钢桁架梁整体横向滑移施工技术及力学特性研究

魏如川

（中铁十四局集团有限公司，山东 济南 250101）

0 引言

在当代桥梁的构造方式中，因为地形、水文等环境因素，组合体系的桥梁类型在工程中的应用也越来越普遍，组合桥梁的构造方式有很多种。在众多组合式桥梁中，钢桁梁结构的应用越发广泛[1]。尼泊尔波迪科西河大桥设计采用钢桁梁结构。该大桥是尼泊尔塔托帕尼边检站与阿尼哥公路连接的唯一进场通道，位于高山峡谷之间，0#桥台后侧最大拼装场地仅为35m，不具备整副拼装、整副牵引作业条件，所以需要应用整体横向滑移施工技术。因此，对钢桁架梁整体横向滑移施工技术及力学特性进行研究有重要意义。

1 工程概况

根据《援尼泊尔塔托帕尼边检站灾后恢复工程项目可行性研究报告》，新建波迪科西河大桥采用1～90m 简支钢桁梁桥，桥梁总长96.5m（至桥台耳板尾部）。其整体布置平面图如图1 所示。

图1 波迪科西河大桥整体布置平面图

2 钢桁架梁整体横向滑移施工的整体思路

主桥钢桁架采用牵引滑移法施工，钢桁梁杆件在工厂制造完成，并在工厂进行试拼装合格后，运输至钢梁预拼存放场，进行工地预拼，拼装完成后以临时混凝土支墩、旧桥墩和新桥台为支座和滑道，由0 号桥台侧向场区牵引滑移[2]。其中，每个临时混凝土墩上有一个支撑点（滑座），每个旧桥墩上有两个支撑点，每个新桥台上有一个支撑点。

3 钢桁架梁整体横向滑移施工技术及力学特性研究

3.1 钢桁架梁整体横向滑移施工技术

3.1.1 安装横移滑道梁

钢桁梁在支架平台上组装完成后，进行体系转换。在支架平台上设置两道滑道梁，长度为59m，为变断面，钢结构在工厂中进行分节加工，然后运送到现场进行安装。采用起重机将0 号桥台的侧向滑轨梁段分为4 段进行吊运，在桥墩边设置支撑墩，然后将两个旧桥墩顶升到设计桥墩上，还有部分结构是在桥墩上直接架设[3]。装配时，必须对导轨梁进行紧固，紧固方式如下：

第一，滑道与钢管支柱用补强钢板进行焊合，在分配梁与滑道相连处用12 块补强钢板进行焊合，从而使滑道与钢管支柱相结合。

第二，在永久性桥墩的边沿设置突出的钢筋，在桥墩两侧设置2 个型钢，型钢的两端与钢筋焊接在一起，在桥墩上设置一个加固板，与型钢焊在一起，使桥墩与桥墩连接。

拆除墩钢滑梁时应先顶起钢梁，通过组装落梁支墩来支撑钢梁，同时组装不同的里程墩，随后把滑道梁顶起，组装反拖轮箱组和轮箱组。之后借助吊车，在组装过程中进行逆序组装，以便墩钢滑梁从滑道梁中退出。

进行滑道梁施工时，需要做好以下工作：

一是进行同工况模拟试验。该工程牵引滑移施工过程十分复杂，需要提前规划，并且需要较长时间和较大成本。为了保证滑道梁能够在规定范围之内顶推到位，需要对滑道梁顶推方案进行同工况模拟试验。该项试验可以精确地监控顶推过程中出现的各种状况，并对这些状况进行详细记录，对支撑点、牢固程度等展开研究，并提出相应的改进方案，支撑点处安装四氟乙烯滑板，以减少摩擦阻力，交替更换四氟乙烯滑板，维持主桁架向前滑移，以此消除所有不良影响，再组织关键施工[4]。

二是科学设计拱度。大里程滑道梁在推进时会出现悬吊状态，最大悬吊底部长度为11m，且有下绕，这种情况会对滑道梁的滑动产生较大影响。在施工时要根据设计值设定合适的拱形，以保证滑道梁能够顺利、正确地滑动到永久性桥墩的顶部位置。

三是根据方案进行横移。在滑道梁进行正式横移时，要对施工人员进行统一指挥，按照既定计划进行横移，滑道梁滑动时做好检测和控制工作，出现任何异常状况及时采取相应措施，以保证施工安全。其间要注意对滑动速度的控制，保证滑动中桥墩顶部的平顺和平稳性。

3.1.2 制作与组装钢桁梁

钢桁架梁杆件的主体结构是：面板纵梁、上平纵联、门架和横联、上下弦杆、斜腹杆等。钢桁梁应由具有相应资质的钢结构生产厂家制造，在钢桁梁各类杆件出厂之前，必须对相关的质量及技术证明资料进行验收，其中包含材料的各类检测、试验报告、拼装图纸等质量、技术资料，然后将之运送到施工现场。钢桁梁的预拼装，包括门框和横向连接、上平连接和主杆预拼等，由生产工厂完成[5]。在预拼装中，重点要对预拼零件与设计图的正确性进行检验，同时要确保空孔重合率能够达到试孔器标准，同时要保证栓钉的施拧质量，以及涂料的质量达到标准。

