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        拱梁組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁技術(shù)分析

        2021-12-07 02:58:16劉瑞林
        運輸經(jīng)理世界 2021年15期
        關鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)支架橋梁

        文/劉瑞林

        1 前言

        在橋梁建設領域中拱梁組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁技術(shù)的應用,可以提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性以及穩(wěn)定性,并對項目的開展有著積極作用。因此,對拱梁組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁技術(shù)的應用情況進行分析,不斷尋找出更為科學有效的技術(shù)方案,有助于提高橋梁建設的質(zhì)量。

        2 工程概況

        某跨河大橋的工程項目,與下方的河流是斜交的形式存在,其交叉度數(shù)為16.12o,因此施工人員要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況按照“斜橋正做”的基本原則開展項目設計和施工。該橋梁下部結(jié)構(gòu)屬于下沉式組合橋梁結(jié)構(gòu),其跨度為93.24m,寬度設計為34.2~45.8m之間。拱肋結(jié)構(gòu)采用的是梯形鋼筋斷面制作而成,系梁則是矩形鋼筋斷面的形式。吊桿主要包含內(nèi)外兩個結(jié)構(gòu)部分,以三角形的形式制作,作用在于承載車輛通行的荷載。在非機動車道中,按照平鋼箱梁結(jié)構(gòu)的形式設計,拱的水平推力與系梁拉力是自平衡的系統(tǒng),能夠完全達到運行標準[1]。

        3 技術(shù)實踐分析

        3.1 主梁施工要點

        在橋梁工程的實施環(huán)節(jié),橋梁各個結(jié)構(gòu)力學特性都會有所改變,而造成這一問題的原因有如下兩個方面:拱梁組合結(jié)構(gòu)形式非常復雜;橋梁跨度尺寸較大。從實際運行狀況分析,如果橋梁跨度尺寸較大,就會導致橋拱受力較大,極易發(fā)生變形問題,給橋梁運行安全性帶來不利影響。因此,工作人員要分析該結(jié)構(gòu)的受力條件,展開全面深入的分析,以此滿足橋梁的運行標準。此外,橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部應力發(fā)生變化和焊接順序、溫度等要素存在關系,施工環(huán)節(jié)要重點關注這些方面,切實提升結(jié)構(gòu)的總體性能[2]。

        3.2 主拱施工要點

        該工序主要部分是在主梁結(jié)構(gòu)完畢以后才進行的,在具體施工時要求施工人員先搭建好施工平臺,做好橫、縱支撐結(jié)構(gòu)安裝,保證結(jié)構(gòu)體系性能合格。在支架安裝工作結(jié)束后,開始進行鋼拱肋的吊裝施工。鋼箱拱線形設計極為重要,其會影響橋梁的性能,因此在鋼箱拱和吊點隔板組合的時候,施工人員需要考慮到組合的承載力以及抗壓強度。另外,在制作與安裝環(huán)節(jié)進行質(zhì)量管控極為重要,通過全站儀檢測各項數(shù)據(jù)信息,需保證鋼箱拱線達到設計標準。鋼箱拱很多都是中厚板焊接方式,在焊接操作時施工人員應了解焊接工藝的要求,控制焊接連接點,減少焊接不均勻?qū)е碌牧芽p現(xiàn)象;同時,為了滿足焊接變形控制以及殘余應力控制要求,在具體操作階段中,施工人員還需要固定對號焊接對應結(jié)構(gòu),進而減少焊接晃動問題引發(fā)的質(zhì)量問題[3]。

        3.3 支架穩(wěn)定性控制

        在鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中,對于支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析時,一般分為支點失穩(wěn)、極值點失穩(wěn)、躍越失穩(wěn)。在具體的建設過程中,應深入分析支架失穩(wěn)的條件,保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性符合要求,達到安全性標準。在拱梁組合橋梁支架施工階段,由于受到外界因素以及技術(shù)因素的影響,通常薄壁型鋼結(jié)構(gòu)容許板件存在局部屈曲現(xiàn)象。針對此問題在設計環(huán)節(jié)需要相關設計人員做好屈曲后極限承載力參數(shù)的設計工作,要求設計人員對設計的參數(shù)進行校對,以保證在后續(xù)工序開展時,不會出現(xiàn)支架失穩(wěn)的問題。

        4 支架方案

        要想綜合分析工程的實際情況,就要結(jié)合實際情況發(fā)布相關的施工方案,同時現(xiàn)場人員展開考察和分析。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),本次橋梁是跨河橋梁項目,下部河道并未完全開挖完成。測量之后確定,河底低點與橋梁最低點的間距為3.68m 左右。工作人員結(jié)合現(xiàn)場的考察結(jié)論,采取先填河、后開挖疏浚的施工方案。這種方案的工期較短,成本較低,符合實際運行需要,且能夠在現(xiàn)場靈活設置支架和支撐的結(jié)構(gòu),工程安全性完全滿足要求。

