馮瑞俊

在公路建設(shè)過程中，受地形地貌的影響，經(jīng)常需要建設(shè)一些大型橋梁。在公路大型橋梁的施工設(shè)計(jì)中，鋼箱梁又是一個(gè)不可或缺的重要結(jié)構(gòu)。鋼箱梁的質(zhì)量控制基本要求包括受力要求和線形要求兩個(gè)方面。其中，受力要求主要是針對(duì)鋼箱梁上的應(yīng)力和臨時(shí)墩上的支反力，只有當(dāng)二者的受力大小符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，才能保證橋體結(jié)構(gòu)充分安全。線形要求則主要是針對(duì)鋼箱梁的軸線位置和標(biāo)高。

一、概述

近年來我國汽車保有量持續(xù)增長，越來越多的人選擇駕車出行，但與此同時(shí)，我國現(xiàn)有的公路建設(shè)密度與西方發(fā)達(dá)國家仍存在不小的差距，不能充分滿足人們的出行需求。因此，我國的公路建設(shè)在未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)仍將保持快速推進(jìn)的狀態(tài)。在公路建設(shè)過程中，受地形地貌的影響，經(jīng)常需要建設(shè)一些大型橋梁。在公路大型橋梁的施工設(shè)計(jì)中，鋼箱梁又是一個(gè)不可或缺的重要結(jié)構(gòu)。

本文結(jié)合橋梁鋼箱梁施工實(shí)踐，對(duì)公路橋梁鋼箱梁結(jié)構(gòu)中的頂推施工技術(shù)和質(zhì)量控制方法展開探討。該大橋設(shè)計(jì)長度為1420m，其中主橋長度為810m，為鋼箱梁結(jié)構(gòu)。鋼箱梁分為30 節(jié)，每節(jié)平均長度為12m，重225t。鋼箱梁施工采用頂推法，通過智能頂推設(shè)備完成施工，共有15 榀支架，相鄰支架之間的距離為50m。梁段長度為12m。

二、鋼箱梁頂推施工技術(shù)要點(diǎn)

1.頂推施工基本要求

鋼箱梁結(jié)構(gòu)作為本次工程中橋體的主干結(jié)構(gòu)，必須嚴(yán)格控制好施工質(zhì)量，防止發(fā)生安全隱患。質(zhì)量控制的基本要求包括受力要求和線形要求兩個(gè)方面。其中，受力要求主要是針對(duì)鋼箱梁上的應(yīng)力和臨時(shí)墩上的支反力，只有當(dāng)二者的受力大小符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，才能保證橋體結(jié)構(gòu)充分安全。線形要求則主要是針對(duì)鋼箱梁的軸線位置和標(biāo)高。

2.臨時(shí)墩施工

鋼箱梁頂推施工的基本原理是從橋的一端開始建造上推平臺(tái)，通過上推平臺(tái)逐段推進(jìn)，安裝好整個(gè)鋼箱梁。安裝平臺(tái)包括臨時(shí)墩、滑道、導(dǎo)梁等組成部分。臨時(shí)墩可以為鋼箱梁提供拼裝平臺(tái)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)凸形豎曲線和圓曲線要求進(jìn)行施工。箱梁頂推施工過程中會(huì)產(chǎn)生較大的水平力和豎向荷載，臨時(shí)墩應(yīng)具有足夠的承載能力。本項(xiàng)目臨時(shí)墩結(jié)構(gòu)設(shè)置4 根鋼管柱，鋼管柱規(guī)格應(yīng)滿足國標(biāo)要求。為了提高剛度，在鋼管柱間設(shè)置16 槽鋼的剪刀撐。使用頂升千斤頂進(jìn)行鋼梁的拼裝，并在每組支墩的頂部設(shè)置縱向臨時(shí)墩，以提高臨時(shí)墩的抗推能力。臨時(shí)墩基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，為C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管柱M25 地腳螺栓與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)。

3.滑動(dòng)和導(dǎo)向裝置施工

頂推滑道安裝在底板上部，并在腹板上設(shè)置三角形加勁肋提高剛度。為了防止剛箱梁產(chǎn)生較大的變形，可采用加設(shè)高肋板的方式穩(wěn)定滑道。滑道內(nèi)部用聚四氟乙烯材料制成滑塊，滑塊上涂有潤滑油，以減小摩擦力。本項(xiàng)目上滑塊采用450×225×25 的橡膠板，內(nèi)部設(shè)置兩層鋼板。在上下模板摩擦力和千斤頂作用力的配合作用下進(jìn)行鋼箱梁的頂推施工。下滑道安裝完成后，再鋼管頂部的支座上安裝吊車，并對(duì)滑道頂面高程進(jìn)行調(diào)整。

