3×80m连续钢桁梁拼装线型控制

李增

（中铁十四局集团第三工程有限公司，山东济南 272000）

1 工程概况

陕西合铜高速公路水苏沟大桥位于陕西省渭南市白水县境内，大桥跨越水苏沟，最大高差80余米，沟宽约500m。主桥为3×80m钢桁-混凝土组合梁，下部结构为薄壁空心墩，采用上承式三角形无竖杆钢桁梁，节间长度8m，宽度6.7m，中心高度7.2m。线路设计横坡2‰，左右桁高差13.4cm；纵坡5‰，设计有竖向曲线；3跨连续钢桁梁预拱度设置分跨单独设置。

2 拼装线型控制方案

在桥位11～14#墩之间设置52m长拼装平台，设置滑道、台架及拼装龙门吊。钢桁梁在台架上拼装成桁片后吊装至滑道上组装成桁架。滑道长度50m，间距6.7m，设置在主桁下方，与桁架中心线对齐设置。

线路横纵坡、线路竖曲线和钢桁梁预拱度对钢桁梁成桥后的线型起决定性作用。钢桁梁成桥以后，其竖向曲线和横纵坡线型已经在垫石标高设置时完成调节施工，使用相同的竖曲线和纵坡拼装施工即可，落梁就位后与钢桁梁拼装过程的受力相同。在控制线路纵坡时，借助拼装平台的滑道得以完成，滑道安装要满足设计的5‰坡度的标准[1]。

钢桁梁的拼装曲线受线路竖曲线和钢桁梁预拱度的直接影响，从控制桁片组装线型、设置台架桁片拼装预拱度和加工杆件长度调整预设预拱度等三个方面着手，确保成桥曲线与钢桁梁拼装曲线完全相同，达到设计标准。

3 计算预拱度

该桥的主要形式为三跨连续钢桁梁，在设置预拱度分跨时按照以下公式完成设置工作，即：y=0.5A×[1-cos（X/L×2π）]。A代表每跨的跨中恒载挠度+0.5倍活载挠度，X代表与支座的间距，L代表跨径。使用模型计算以后，得出的各跨跨中预拱度A值的具体情况见表1。

表1 各跨预拱度具体情况 单位：mm

该桥的施工周期比较长，环境温度变化非常明显，采取温度校正的方法来控制钢桁梁预拱度的温度效应，使最终的预拱度满足设计的标准。在施工的过程中，以拼装温度和预计落梁温度为基础，合理选择表2中的修正值来科学修正预拱度，表2中的修正值代表温度降低时每跨预拱度需要增加的剂量，并按计算公式得每个节点对应的设计预拱度值。在夏季拼装施工时落梁的温度为15℃，平均天气温度为35℃，在修正预拱度时按照温差20℃施工，最终获得的拼装控制预拱度跨中值为10.3cm，如表3所示。

表2 温度变化对预拱度修正

4 线型控制的方法

4.1 控制横坡度与纵坡度

在控制拼装时的横坡高差时需要严格管控两条滑道的顶部设计标高，外侧滑道要比内侧滑道低13cm左右。设置5‰的纵坡在滑道纵向位置处，与线路纵坡保持一致，使成桥纵坡与拼装纵坡保持相同的状态。

表3 第七跨（6～7#墩）预拱度计算

4.2 杆件加工预设预拱度

以表3的控制预拱度来绘制预拱度曲线，在设置钢桁梁出厂预拱度时，要及时调整钢桁梁的杆件长度。钢桁梁的斜杆长度和下弦杆保持不变，在设置出厂预拱度时，通过调整上弦杆的长度得以实现。

4.3 台架桁片拼装预拱度

（1）设置台架。在台架上完成钢桁梁拼装施工，桁片的长度为16m，整体起吊至滑道上对接形成桁架。台架长48m，宽1.5m，间距7m。使用I20工字钢焊接台架，使用膨胀螺丝将底部与地面混凝土锚固结实，使用水准仪检查台架安装时的顶面标高，使其与顶面保持在相同的水平面上。

（2）拼装桁片。在拼装桁片时，使用墨线将桁片的外轮廓弹在台架上，使其对拼装施工过程中的上弦杆和下弦杆实现科学的控制。将单根杆件组装成桁片的过程中，节间长度要保持在8m左右，上弦杆和下弦杆的间距设置为7.2m，杆件定位以后，使用水准仪来检查杆件的水平高度，桁片与桁面的误差要控制在3mm以内。

（3）设置台架拼装预拱度。桁片拼装施工的长度设置为16m，在设置拼装时的节点间预拱度值时，要以预拱度控制值为基础。

4.4 控制桁片组装线型

桁片拼装施工结束以后，将其吊运到滑道上完成对接组装施工。在对钢桁梁拼装成型曲线进行控制的时候，要在拼装施工的过程中严格管控每一个节点的标高。在调节每个节点的拼装标高时，在滑道上支垫钢板或者不同高度的滑块来得以实现。拼装控制标高值为竖曲线高差、控制预拱度和纵坡标高的总和。以第九跨为例进行分析，0m位置处的滑道标高测量值为888.970m，在7m高的滑块上支撑该节点，拼装控制标高值为889.637m，预拱度值为0，节点拼装坡度的标高值为889.637m。以889.637m为基础，对后续各个节点的坡度标高进行计算，控制标高值为竖曲线高差、控制预拱度和各点坡度标高的总和，在支垫钢板和滑块时，要以实测滑道标高与控制标高的差值为基础。第九跨拼装标高的具体数值详见表4。

组装完桁片以后复核线型的测量结果，对比设计线型与测量结果对线型进行调整，误差保持在3mm左右时，开始焊接定位，至此拼装完成钢桁梁。

表4 第九跨（8～9#）拼装标高控制

5 检测成桥线型

成桥以后检测钢桁梁的线型，设计线型与成桥线型要基本一致，误差要控制在4mm左右。

6 结语

成桥线型和使用过程中的受力情况受钢桁梁拼装线型的直接影响，制约着桥梁的安全使用性能。在滑道拼装施工时，以桥梁设计的纵横坡值为依据，使成桥状态与钢桁梁拼装质量完全相同。在预拱度的温度修正完成以后，将落梁和拼装时产生的温度差给线型造成的影响降到最小。以成桥预拱度线型为基础，科学调整杆件加工长度，及时设置出厂预拱度，相邻节点之间的预拱度需要在桁片台架山完成，严格控制桁片组装过程中的所有节点的拼装标高，同时做好核查工作，使成桥线型与钢桁梁拼装线型相同，使其施工质量满足设计的标准。