大跨度空间管桁架桥梁拼装及卸载施工技术

汤嘉虹 ，郭 栋

（1.太原市晋源区建筑工程质量服务站，山西太原 030000；2.山西四建集团有限公司，山西太原 030000）

1 工程概况

临县人行景观桥工程（如图1 所示），是大跨度空间管桁架结构，位于南门桥和新城桥之间，其横跨湫水河上方，跨径为123m，桥梁总长155m，桥墩处于已建成的沿河人行道上。迄今为止，该桥是国内最大跨度的空间简支弧形桁架景观桥梁，属特大桥，主要用于解决河道两岸居民出行问题。

图1 临县人行景观桥完工

2 工程特点

本工程钢管桁架采用相贯节点结构形式，桁架分上下两层，上中下弦杆均为曲线，上、中、下弦杆直径分别为1000mm、610mm、1000mm。上层桁架高度从支点处6.696m 渐变至跨中8.5m，平面宽度从8.0m 渐变至跨中10.155m；其中，支点桁高9.195m，跨中桁高11.673m，下层桁架高度从2.5m 渐变至3.17m。上层桁架为X 型腹杆，下层桁架腹杆含X 型腹杆及竖杆。

3 施工难点及解决措施

本工程的难点主要体现在钢管桁架跨度大、焊接工作量大、控制构件安装精度及焊缝变形大等方面。

（1）123m 跨管桁架桥跨河吊装难度大。选择枯水期施工，同时在河道内南北两侧设置土围堰进行截流，创造良好的施工环境。利用河道内混凝土地基作为构件堆放、吊装场地，进而降低施工成本，保证桥梁吊装不受河水影响。

（2）桥梁采用变截面变曲设计，大量的钢管构件高空拼装，线形及安装精度控制难度大。在解决这一工程难点时，使用创新性方法即采用焊接球空间网格结构作为拼装支架，充分发挥空间结构特性，利用该结构解决空间桁架桥梁结构施工难题。

（3）钢桥采用多管相贯全焊接节点，管件主要采用1000mm×30mm，610mm×20mm、1000mm×25mm。焊缝等级为一级。通过采用网格结构支架法，将现场钢结构施工普遍存在的高空焊接难题转变为可靠的平面焊接，为作业人员提供可靠的着力点，为质检人员提供可靠的检验环境（高空探伤难度较大），进行相贯节点的焊接工艺评定，编制作业指导书，进行100%相贯口检查+无损检测，保证焊接质量。

（4）结构卸载阶段，桥梁安装体系向设计体系安全转换至关重要。利用MIDAS 软件进行结构卸载方案的选择与模拟分析，同时对卸载阶段杆件应力应变、支座倾角等进行监测，实现卸载过程不可预见情况提前预警，保证体系转换安全。

（5）吊装过程安全管理措施。主要采用网架式胎架与外侧防护脚手架方式进行作业。

4 特大型空间桁架结构桥安装过程介绍

本工程采用简支管桁架结构，单跨度较大，两侧设置梯道。整个桁架分为上弦、中弦、下弦，截面为正三角与倒三角形式，两根中弦间设置横联及联系杆件，桥梁连接节点均采用相贯节点。桁架安装采用高空散装法，桁架构件在厂内分段设计、分段加工；进入现场后在胎架上进行原位拼装。胎架采用多层网格结构，网格在现场原位拼装，采用25t 汽车吊进行；杆件最大分段重量为9.7t，构件最大长度13.098m，主要分布在上弦部位，吊装时采用2 台50t 汽车吊进行吊装；下弦及中弦杆分段重量为3~6t 不等，主要为3~4t，采用2 台25t 汽车吊抬吊及单台25t 汽车吊吊装的方式。整个桁架桥安装顺序为空间网格结构支架搭设及安装，见图 2（a），外防护脚手架搭设，见图 2（b），结构吊装验算，复核网格支架球节点空间坐标、下弦杆定位托架安装，见图2（c），下弦杆安装，见图 2（d），中弦杆、下腹杆、平联安装，见图 2（e），上弦杆定位托架安装，上弦杆、腹杆同步安装，见图2（f）。

图2 特大桥空间桁架结构安装

5 大跨度结构卸载及监测施工

5.1 卸载方案的选择

大跨度结构卸载在施工作业环节中起重要的影响。支架结构卸载环节是安装体系向设计体系转变的过程，能否使结构安全卸载对钢管桁架后期施工起确定性作用。支架卸载方式有两种：①支架整体卸载，单次卸载高度2cm，共分10 步，分析桁架桥卸载每一步应力值；②卸载方式为从跨中向两端支座逐步进行卸载，直至完全脱胎。先利用MIDAS 软件进行结构建模，再通过健康监测设备系统，进行支座的位移监测。

5.2 设定监测方案

该工程安装高度较高，跨度大，分段构件较多，则分段测量定位是重难点。根据其测量工作的特点并结合类似工程测量经验，采取如下措施：全站仪测放测量控制网，水准仪和全站仪传递和测放施工基准点；在两端混凝土引桥上增加测站用于定位；考虑构件制作误差、工艺检验数据、测量及安装误差以及各类变形的基础上，再根据施工中实时监测数据，制订安装控制方案。健康监测技术中杆件应力及倾角监测方案，即应变计粘贴于上、中、下杆件跨中位置，同一杆件上对称粘贴两个作为一组。取同组数据的平均值作为有效的监测数据。倾角仪设置在桥体下弦杆支座处的上表面，采集桥体跨中下挠产生的支座位置下弦杆转角变量。

6 结语

临县人行景观桥安装施工全过程已全部完工，其上、中、下三层杆件顺桥向不断变曲的管桁架对钢结构中支架拼装、构件焊接提出新要求。因此，本文创新性采用焊接球空间网格结构作为拼装支架，充分发挥空间结构特性，利用空间网格结构来解决空间桁架桥梁结构实施难题，再结合空间管桁架结构胎架定位、卸载及监测技术，保质保量的完成桁架桥拼装施工。支架拆分后部品部件可全数回收利用，绿色环保，经济合理，也是行业可持续发展的绿色施工技术。