胡 杰 熊 波 蔣永揚(yáng) 王 杰

(浙江中南建設(shè)集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)有限公司，浙江 杭州 310000)

隨著橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工水平不斷提高，越來(lái)越多的異形橋梁結(jié)構(gòu)得以應(yīng)用。其中，以箱型截面鋼拱肋為主要承重結(jié)構(gòu)、鋼箱梁為主橋體結(jié)構(gòu)的橋梁結(jié)構(gòu)，具有造型美觀、跨度大、結(jié)構(gòu)輕盈、自重小等特點(diǎn)；充分發(fā)揮拱結(jié)構(gòu)與梁體的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到節(jié)省材料和提高截面承載力要求，而被廣泛應(yīng)用于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中。

1 工程概況

某下承式鋼結(jié)構(gòu)拱梁組合大橋工程全長(zhǎng)104.44 m，橋面寬37.50 m。主橋采用下承式鋼箱拱橋，整體建筑造型優(yōu)美、呈流線型，效果圖見(jiàn)圖1。

該大橋主要結(jié)構(gòu)包括：混凝土橋臺(tái)、橋體鋼箱主梁、鋼拱肋、傳力吊桿。上部結(jié)構(gòu)為78 m下承式梁拱組合體系橋，計(jì)算跨徑76 m；鋼拱肋矢高16 m，矢跨比為1∶4.75，拱軸線在拱肋平面內(nèi)為二次拋物線；主梁斷面采用封閉式鋼箱梁；吊桿采用GJ鋼絞線整束擠壓，平行布置，索距4.0 m。下部結(jié)構(gòu)采用輕型重力式橋臺(tái)，基礎(chǔ)為承臺(tái)接樁基礎(chǔ)。其主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

2 制備關(guān)鍵點(diǎn)及所面臨的問(wèn)題

1)拱肋制備過(guò)程中，按各坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行分配將使拱肋造型線精度存在較大誤差；鋼拱肋各分段的界面方向設(shè)計(jì)及對(duì)接預(yù)留長(zhǎng)度控制成為其組拼中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2)鋼箱梁結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中，橋體鋼箱梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部板件組拼對(duì)接工作面多，對(duì)應(yīng)不同板件的預(yù)留槽口數(shù)量多，其制備精度成為組拼作業(yè)中的決定性因素；同時(shí)，拼裝精度及效率低下。

3 實(shí)際制備方案

3.1 鋼拱肋制備方案

3.1.1預(yù)拱度與造型線精度同步控制

第一步建立整體結(jié)構(gòu)分析模型，施加自重荷載、模擬施工荷載，得到拱肋在各施工荷載作用下的撓度值，將其中z方向變形數(shù)值轉(zhuǎn)變方向符號(hào)，得到初步預(yù)拱度值。不同節(jié)段撓度情況及撓度數(shù)據(jù)值見(jiàn)表1，節(jié)段及節(jié)點(diǎn)位置示意圖見(jiàn)圖3。按預(yù)拱度值，取一節(jié)段進(jìn)行試驗(yàn)制備。

第二步根據(jù)造型線方程，建立控制坐標(biāo)系，記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)。結(jié)合撓度值逐段進(jìn)行復(fù)核，實(shí)現(xiàn)預(yù)拱度造型線精度控制，相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值加1/2活載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的撓度值

表2 造型線坐標(biāo)結(jié)合撓度值對(duì)比數(shù)據(jù)

當(dāng)對(duì)比數(shù)據(jù)誤差值在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，證明按該荷載模擬施加方式計(jì)算得出的預(yù)拱度設(shè)計(jì)值滿足其正常使用要求，同時(shí)保證造型線符合安裝要求。

3.1.2節(jié)段斷面

鋼拱肋節(jié)段斷面方向沿拱肋弧度徑向設(shè)置。按該方向設(shè)置時(shí)，由于拱肋內(nèi)部橫隔板設(shè)置方向均為拱肋弧度徑向方向，當(dāng)節(jié)段斷面采用相同方向設(shè)置時(shí)，內(nèi)隔板與節(jié)段斷面相平行，提高內(nèi)部橫隔板的安裝效率；同時(shí)由于拱肋的受力主要為垂直于橋面方向的剪力，避免分段截面與剪力作用方向重合而使連接處焊縫受荷加劇。

鋼拱肋進(jìn)行分段后，在其節(jié)段組拼處設(shè)連接焊縫，焊縫位置應(yīng)避開(kāi)內(nèi)部通長(zhǎng)設(shè)置的加勁板或檢修通道、豎向吊桿連接板等構(gòu)件。

3.1.3拱肋組拼

1)拱肋節(jié)段內(nèi)結(jié)構(gòu)側(cè)腹板上的加勁肋在組拼前需實(shí)現(xiàn)焊接完成，隨主要板件進(jìn)行組拼；

2)將弧形腹板作為組拼底板，避免板件自重對(duì)起拱底板造成影響，便于拼裝平整度調(diào)整，保證組拼底板的平整度及調(diào)節(jié)效率；

3)將側(cè)腹板與立拼的結(jié)構(gòu)底板組拼并形成L型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)后，進(jìn)行橫隔板的定位組拼；

4)結(jié)構(gòu)頂板在組拼焊接時(shí)，將其分為三部分進(jìn)行組拼，避免在其整體蓋拼時(shí)結(jié)構(gòu)頂板與側(cè)腹板之間焊接環(huán)境照明條件弱，對(duì)焊接質(zhì)量造成不利影響，具體過(guò)程見(jiàn)圖4。

