德上高速池祁段复杂曲线桥梁钢结构现场拼装技术

陈伟康， 尹春明， 刘宗锋

(1.安徽省交通控股集团有限公司，安徽 合肥 230088；2.中铁山桥集团有限公司，河北 秦皇岛 066200)

1 工程简介

G3W德州至上饶高速公路池州至祁门段是安徽省规划的“纵三”高速公路的一段。本项目起点位于贵池区涓桥镇，顺接在建池州长江公路大桥和沪渝高速交叉处的殷家汇枢纽互通，终点位于祁门县金字牌镇，与黄祁高速交叉，路线全长约91.656 m。

2 工程特点

钢板梁跨径分为40 m、35 m和30 m跨径，纵梁间采用焊接形式，横梁和纵梁采用高强度螺栓进行栓接。钢板梁采用Q345qD钢材，钢护栏结构采用Q345D钢材。

钢板梁主纵梁为工型结构，由顶板、底板、腹板、纵向加劲板及竖向加劲板构成。

主纵梁采用双工字钢板梁，单幅组合梁桥面宽12.25 m，双幅全宽25.5 m。钢主梁采用Q345qD 工字形直腹板钢板梁，钢主梁标准间距6.7 m，钢主梁高度为2.1 m，如图1所示。

图1 主桁横断面图

本合同段共计11座钢板梁,钢板梁总线路长度8 535 m，7座桥梁有水平曲线、竖曲线、缓和曲线、超高、横坡、纵坡，空间线型复杂，制造、拼装难度较大,如图2所示。

图2 桥梁平、立面图

混凝土桥面板和钢主梁采用集束式焊钉连接；主梁间采用栓接横梁，跨内小横梁间距为8.0 m，支点位置加密至4.0 m，小横梁梁高为500 mm。中支点、边支点分别设置中横梁、端横梁，中横梁高1 100 mm，端横梁高1 100 mm,如图3所示。

图3 钢板梁立体图

3 现场拼装技术

3.1 拼装方案概述

本工程钢板梁桥分为3～5联，每联为3跨或4跨连续梁，每联之间设置伸缩缝。根据本桥结构特点，综合考虑运输因素的限制，钢板梁主梁在制造厂内进行分段制作，钢板梁主纵梁每跨分为A、B、C、D四段，每跨超出桥墩1 m。在桥址拼装场进行焊接连接，分段方案以3跨连续梁为例加以阐述，如图4、图5所示。

图4 钢板梁每联分段示意

图5 钢板梁每跨分段示意

钢板梁安装总体方案为在桥址适当位置设置钢板梁拼装场，布置拼装胎架，钢板梁厂内分节段制作成完成后，运输至桥位拼装场。在胎架上将钢板梁拼装成整跨吊装单元,使用架桥机或者吊车进行架设。

3.2 拼装场布置

拼装场共包含钢板梁散件存放区和钢板梁拼装区两个功能区，如图6所示。钢板梁首先运至11座桥址的存梁场，由存梁场倒运至拼装胎位。胎位分为30 m、35 m、40 m不同长度的胎位，根据架设梁段实际长度调整胎位支墩位置。胎位设计及吊装时应考虑有水平曲线的梁段宽度变大。拼装流程为主纵梁接长——报验——横梁安装——整体报验。

图6 钢板梁拼装场布置图

3.3 拼装胎架设计

由于大部分钢板梁桥处于复杂空间曲线上，设计胎架时较为复杂。实际拼装时有两种方案备选，第一种方案对胎架线型可以模拟桥墩实际位置进行布置，第二种方案对整个吊装梁段坐标系旋转至水平状态进行布置。

第一种方案三维坐标计算简单，施工中简便快捷，对施工人员要求较低，缺点为梁段纵坡较大时，胎架高差较大。第二种方案三维坐标计算复杂，施工时对胎架高程改动小，后期检测矫正线型计算非常复杂。

第一种方案胎架设计时采用钢支墩支撑钢板梁，通过牙板调整高程。地面画地线，使用线锤及经纬仪控制水平曲线，高程使用水准仪控制。此方案对人员设备要求低，但每次都需改地样及胎架。第二种方案直接使用全站仪测量顶面控制点三维坐标值，使用仪器直接控制平面线型和高程，但对全站仪的精度及测量环境及人员要求较高。

