钢桁架施工技术研究与分析

杜海云 朱蕊 庄云 黄佳钰

作者简介：杜海云（1974—），男，本科，高级工程师，研究方向为工程施工。

摘要：随着国民经济的快速发展，各种大跨度钢桁架结构的安装已经成为建筑领域重要的组成部分。钢桁架吊装安装构件数量比较多，施工技术要求高、高处作业量较多，这就要求对钢桁架吊装和安装在施工技术和工艺上要严格控制。该文主要结合G344朱沥沟大桥的施工，对跨越河流钢桁架施工技术展开研究，阐述了G344朱沥沟大桥钢桁架的施工工艺和拼装过程。G344朱沥沟大桥钢桁架的施工技术和工艺，为今后其他桥梁钢桁架施工提供了科学指导。

关键词：钢桁架安装  拼装  施工工艺  分析

中图分类号：TU74 文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）12（b）-0000-00

Abstract： With the rapid development of national economy， the installation of various long-span steel truss structures has become an important part in the construction field. The number of steel truss hoisting and installation components is relatively large， the construction technology requirements are high， and there are many high-altitude operations， which requires strict control on the construction technology and process of steel truss hoisting and installation. Combined with the construction of g344 zhuligou bridge， this paper studies the construction technology of river crossing steel truss， and expounds the construction technology and assembly process of g344 zhuligou bridge steel truss. The construction technology and process of steel truss of g344 zhuligou bridge provide scientific guidance for the construction of steel truss of other bridges in the future.

Key Words： Steel truss installation; Assembly; Construction technology; Analysis

1工程概況

G344朱沥沟大桥跨越朱沥沟，老桥为1×60 m 上承式钢筋混凝土刚架拱结构，旧桥拆除重建，桥梁中心桩号为 K117+680.0，交角 94.7°，朱沥沟为规划Ⅲ级航道，通航净空 70×7 m，最高通航水位 2.70 m，最低通航水位 0.66 m。

全桥桥跨布置为：1×20 m（预应力混凝土空心板）+85 m（钢桁架桥）+1×20 m（预应力混凝土空心板），桥梁全长125.9 m 。桥梁总宽12 m，净宽11 m，桥面横坡2.0%，主桥采用85 m（计算跨径84 m）单跨简支钢桁梁，下承式钢桁梁具有结构自重轻、跨越能力强、建筑高度小和快速施工的特点，两侧引桥采用先张法预应力混凝土空心板，与原有路基相衔接。

钢桁梁组装采用50 t履带吊在引桥桥面上进行，前面节段在履带吊吊装能力允许下用履带吊起吊拼装，其余节段采用100 t浮吊拼装，由于航道通行船只较为繁忙，水上浮吊起重吊装需要临时封航才能保证安全。

2 钢桁架施工工艺

该工程为单幅下承式钢桁架桥，工厂化集中加工制作钢结构桁架桥梁各杆件块体，陆路运输至桥位，利用50 t履带吊在引桥桥面上组装，在履带吊起重能力范围内在支架上安装前几个节段钢桁梁杆件，其他节段杆件利用100 t浮吊直接吊装杆件在水中支架上拼装，形成整跨桁架桥后在墩帽上安装千斤顶，将钢桁梁顶起5 cm左右，拆除垫梁，然后回落千斤顶，使钢桁梁重新落至支座上，安装钢桁梁与支座的连接螺栓，最后固定支座。工艺流程如图1所示。

2.1 支架拼装

拼装支架主要作用是支撑桁架桥梁拼装时的各分段重量和稳定桁架桥梁。该桥梁支架为螺栓联接，拼装支架为下部支撑组合钢管桩和工字钢横梁形成支承墩，支承墩的位置和数量结合水上通行安全要求和支承桁梁荷载等因素设置[1]。

