢桁梁节段吊装

吊装施工相对顶推施工具有施工效率高，施工阶段主梁应力变化较小的特点，且适用于标准化装配式的施工。同时还具有工厂制作精度高，现场安装作业量较小的特点，保证了桁梁桥的施工质量。桥面板的施工可以和桁架节段吊装的施工同时进行，缩短了工期。但吊装施工对于施工方的运输能力和吊装机械及场地的要求较高。

3 悬拼施工

悬臂施工与混凝土悬臂施工较为类似，通常多采用单侧悬臂施工和对称悬臂施工两种施工方法。采用单侧悬臂施工则需要提前进行施工阶段的不平衡力矩的计算，保证施工阶段钢桁架的稳定性。采用对称悬臂施工则相对较为安全，其两侧的悬臂荷载形成自平衡，由墩顶向桥梁跨中依次进行施工。

图3 西班牙Ulla 桥悬拼施工

钢桁架的悬臂拼装受桥位现场的自然环境影响较小，对附近的交通等环境也影响较小。但是采用悬臂拼装过程中桁架的受力状态与桥梁运营阶段的受力状态存在差异。在悬臂拼装阶段随着桁架悬臂端的加长，其墩顶负弯矩逐渐增大，应力水平也随之增大。最大悬臂端的挠度也同步增大。因此有必要在进行悬臂拼装之前对桁架结构的刚度、强度和稳定性进行验算。根据验算结果调整拼装方法，或者设置必要得临时措施来保证施工的安全性。同时悬臂拼装的钢桁架阶段吊装到位后还需要在进行现场的连接操作。在悬臂端的连接主要包括焊接和栓接两种方式。

4 结语

钢桁梁桥类型丰富、适应性强。从其钢桁架、桥面板、连接件来看，各自有多种结构形式。这种结构与施工方法的多样性发展及其相互影响，促进了设计与施工的相互结合。对公路桁梁桥常用的施工方法即顶推施工、吊装施工以及悬臂拼装施工方法进行了分析，给出这三种施工方法的适用条件以及所对应的技术难点，并结合既有公路桁梁桥的施工实例进行了横向对比，对该类型的公路桥梁的工程应用提供了参考和依据，为该类桥型的推广提供了理论基础。