吊装梁段水平投影有缓和曲线及圆曲线等，地面投影为扇形，胎架立柱高度不同。如图7～图9所示。

图7 曲线钢板梁吊装梁段支墩平面布置图

图8 曲线钢板梁吊装梁段支墩立面布置图

图9 曲线钢板梁吊装梁段支墩现场拼装照片

现场拼装胎架设计的技术要求：

(1) 胎架纵向各点标高应考虑设计给定的纵坡、横坡、预拱度线形设计、竖曲线。

(2) 胎架基础必须有足够的承载力，确保在使用过程中不发生沉降。胎架要有足够的刚度，不能随钢板梁梁段拼装时重量的增加而产生变形，造成钢板梁梁段变形或使钢板梁节段有较大的安装应力。

(3) 在胎架上设置纵、横基线和基准点，以控制梁段的位置及高度，确保各部分尺寸和立面线形。胎架外设置独立的基线、基点，以便随时对胎架进行检测。组装过程中，应由各基准点控制每一个被安装的部件的位置及高程并且都要在允许的误差范围内，以保证钢板梁段整体尺寸的精度。

(4) 主纵梁组装完成后测量线型，确认无误后方可焊接。

(5) 胎架场地布置在龙门吊内侧土基路面上，场地清表后推平、压实，对钢板梁两侧2 m 宽度范围内地基进行换填处理，以防止基础在安装过程中发生较大沉降。换填地基采用50 cm厚碎石垫层，上浇一层大于15 cm厚C20混凝土地坪，在混凝土面层上用C20混凝土浇筑11.5 m×0.6 m支墩找平层，厚度不小于0.1 m。

钢板梁顶面线型应根据钢板梁预拱度及梁段高差设置，拼装胎架由36a的槽钢焊接而成，胎架上根据工字组合梁的纵向线型焊接变高度的牙板，通过牙板来调整桥梁的纵向线型。

3.4 曲线钢板梁吊装梁段拼装顺序

根据本桥的结构特点，曲线钢板梁吊装梁段拼装按照钢板梁主梁就位→横梁就位→下一节段的顺序进行。

首先，在胎架上就位主梁，控制板梁间距。主纵梁组装焊接拼长，自检合格后报监理检测，如图10所示。

图10 主梁就位

其次，依次拼装中间端横梁、小横梁、中横梁，检测对角线差、横向坡度等，如图11所示。

图11 横梁就位

然后，依次拼装下一节段的横梁、端横梁，完成后检测板梁间距、对角线差、跨距等关键项点，如图12所示。

图12 拼装下一节段

拼装尺寸检测合格后施拧高栓。高栓施拧自检合格后向监理报检，监理确认合格后进行涂装作业。连续梁每一跨在拼装时严格控制长度尺寸，以避免后面连续梁尺寸累积误差过大。

3.5 拼装场钢板梁测量控制

为了保证钢板梁在拼装过程中线形的准确，总拼胎架外要布设水准控制网，用来控制钢板梁制造过程中所有测量点的高程，保证钢板梁的线形。水准控制点要求布设在胎架外不受其它因素影响、基础坚实可靠的地方。进行控制测量时，要求测得的控制网闭合差不大于2 mm(控制网的水准测量要偶数测站，应该对控制网进行多次测量，直至能给出准确数据为止)。水准控制网内各个控制点的位置、高程数据均要记录造册，以供测量、监测使用。水准控制网要不定期的进行检测，确保测量数据的准确。

水平基准点设置在拼装场两侧共设置4个点，设置标志塔和测量塔控制纵向轴线。钢板梁现场施工测量包含平台测量、梁段拼装及调整、全线形控制等三维空间位置的精确定位，采用高精度经纬仪和水准仪进行测量控制是测量工作中的重点。

地面使用地线控制整个拼装尺寸。

第二个方案使用全站仪控制空间尺寸，在实际施工中发现全站仪精度较差。精度高的全站仪对测量环境要求较高，还需用别的测量方法检验矫正,所以在规模化施工时以第一种方案为主。

在拼装场拼装钢梁时还需控制钢板温度，组装及测量时尽量在早上5～8时或者没有太阳的阴天进行。35 m钢板梁受到太阳直射后温度达到50°时长度将伸长10 mm以上。

4 结束语

本文介绍的拼装技术经过实际施工检验，梁段误差较小,基本控制在5 mm以内,现场拼装时间可以控制在5 d之内，拼装技术合理、高效。