河中设置4个墩，每排2个墩，排距同钢便桥，净29 m，每墩设置Φ400*8 mm螺旋钢管12根，纵、横向间距均为150 cm，用浮吊船吊振动锤施打，钢管桩之间用16#槽钢设置两道剪刀撑，每道剪刀撑档距250 cm，出水面100 cm开始布设，桩顶布设双拼I36 b工字钢横梁，并与下面钢管桩焊接紧密，横梁上设置6排贝雷片，3排为一组90支架连接，两组间用18#槽钢连接，组间间距90 cm，形成宽度为270 cm贝雷纵梁，长度为81 m，两侧贝雷总数为27×6×2=324（片），33 m跨中贝雷采取上下加强型贝雷梁，两边跨不加强，贝雷纵梁与横梁用Φ24的U形卡子固定，贝雷梁外侧用短槽钢焊接于横梁工作贝雷梁的限位，防止贝雷梁横向移动。

拼装钢桁梁节段中心线两侧外80 cm处设置搁置支点，贝雷纵梁上搁置支点处采用长度3 mI28三拼工字钢，上面安置Φ400短钢管立柱，上铺1 cm钢板，用于支撑钢桁梁及调整钢桁梁竖曲线高程。

2.2 钢桁架拼装

现场采用全站仪在钢管基桩贝雷支架上根据桁梁节段具体位置进行坐标放样，用水准仪在每个支点测出高程，记录数据。然后，根据方案中确定的预拱度和成桥线形，测放出各桁架节点支撑垫梁的细部高程，垫梁采用三拼工字钢+短钢管+钢板组合，以此控制桁架桥梁的线型和高程[2]。

在钢桁梁拼装过程中，需要随时检测钢纵桁主桁架上下弦中线、水平、拱度等数据的偏离值，并选择好相应的质量控制措施，使其保证在检验规定的范围之内。施工过程中的测量控制：

2.2.1钢桁架中线及弦杆中线测量

拼装前，在拼装支撑架上侧设钢桁梁中心线和桁梁下弦的外侧边线，安装下弦时只需要在下弦外侧挂线对位。按照此法設置拼装基线，当布置基线有困难时，可用全站仪利用钢梁中线观测横梁中心点进行修正。测量弦杆中线偏离值时，利用平卧塔尺读取弦杆中线和找准该线之间的距离，据此算出各测点的偏离值。

2.2.2钢桁架梁横断面测量

斜杆的倾斜度利用全站仪找准钢梁中线和弦杆外侧平行的观测线，主柱的倾斜度可利用在上下弦杆外侧的塔尺数来计算。测量两主桁左边和右边节点的相对高度时，可在每一个横梁的左右两端平面立放塔尺。若发现主桁相对节点高度或主柱偏斜不一致时，可调节支架上的垫块进行纠正。

2.2.3钢桁架平面方正程度

安装主桁架前，先根据图纸用全站仪放出左右桁架首节点的控制外围基线，然后再进行桁架杆件的拼装施工。在拼装下平联时，发现有偏差或者不方正，利用全站仪复核横梁中线和钢梁中线，发现偏差及时做出调整。

2.2.4钢桁架梁拱度测量

在支架上拼装时，利用所允许的误差调整设计拱度。拼装开始后须随时观察钢纵桁梁水平、立面情况，并适时调节水平立面位置和拱度。主桁节点螺栓在终拧紧之前，将栓钉全部更换为螺钉并达到最初拧紧程度。在桁架拼装过程中，应当随时测定钢桁架梁结构中线、水平、拱度等的误差值，并采取适当措施使其维持在规定范围内。

2.3 摩擦面处理及螺栓安装

2.3.1摩擦面处理

（1）摩擦面钢板板边和孔边周围应没有毛刺，以保证摩擦面的紧贴;当发现接头位置有翘曲变形时，应该进行校正，并且摩擦面不能损伤。

（2）装配前用细钢丝把摩擦面上的浮锈、油污刷除。

（3）处理后的摩擦面须保持干燥状态，避免雨淋或受潮。

2.3.2螺栓安装

（1）安装临时螺栓。

利用临时螺栓安装时，用栓钉校正孔位，利用安装时可能承受的荷载计算确定每个节点上需穿入的临时螺栓及栓钉数，并应符合以下规定：①不得少于节点螺栓总数的20%;②临时螺栓在每个节点上不得低于2个;③如果采用栓钉，栓钉穿入数量不得大于临时螺栓的20%;④高强螺栓不能做临时螺栓，以免螺纹损伤，每个安装节点段检查确认合格后，方可进行高强螺栓的安装。