按照设计图纸，对各种杆件进行精确定位，确保栓孔的重合率合格，如果出现错孔，要对具体原因进行分析，并采取合理的解决对策，不能强制打通和强制打入螺栓。安装主梁时需要严格控制螺钉数及安装位置，对板缝进行卡扣处理，并对龙门起重机的松开情况进行严格控制及检验。此外，安装邻近节段时，根据预拱度情况，先做好下部弦杆结合部支撑，然后才能安装后面节段。

3.1.3 横移施工方式

首先，进行钢桁梁拖拉横移。在钢桁梁横移施工中，钢桁梁拖拉横移是一个非常关键的步骤，因此，施工时一定要做到严格控制，并制订出具体的方案，保证一次成功。整体做法为在河对岸利用1 号桥台设计出一个拖拉横移系统，其中包括了千斤顶及配套设备等[6]。通过升降滑轨、千斤顶等设备，使用两台千斤顶一次横移就位。在横向移动之前，先对千斤顶进行校准和尝试。必须对导轨的直线度进行严格的控制，并做好横向移动时的润滑工作。在横向移动时，保证横向移动方向一致，横向移动速率可控。

其次，对横移过程进行监测。对超限位移进行全程监控，对测量结果进行记录，并对存在的问题进行及时处理，使超限位移得到控制。在测试过程中，重点测试倾斜度、对称性、偏移等。例如，使用相关量具对倾斜度进行监控，一旦出现偏离，应及时终止操作，并分析原因和修正，然后才能进行水平移动。进行对称性检测时，要在导轨上画出两个圆圈，圆圈间距为10cm，并采用多种测试工具进行监控，一旦出现偏大、偏小等现象，及时终止操作，及时分析对称性偏大或偏小的原因并加以纠偏，以保证其安全性。横向移动时，施工人员需要通过对讲机实时联系，确保两边的误差不超过一个度，如有问题要立即纠正。

最后，掌握钢桁梁拖拉横移施工的关键性技术。由于桥面在承受自身重量和外部载荷时会出现变形，因此进行钢桁梁拖拉横移前，施工单位需要与设计、业主单位进行沟通，经过计算确定出不同条件下的预拱度，将其作为生产钢桁梁的一个依据，同时对预制钢桁梁的预弯量进行监测，对出现的数值偏差进行动态纠偏。

3.1.4 落梁

根据设计方案，将桥墩上的永久性工作平台安装完毕，确保其达到强度和刚度要求，完工后再将桥墩上的临时工作平台拆除，以保证施工人员的安全。由于永久性工作平台比较高，为了保证永久性工作平台的稳定性，需要在相应部位制成一个框架来提高其刚度，以保证在顶升墩与保护墩偏心受压时不会出现安全问题。安装好顶升钢构件支垫及保护墩钢轨支垫之后，将顶升千斤顶安放在顶升墩之上，并做好千斤顶调试工作[7]。将钢桁梁横向移动到预定的位置，并将其调节到合适的高度，然后用千斤顶将其提升到离滑道梁顶点10cm 左右的高度。利用桥面进行分级分端落梁，即小里程桥面降一层时，大里程也依次降一层。

3.1.5 安装支座

落梁高度剩下80cm 时，可以进行支座安装，支座安装完成后，可以开始落梁作业。由于受到支座质量大、墩顶作业场地狭窄等因素的影响，钢桁梁支座安装存在一定的难度和安全风险，要注意保证钢桁梁起重时不发生撞击问题。

3.2 钢桁架梁整体横向滑移施工的力学特性

在牵引滑移施工过程中，拉索给钢桁架提供的牵引力能够克服钢桁架与滑道间的摩擦力，从而实现滑动，考虑动载系数为1.1，各工况下拉索牵引力如表1 所示。

表1 各工况下拉索牵引力数据表（单位：kN）

从表1 能够看到，在前期的牵引滑移中（工况1～16），钢构件不断地安装至钢桁架上，钢桁架的自重不断增加，钢桁架与滑座间的摩擦力正在不持续增加，两侧牵引索的牵引力也随之不断增加。在中期的牵引滑移中（工况17～26），已经将钢构件全部安装完毕，钢桁架在滑板上不断滑移，但自身重量尚未出现变化，所以两侧牵引索的牵引力基本不变。在后期的牵引滑移中（工况27），逐一拆除钢导梁、钢支架，钢桁架的自重降低，两侧牵引索的牵引力也不断降低，直至施工完成，牵引设备被拆除。在此过程中，单侧拉索的最大牵引力标准值为396.9kN，单侧拉索最大牵引力控制值为793.8kN。

4 结语

综上所述，在钢桁架梁整体横向滑移施工中，对钢桁架梁整体横向滑移施工技术及力学特性进行细致的研究，进而制订合理的施工计划与技术控制措施，不仅能够降低施工的危险性，而且能有效推进工程进度，从而缩短施工时间。希望上述案例也可为相关技术人员提供一些参考，不断促进我国桥梁建设技术的发展。