大跨度刚性空间钢结构工程安装技术

姚力

摘 要：随着我国经济水平的日益提高，工程建设的规模逐渐增大，大跨度钢结构技术是桥梁工程建设中最常使用的施工技术，但该技术在实际应用中依然存在一定的风险。基于此，文章探索并研究了大跨度钢结构桥梁施工技术，可为今后桥梁工程建设提供一定的参考借鉴。

关键词：大跨度钢结构；支架架设法；浮吊架设法

中图分类号：TU393.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）09-0074-01

1 前言

在我国桥梁建设的工程中，大跨度钢结构能够满足不同大型建筑的需求，主要有以下几个原因：美观的造型、高强度的跨越能力、良好的景观效应、独特的优势。因此，为了我国交通运输业的稳定发展，务必投入人力、物力研究和探索大跨度钢结构技术，使其在桥梁工程的建设中发挥更大的作用。

2 大跨度钢结构桥梁的施工技术

2.1 支架架设法

在小跨径的钢析架拱桥中，支架架设法是最常用的施工技術，小钢析架拱桥，不仅可以明确整体钢结构的受力情况，同时还可有效降低桥梁施工难度。通常使用满堂临时支架施工时，一般都是在浅水滩、陆地及航运要求低的情况，比如最典型的就是天津国泰桥的建设，在建设桥梁时，对桥面下方的墩身和塔柱以及桥面以上的塔柱采用的施工工艺是不相同的，前者采用的是支架现浇法（下横梁也是使用此工艺），后者采用的是爬模工艺。先运用塔吊分块吊装塔顶鞍座，其次对塔顶进行拼装。一般在架梁施工时，除主桥永久墩之外还会另加8个临时墩，其间距设置为85m，临时墩一般采用的是钢管柱，通常在每个临时墩的上下游分别设置4根钢管柱，钢管柱的直径为Ф1.2m，为了进一步增强临时墩的稳定性，需用钢管进行横向连接[1]。

2.2 转体施工法

利用地形、支架灌注及预制装配将拱圈和整个上部结构分成2个半跨并使其形成半拱分别驻扎在河的两岸，这就是在施工中常用到的转体施工法。要想使其形成拱形还需利用动力装置其转动至桥轴线位置处。技术人员配合索拉力可在转体的过程中平衡拱片水平推力量。

2.3 行走吊机架设法

现如今，移动式和步履式拱上吊机在我国桥梁建筑中使用广泛，通过千斤顶和卷扬机对吊机进行牵引，维持吊机的平衡需通过其后平衡装置实现。在起吊安装的过程中，之所以能够准确定位构件、便于安装，主要是因为主体结构锚固和具有稳定性强的整体结构。

2.4 悬臂架设施工法

悬臂施工法是大跨度钢结构桥梁施中最常采用的方法之一，其工作原理就是应用可移动的刚腿转臀起重机，边拼装边向前推进。悬臂施工法是一种专门用于辅助结构的施工方法，其辅助设备费用也不高，最主要的是该法还不会受通航、流水、季节及墩高等限制。此外，在建设多跨的连续析架刚性拱桥时，采用这种方法既可以明确桥梁结构的受力情况，还可以缩短工期，最大限度地节约施工成本[2]。

2.5 浮吊架设法

采用浮吊架设法建设大跨度钢结构桥梁时，首先必须要设置一个门吊在桥梁上方位置，然后依次吊起已组装好的主梁，将吊起来的主梁放置在桥墩和桥台之间，最后逐步对桥面系平纵联进行安装。在实际建筑施工时采用的浮吊架设法，为了使作业的次数尽量减少，可在岸上拼接钢析架。然而，近年来随着钢析架拱桥跨度逐渐增加，使施工操作的难度系数也逐渐增大，主要是因为跨度的增大会相应地提高对其需要的起重、运输设备。此外，在施工中使用浮吊架设法，还需考虑地形和天气情况。

2.6 缆索吊装架设法

在实际的桥梁建设施工中，应用缆索吊装架设法，其优势主要在于：不仅方便安装、拆卸吊机，同时对梁、桥的运输方式和地址的选择都没有强制性的要求。在施工中缆索吊装架的施工顺序依次为：运输（水平方向）和安装拱圈节段构件需从桥的两端向中间对称进行，运用缆索吊机垂直起吊拱圈，每当吊起一段拱时，调整各连接节点的位置直到要求的高度，然后放松节点，在确保拱圈自承受力的情况下，将带扣缆索取出。