4.導(dǎo)梁施工

導(dǎo)梁長度通常為頂推跨徑0.6 ～0.7 倍，本項(xiàng)目采用的導(dǎo)梁截面為工字型，外側(cè)長度為22m，內(nèi)測(cè)長度為20m。頂板和地板的厚度為20mm，腹板厚度為16～12mm。導(dǎo)梁的高度、線形英語鋼箱梁保持一致，并與鋼箱梁的腹板栓接固定牢固。導(dǎo)梁安裝在梁段前端，對(duì)梁段起到穩(wěn)定作用。在整個(gè)鋼箱梁梁體安裝完成后，還需拆除導(dǎo)梁和臨時(shí)墩。

5)綜合木墊板對(duì)錨桿預(yù)緊力損失、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化效率、預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散效果影響的研究結(jié)論，建議在井下錨桿托盤下盡量不使用木墊板，以免大幅度降低支護(hù)效果。

5.梁段的頂推

在充分掌握箱梁平曲線與豎曲線頂推因素的情況下，施工中采用多點(diǎn)拉桿進(jìn)行頂推施工。在進(jìn)行頂推施工時(shí)，工作人員首先應(yīng)當(dāng)充分熟悉現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，特別是要根據(jù)上推平臺(tái)的具體情況，確定合理的施工操作方法。施工開始后，必須進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)梁段已經(jīng)吊持至指定位置，然后才可進(jìn)行焊接安裝操作。現(xiàn)場(chǎng)工作人員應(yīng)具備一定的技術(shù)水平，判斷梁段位置是否符合受力平衡狀態(tài)。在施工時(shí)，用液壓穿心千斤頂?shù)跗痄撓淞毫憾?，并通過鋼絞線對(duì)千斤頂上的鋼箱梁進(jìn)行張拉，使其在滑道上滑動(dòng)，最終將其推出，并完成焊接安裝。

三、預(yù)制階段的質(zhì)量控制方法

1.上推平臺(tái)的質(zhì)量控制

要想順利完成頂推施工，就需要建立良好的上推平臺(tái)。首先應(yīng)當(dāng)對(duì)上推平臺(tái)進(jìn)行合理選址，使之適應(yīng)施工需要。上推平臺(tái)的質(zhì)量要求主要包括平整性和穩(wěn)定性兩個(gè)方面。上推平臺(tái)又包括臨時(shí)墩和滑道兩個(gè)部分，其中臨時(shí)墩的標(biāo)高只需符合大致要求即可?；绖t需要進(jìn)行精確控制，利用負(fù)重?cái)嗬m(xù)焊接等技術(shù)手段使之充分平整，避免鋼板大面積受熱產(chǎn)生變形。若實(shí)在不能避免焊接變形，可采用專門的平整設(shè)備使之恢復(fù)平整。

2.導(dǎo)梁的質(zhì)量控制

導(dǎo)梁的長度和重量取決于梁體的頂推跨度，若導(dǎo)梁過重，容易造成前傾；過輕則容易發(fā)生斷裂、坍塌。在施工前要對(duì)導(dǎo)梁進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，確保所有零件都符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求。在安裝導(dǎo)梁時(shí)，要保證拼裝點(diǎn)足夠牢固。

首先技術(shù)人員對(duì)鋼箱梁進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保合格后運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。在現(xiàn)場(chǎng)留出空地安置鋼箱梁并進(jìn)行拼裝，以便直接吊裝焊接成型。

四、頂推階段的質(zhì)量控制方法

1.標(biāo)高的控制

本次工程中，主橋的鋼箱梁設(shè)計(jì)采用豎曲線形態(tài)；施工完成后，鋼箱梁在理論上應(yīng)當(dāng)在無應(yīng)力狀態(tài)下保持施工設(shè)計(jì)所要求的曲線形態(tài)。但實(shí)際上，頂推施工后受到重力影響，末端的梁段會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，臨時(shí)墩鋼管受到主梁的壓力，也可能產(chǎn)生變形。二者共同作用，將導(dǎo)致末端梁段無法保持在設(shè)計(jì)曲線所規(guī)定的位置上。

