徐賀
(中交世通(重慶)重工有限公司,重慶 402100)
大跨度鋼結構橋梁具備較強的剛度和承載能力,外形美觀,維護簡單,而且抗震能力較強,在公路橋梁工程建設中得到了廣泛應用。新的發(fā)展環(huán)境下,大跨度鋼結構橋梁工程數(shù)量不斷增加,相應的施工技術也在快速發(fā)展,而考慮到大跨度鋼結構施工難度較大,為保障橋梁工程整體施工質量和施工安全,需要加強對其施工技術的深入研究。
大跨度鋼結構是指橫向跨越超過60 m 的鋼結構或跨度在18 m 以上的框架結構,包括網(wǎng)架結構、網(wǎng)殼結構、懸索結構、膜結構和薄殼結構,對比傳統(tǒng)結構,大跨度鋼結構具有自重輕、強度高、抗震能力強的優(yōu)點,可以承受較大的重量,因此,被廣泛應用于橋梁工程建設中。
大跨度鋼結構橋梁具備以下4 個顯著特征:
1)橋梁具備固定墩梁連續(xù)結構形式,不需要設置固定支座,也不需要進行煩瑣的體系轉化,能夠極大地簡化施工流程。
2)結構剛度和承載能力強,豎向抗彎強度和橫向抗扭強度大,可以很好地滿足大跨度橋梁的受力需求,將鋼材本身的高強特性充分發(fā)揮出來。借助柔性墩或雙臂墩的布設,橋梁結構的抗震性能可以得到強化,以更加靈活的墩柱結構形式來適應混凝土徐變、收縮等引發(fā)的位移,盡量降低墩頂負彎矩峰值。
3)當橋梁的跨度達到200~300 m 時,對比同等跨度的斜拉橋或拱橋,大跨度鋼結構橋梁的施工周期更短,優(yōu)勢也更加明顯。
4)大跨度鋼結構橋梁造型美觀,下方空間巨大,如果是橫跨河流,可以為通航提供便利,且橋面上視野開闊,景觀效應良好[1]。
浮吊架設技術是大跨度鋼結構橋梁施工中常用的技術之一,要求作業(yè)人員在橋梁上方設置門吊,將預先安裝好的主梁吊起并放置在橋臺和橋墩之間,對橋面系和平縱聯(lián)進行依次安裝。對比傳統(tǒng)的作業(yè)方法,浮吊架設技術能夠減少高空作業(yè)次數(shù),保證施工安全。但是,隨著橋梁跨度的增大,浮吊架設技術對運輸設備和起重設備的要求會不斷提高,施工作業(yè)難度也會隨之增大。同時,應用浮吊架設技術進行大跨度鋼結構橋梁施工的過程中,必須充分考慮天氣狀況和地形要求,為各項工作的順利實施提供便利。結合實際情況的分析,應用浮吊架設技術時,必須將臨時支墩的間距控制在85 m,采用分段浮運吊裝方式,條件允許的情況下,可以配合大型浮吊船進行作業(yè)[2]。
滿堂支架技術在普通橋梁施工中十分常見,其能夠為橋梁的施工作業(yè)提供相應的平臺和支撐點,減少大型設備的使用。將滿堂支架技術應用到橋墩或鋼混疊合梁施工中,能夠突破橋梁跨度的限制。從目前來看,滿堂支架技術通常被用于鋼桁架拱橋的建設,通過合理設置支架來保障結構均衡受力,提升施工作業(yè)的安全性,降低施工難度。需要注意的是,滿堂支架技術在應用中會受到環(huán)境因素的限制,只適用于在陸地上或水深相對較淺的河流中的橋梁施工[3]。
在大跨度鋼結構橋梁的建設過程中,轉體施工技術具有一定的代表性,應用頻率較高,能夠將橋梁的上部結構分成2 個1/2 跨分別進行施工,然后借助轉體合龍的方式完成相應的施工目標。轉體施工技術可以結合施工現(xiàn)場的地形狀況進行支架的搭設以及拼裝作業(yè),而跨橋轉體施工過程中,要求施工人員能夠合理確定軸線位置,做好精準定位,以保證轉體系統(tǒng)封固作業(yè)的效果。轉體施工技術有3 種不同的轉體形式:(1)豎向轉體,常用于深山峽谷和平原跨越橋梁工程的建設;(2)水平轉體,適用于梁式橋梁的建設;(3)聯(lián)合轉體,融合了豎向轉體和水平轉體的優(yōu)勢,適用性更強。應用轉體施工技術進行橋梁施工的過程中,可以在保障操作便利的同時,提升施工安全性,也能夠縮短工期,降低成本。
懸臂架設技術主要是借助專業(yè)的起重設備一邊拼裝一邊推進,在應用該技術進行大跨度鋼結構橋梁施工的過程中,不需要進行支架搭設,只要在橋墩上懸掛拼接鋼構件即可。對比其他施工技術,懸臂架設技術的優(yōu)勢在于不會受到季節(jié)、水文以及河道等因素的影響,在橋梁施工過程中,河道依然可以正常通行,同時,懸臂架設技術對于輔助設備的需求量較小,施工作業(yè)簡單,設備成本支出較少,將其應用到多跨連續(xù)桁架剛性拱橋施工中,可以縮短工期[4]。
在大跨度鋼結構橋梁施工中,架橋機施工技術占據(jù)了相當重要的位置,雖然其可以歸屬于起重機施工范圍,但與傳統(tǒng)的起重機施工作業(yè)存在著明顯的區(qū)別。專業(yè)的架橋機能夠在梁片上縱向移動來完成預制鋼梁的拼裝作業(yè),也能夠對照橋梁主結構的具體情況,在施工中順橋向移動起吊行車,需要選擇起重小車,并且可在小車上安裝可以自由轉向的吊具,以方便調整橋梁轉向。架橋機施工技術一般被用于山區(qū)鋼結構橋梁施工中。
累積連續(xù)步進式移送技術是我國自主研發(fā)的大跨度鋼結構橋梁施工技術,其基本原理是在橋址兩側設置相應的拼裝平臺,于平臺上進行鋼箱梁的連續(xù)拼裝作業(yè),在2 個拼裝平臺之間設置臨時支墩,將頂推設備布置在臨時支墩上,借助液壓控制系統(tǒng)控制多組設備交替實施“頂、推、落、回”工序。先是通過頂升的方式將整個梁體托起,之后將其向前方推進1 個行程,將梁段放置在臨時支墩上,再將油缸平移到初始位置,完成1 個行程的循環(huán)。通過往復步進式循環(huán),可以將所有的梁體送到指定位置。在應用該技術的過程中,需要做好頂推設備的選擇,通過在橋梁橫向、豎向和順向3 個維度上設置驅動調節(jié)裝置,以及在橋梁兩側設置推移裝置的方式,實現(xiàn)對鋼箱梁頂推過程中的標高、軸線等參數(shù)的精準控制。累積連續(xù)步進式移送技術在實際應用中具有安全可靠、成本低廉、自動化程度高等優(yōu)點,尤其適用于大跨度鋼結構斜拉橋的建設[5]。
大跨度鋼結構橋梁有著較高的承載力和良好的抗震性能,在公路橋梁建設中得到了廣泛應用。從橋梁施工的角度,要求施工單位必須結合施工現(xiàn)場的實際情況選擇恰當?shù)氖┕ぜ夹g,可以單獨采用一種施工技術,也可以將多種施工技術聯(lián)合使用,最大限度地提高大跨度鋼結構橋梁工程的施工水平和質量,推動我國公路橋梁事業(yè)健康發(fā)展。