（2）安装高强螺栓。

①高强螺栓安装。高强螺栓在调整钢桁梁节段构件中心的位置后进行安装。安装时须在同一包装箱中配套取用高强螺栓连接副，不得互换。当高强螺栓无法自由投入孔内时，严禁强行打入，可以使用铰刀进行修孔或者扩孔，但修孔后，孔径不得比原孔径大2 mm。安装时，先用高强螺栓装满安装临时螺栓剩下的螺孔，使用板手紧固后，用高强螺栓逐一替换临时普通螺栓，使用扳手拧紧。

②高强螺栓的紧固。第一，高强螺栓的紧固分为初拧和终拧，初拧紧固到螺栓标准预拉力的50%;终拧紧固到标准拉力，偏差不大于±10%。高强度螺栓的紧固采用扭矩法。标定后的电动扳手才能投入操作，并将其输出扭矩M值调整至所需的扭矩值。第二，高强度螺栓的施拧。全部采用扭矩法施工高强度螺栓，螺栓的施拧顺序，以辐射形式由中心向周围边缘参差地进行，最后紧固四周螺栓。初拧后将螺母、螺杆、垫圈和板面用油漆划一直线，作为标记，方便检查螺杆有无转动、螺栓漏拧等质量问题。宜用电动扳手进行高强螺栓的紧固，无法使用电动板手的位置，需用手动定力扭矩扳手进行紧固。用扭矩扳手控制大六角头高强螺栓的扭矩值。终拧后的外露丝扣不得少于2扣。应在当天终拧完毕当日安装的高强螺栓，以防沾污构件摩擦面、螺纹或螺栓漏拧。

高栓施拧的终拧扭矩按下式计算：

M=K×（N+△N）×d

M：终拧扭矩（N·m）;

K：扭矩系数平均值;

N：高强螺栓施工预拉力（kN）;

△N：预拉力损失（通过试验定），一般是设计值的5%～10%;

d ：高强螺栓公称直径（mm）。

2.4 钢桁梁顶升与落梁

钢桁梁总重7382kN，均布于四个角上，每个角需要1 600 kN的顶升力，现利用4台4000 kN千斤顶顶升。在右幅支座垫石外侧墩帽上（80cm处）安装千斤顶，利用油泵供油顶升钢梁，待钢梁顶起后，移除垫梁支点钢管筒，千斤顶回油，将梁落在支座上[3-6]。

3 结语

大跨度钢桁架结构的安装已经成为建筑领域重要的组成部分，具有构件和节点数量多，构造相对复杂等特点。跨河桥钢桁架施工工艺与其他桥相比较复杂，必须严格按照科学的施工方案施工，否则将严重影响桥梁的施工进度和施工质量。钢桁架的拼装是整个桥梁施工关键的一步，该文以G344朱沥沟大桥为工程实例，详细介绍了钢桁架的施工工艺和拼装过程，为以后的钢桁架的施工提供了科学的指导，具有重要的工程意义。

参考文献

[1] 李凡，王连彬，刘旭.非对称钢桁梁节段荷载可分配式吊具研究[J].公路，2021，66（6）：151-156.

[2] 彭强，王奇锐.大跨径钢桁梁悬索桥加劲梁吊装过程的关键技术研究[J].公路，2020，65（12）：1-5.

[3] 虢曙安.特大跨径钢桁梁悬索桥静载试验[J].长安大学学报：自然科学版，2020，40（6）：67-76.

[4] 李聪.大气腐蚀对大跨钢桁梁悬索桥结构行为影响研究[D].武汉：武汉理工大学，2020.

[5] 陈亮.大跨度公铁两用板桁结合悬索桥受力特性研究[D].长沙：长沙理工大学，2019.

[6] 翟晓亮，朱青，钱程，等.山区峡谷大跨度钢桁梁悬索桥抗风性能研究[J].公路交通科技，2020，37（11）：56-62.

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