要控制末端梁段的標(biāo)高誤差，通常采用的方法是在頂推施工過程中，對(duì)頂推平臺(tái)上需要安裝的梁段的線形進(jìn)行調(diào)整。由于每個(gè)梁段在無應(yīng)力狀態(tài)下的長度和曲率只能在安裝時(shí)進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，不會(huì)受外力影響發(fā)生變化，因此在安裝梁段時(shí)，可以比較方便地控制梁段的標(biāo)高。

在頂推施工過程中，新安裝梁段的轉(zhuǎn)角和標(biāo)高往往不符合施工設(shè)計(jì)要求中的豎曲線形態(tài)。而隨著安裝過程的逐步推進(jìn)，后續(xù)安裝的其他梁段也會(huì)受到之前安裝的梁段的影響，造成同一方向上的誤差逐漸累積。為避免這一現(xiàn)象，在安裝每一梁段時(shí)，可以對(duì)該梁段中的局部設(shè)計(jì)曲線進(jìn)行剛體轉(zhuǎn)動(dòng)與平動(dòng)，使其與之前安裝的梁段之間的夾角滿足設(shè)計(jì)要求中的豎曲線形態(tài)。同時(shí)參考之前安裝的梁段，確定合理的標(biāo)高。

2.軸線位置的控制

由于頂推施工過程中，橋體兩側(cè)的頂推過程不可能完全同步，因此在各種不平衡受力的影響下，可能導(dǎo)致鋼箱梁的軸線逐漸偏離設(shè)計(jì)軸線，導(dǎo)致橋體發(fā)生水平位移。

要避免這一問題，首先應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)橋體兩側(cè)施工過程的同步性，盡可能減少軸線的偏移。由于本次施工采用的是智能頂推設(shè)備，因此只需要盡可能精確地設(shè)定兩側(cè)千斤頂?shù)氖┝Υ笮?，就可以有效緩解受力不平衡的問題。但即便如此，受理不平衡和軸線偏移的問題也只能得到緩解，不可能被根除。頂推過程中仍然需要不斷觀測(cè)軸線偏移情況，并對(duì)其進(jìn)行校正，使之回到設(shè)計(jì)軸線上來。除此之外，在梁段安裝時(shí)，也要對(duì)每個(gè)梁段的軸線位置進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，將梁段軸線誤差控制在合理范圍內(nèi)。

3.應(yīng)力的控制

鋼箱梁截面上受到的應(yīng)力直接反映著鋼箱梁結(jié)構(gòu)的安全性，隨著頂推施工的不斷進(jìn)行，每一個(gè)梁段、每一個(gè)位置上的應(yīng)力情況都會(huì)發(fā)生持續(xù)變化。在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)梁段上的應(yīng)力，并與設(shè)計(jì)理論值進(jìn)行比較，若相差太大，則應(yīng)當(dāng)立即停工，排除安全隱患后再進(jìn)行施工。

4.溫度的控制

鋼結(jié)構(gòu)在不同溫度下容易產(chǎn)生變形。鋼箱梁作為一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在不同溫度下更容易產(chǎn)生極大的受力差異。為保證工程順利進(jìn)行，在施工過程中應(yīng)當(dāng)盡可能減少溫差造成的影響。例如，在晝夜溫差較大的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)盡可能避免夜間施工，以免夜間氣溫下降造成施工環(huán)境發(fā)生改變。而在季節(jié)溫差較大的地區(qū)，則要盡可能將施工過程集中在某一個(gè)季節(jié)內(nèi)。

五、結(jié)語

鋼箱梁頂推施工的技術(shù)要求較高，在施工前，工作人員應(yīng)當(dāng)充分熟悉現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境。施工過程中必須嚴(yán)格控制好施工質(zhì)量，防止發(fā)生安全隱患。安裝每一梁段時(shí)，可以對(duì)該梁段中的局部設(shè)計(jì)曲線進(jìn)行剛體轉(zhuǎn)動(dòng)與平動(dòng)，同時(shí)參考之前安裝的梁段，確定合理的標(biāo)高。頂推過程中需要不斷觀測(cè)軸線偏移情況，并對(duì)其進(jìn)行校正。此外，施工過程中還要控制好應(yīng)力和溫度，防止異常情況危及建筑安全。