3 大跨度钢结构桥梁施工技术案例

某大跨度钢桁架拱桥主桥上部设计的是三跨连续中承式钢桁系杆拱桥，它的跨径为190m+552m+190m，桥面设置为双层，上层桥面的宽度达到36cm，设计的是双向六车道和双侧人行道，城市轨道交通被设置到了桥面下层的中间位置，同时汽车车行道又被设置到了城市轨道交通的两侧位置。两片拱肋之间的距离为29m，拱顶到中间支点的高度为140m，拱肋上、下弦线形均是采用二次抛物线，拱肋下弦线的矢高为128m，拱肋上弦部分线形向边跨上弦过渡时一般采用的为R=800m的反向圆曲线。通常情况下，钢桁拱肋跨中桁、中间支点处桁、边支点处桁的高度依次是12、74、11.83m。以上案例在施工时，由于繁忙的航运工作再加上狭窄的航道水域和错综复杂的水下地形，使施工操作和航运之间存在相互冲突，导致建筑施工难度系数增大[3]。可总结为：桥两岸地形十分陡峭，沿线建筑物也非常多，极其复杂的地下管网，使施工场地受到限制；桥及其杆件的规模、尺寸、重量均很大；桥梁跨度足够大；技术人员的施工经验欠缺。

4 施工技术

（1）对第一节间钢梁进行安装时，需借助塔吊来完成，在对架梁吊机试吊完成后方可在钢桁梁拼装架梁吊机；（2）完成在桥梁的主墩上架设边跨钢梁的全部构件，需通过架梁吊机实现，当然还需临时支撑墩的配合。为了确保钢梁的倾覆稳定安全系数不低于1.3，务必在安装过程中适当压重钢梁的后端；（3）在用架梁吊机架设中跨钢桁拱前，首先需将主墩的支点设为临时固定支座，然后等到钢桁达到固定的悬臂长度后，开始解除临时固定支座，重新调整并继续锁定桁架的纵轴线；（4）将跨钢桁拱架设到168m需要借助架梁吊机完成，与此同时还需适当地给边跨配重，安装扣塔塔柱上部的构件和塔顶锚箱也是持续进行的，在此过程中需保证中跨的航道宽度要达到180m；（5）首先对1#扣索进行挂设，其次将扣塔支撑斜腿拆除，最后初张拉1#扣索；（6）为使航道得到第一次有效的转换，需停止在北侧的架设，将定位船拆除，127m为通航水域调整的宽度，然后在结合使用架梁吊机在南侧架设2#扣索并初张拉；（7）停止架设南侧钢梁后，移动南侧定位船至江心，为实现第二次航道转换，可在已经安装好的南侧中跨桁拱下方将通航孔转换过去，第二次航道转换完成后，航道转换结束后，重新定位北侧定位船，同时对两侧进行安装；（8）对中跨桁拱进行持续架设，始终保持南侧通航对架设的过程至关重要，在其安装中，需根据要求在北侧挂设2#斜拉扣索，同时进行初张拉；（9）对中跨钢杭拱进行持续架设，南侧一直延伸至276m，为使其达到合龙要求，需对合龙段两侧的相对高差和位移量进行测量和调整，合龙中跨需借助北侧吊机完成，将支座临时固定和定位船解除并拆除，在保证航道得到恢复正常时，后退架梁吊机至中支点顶部；（10）通过架梁吊机（配合履带吊机）吊装吊杆、系梁、横梁和桥面板时，通过下层桥面的轻轨轨道梁将构件输送到安装位置，直到合龙中跨[4]。

5 结语

综上所述，在我国桥梁工程建设中采用的重要形式之一就是大跨度钢结构桥梁，该技术的应用极大地发展了我国的交通运输业。所以，相关部门应结合目前桥梁工程的优秀案例和实际情况深入探索和研究大跨度钢结构桥梁施工技术，为后期改进和完善大跨度钢结构桥梁施工技术提供一定的理论基础。

参考文献

[1]崔晓强，郭彦林，叶可明.大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究[J].工程力学，2006，（05）：83-88.

[2]朱明亮，郭正兴.基于向量式有限元的大跨度钢结构施工力学分析方法[J].湖南大学学报（自然科学版），2016，（03）：48-54.

[3]王驰.大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究[J].中国建筑金属结构，2013，（10）：42.

[4]李贵平.浅谈大跨度钢结构施工过程的结构分析方法[J].化学工程与装备，2010，（05）：111-112+66.