3.2 橋體鋼箱主梁制備方案

3.2.1預(yù)留槽口全自動(dòng)火焰切割

利用全自動(dòng)火焰切割機(jī)對(duì)板件上預(yù)設(shè)的大量槽口進(jìn)行切割，提高槽口精度及制備效率(見(jiàn)圖5)。

切割要點(diǎn)：1)目標(biāo)板件與原材料板之間、同一排相鄰板件之間預(yù)留安全距離，以減小相鄰兩道熱切割工序相互之間的熱應(yīng)力影響。在保證板件質(zhì)量的同時(shí)，最大限度減小廢料，節(jié)約成本。2)根據(jù)不同邊長(zhǎng)上所預(yù)設(shè)的槽口形狀不同，利用計(jì)算機(jī)編程將切割指令進(jìn)行分類，按其切割機(jī)割炬所謂位置、高度、火焰強(qiáng)度等不同參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)籌安排?；鹧媲懈顧C(jī)進(jìn)行切割時(shí)，將不同切割位置的同類切割指令歸為同一階段；將切割行程及耗時(shí)足夠長(zhǎng)的切割指令單獨(dú)作為一個(gè)階段，以此減小不同類型指令切換切割機(jī)行程耗時(shí)，提高切割效率。

3.2.2鋼箱梁組拼

1)拼裝胎架架設(shè)。根據(jù)劃分區(qū)塊單元最大尺寸投影面積來(lái)劃定拼裝區(qū)域面積。在劃定區(qū)域內(nèi)按受力點(diǎn)分布先豎立H型鋼截面豎向支撐桿。豎向支撐桿高度存在不同，按底板組拼過(guò)程中所受荷載預(yù)估得出的預(yù)拱度，有不同高度的豎向支撐桿按順序排列形成一定弧度，以此來(lái)抵消組拼過(guò)程中的受荷撓度。豎向支撐桿安裝就位后，在橫縱兩水平方向設(shè)有連桿，以此增強(qiáng)拼裝胎架整體結(jié)構(gòu)的剛度及穩(wěn)定性。

2)加勁板安設(shè)。將鋼箱梁整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分單元組拼，除橫隔板安裝位置外，其余位置處U型、I型加勁肋均實(shí)現(xiàn)焊接于各自結(jié)構(gòu)板后，再進(jìn)行組拼，從而減小鋼箱梁組拼成型過(guò)程中人孔內(nèi)部空間的焊接工作量，提高焊接質(zhì)量及組拼效率。

橫隔板安裝位置處，側(cè)腹板加勁肋需進(jìn)行錯(cuò)位后補(bǔ)方式調(diào)整，即在該處組拼時(shí)，先空余一定長(zhǎng)度的側(cè)腹板加勁肋的安裝空間，用以組裝橫隔板。待橫隔板組拼完成后，補(bǔ)焊該處加勁板。同時(shí)，為避免加勁板連接處位于相同直線上造成該處受力隱患，將加勁板對(duì)接位置進(jìn)行錯(cuò)位設(shè)置。

3)底板及腹板安裝。在調(diào)整好拼裝胎架后，安放鋼箱梁底板。安裝底板上加勁肋，完成后在設(shè)計(jì)位置劃線安裝帶有側(cè)向加勁板并預(yù)留橫隔板安裝空間的鋼箱梁腹板，安裝面位支撐以保證側(cè)腹板垂直度，將兩側(cè)腹板焊接完成后，形成U字型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，后序橫隔板安裝。

4)橫隔板安裝。在腹板及底板相應(yīng)位置進(jìn)行橫隔板安裝劃線，并在腹板上安設(shè)橫隔板導(dǎo)向板，使橫隔板通過(guò)導(dǎo)向板通道，實(shí)現(xiàn)在鋼箱梁內(nèi)部快速定位，微調(diào)后進(jìn)行臨時(shí)穩(wěn)定，進(jìn)行定位焊接。

5)頂板安裝。鋼箱梁頂板上亦設(shè)有加勁肋，在其組拼前將頂板加勁肋進(jìn)行預(yù)先焊接。在其落位后，將其與腹板進(jìn)行焊接定位，最后在內(nèi)部人孔空間中進(jìn)行橫隔板焊接連接。

4 結(jié)語(yǔ)

本文闡述的下承式鋼結(jié)構(gòu)橋梁鋼拱肋及鋼箱梁制備技術(shù)成功解決了某鋼結(jié)構(gòu)大橋在其制備過(guò)程中所遇見(jiàn)的問(wèn)題，利用該制備技術(shù)順利完成了項(xiàng)目施工。其中，采用預(yù)拱度數(shù)值與造型線精度同步控制的方法，可提高鋼拱肋結(jié)構(gòu)制備精度，降低誤差；采用全自動(dòng)火焰切割橫隔板槽口工藝，可提高鋼箱梁橫隔板槽口制備精度及效率。同時(shí)，本文對(duì)該制備技術(shù)中所涉及的鋼拱肋及鋼箱梁組拼工藝、下承式鋼拱肋橋梁施工流程進(jìn)行詳細(xì)介紹，該制備技術(shù)及相關(guān)制備施工流程可以為該類建筑結(jié)構(gòu)的制備提供參考。