        4.1 支架布置

        在該項目施工過程中,主體縱梁結(jié)構(gòu)的布設是按照由南到北的方式進行的。支架布設時管支結(jié)構(gòu)按照橋梁縱向的位置布設,保證其受力點能夠在主縱梁腹板位置當中,然后選擇基礎剖面為混凝土板塊設定到支撐點的位置。橋面結(jié)構(gòu)的支撐部分根據(jù)長度、寬度方向進行設置,并且長度方向上間隔距離設定為400cm,寬度設定為360cm。在設置環(huán)節(jié),工作人員先確定具體的橋?qū)捴行木€,且要在橋面支撐結(jié)構(gòu)上設計為5 列,以對稱方式鋪設施工,應用20#槽鋼連接形成整體的結(jié)構(gòu)。為了達到支撐性能的要求,工作人員設置定位點,具體支架設置點可見下圖1。

        圖1 支架點布置圖

        4.2 受力分析

        橋梁的縱向結(jié)構(gòu)總計分為14 個段落,總體重量是602t。在工程實施環(huán)節(jié),安排施工人員將龍門吊設置在主梁結(jié)構(gòu)位置,使其能夠在后續(xù)的操作中起吊相關的構(gòu)件。由于荷載分布在兩側(cè)橋臺以及24 條基礎結(jié)構(gòu)上,每個基礎結(jié)構(gòu)承載22.6t 荷載,基本上達到每根支撐的2 倍左右。因此,從受力層面分析,各個荷載均能夠在不同的支撐體系中分布,實現(xiàn)了受力擴散的需求,這對提升穩(wěn)定性具有積極作用。

        4.3 拱肋支架方案

        混凝土基礎與管支撐都是設置到人行道挑梁的下部,并且要嚴格根據(jù)方拱節(jié)段合攏縫投影位置安裝,合攏部位的支架一般都要安裝到挑梁上部空間上,以此實現(xiàn)地面力的傳遞。拱肋支架的制作材料為φ325×8mm 的無縫鋼管,總計需要4 根;橫撐和斜撐也是應用無縫鋼管制作,規(guī)格為φ100×8mm。根據(jù)設計方案的要求,斜撐與橫撐在設置時間隔距離全部是3m。支架高度超過9m 的情況下,工作人員應該在現(xiàn)場設置纜風繩結(jié)構(gòu),每個支架上要設置4 根纜風繩,直接固定到管子上,且和地錨連接。

        5 吊裝方案

        5.1 吊耳及鋼絲繩

        所有的主縱梁、拱肋分段都要設置4 個吊耳,主要以鋼材(Q235B)進行制作。其中,對于吊耳的要求格外關鍵,因此工作人員需要對其承載強度進行計算,計算公式為

        其中,δ 表示鋼板的屈服強度(MPa);s 表示吊耳的焊縫位置的最小面積(m2);K 表示安全系數(shù),取值為1.3。

        主吊結(jié)構(gòu)的鋼繩應達到規(guī)格的標準要求,選擇工作結(jié)束后,工作人員要做好鋼絲繩的檢查,保證不會發(fā)生銹蝕、折彎等情況,且沒有任何問題后才能開始起吊作業(yè)。

        5.2 拱肋吊裝

        拱肋在吊裝作業(yè)之前,需要采取全站儀進行放樣,然后在現(xiàn)場搭設拱肋支架。拱肋吊裝需要使用鋼絲繩來進行,具體操作階段按照鋼拱架的要求做好傾斜調(diào)整,然后進行吊裝作業(yè)。此外,工作人員還要進行吊架的輕微調(diào)整,保證各個節(jié)點達到設計方案的要求,最終通過焊接方式連接穩(wěn)固。工序完成以后,施工人員要觀察其是否存在傾斜、失穩(wěn)現(xiàn)象,若存在此類問題,則要調(diào)整合格后再開展后續(xù)作業(yè)。

        5.3 施工控制

        為了達到工程質(zhì)量控制需求,可按照表1偏差值標準進行:

        表1 偏差值控制表

        在施工階段根據(jù)需要在現(xiàn)場組建測量控制網(wǎng),通過極坐標的方式進行質(zhì)量控制,保證極坐標的精度滿足要求,達到標準要求后才能進行預埋件的打孔處理。此外,施工環(huán)節(jié)為了避免焊接變形問題,施工人員還需按照焊接工藝要求進行作業(yè),且做好焊接溫度以及風力因素的分析,減少焊接變形、應力過大的情況出現(xiàn),保證整體結(jié)構(gòu)形式合格。在鋼結(jié)構(gòu)吊裝合攏操作環(huán)節(jié)進行相鄰梁段結(jié)構(gòu)的高程復測作業(yè),消除任何不利因素的影響,保證各個結(jié)構(gòu)的尺寸精度合格,穩(wěn)定性、安全性達標。

        6 結(jié)語

        在橋梁工程項目建設過程中,應用拱梁組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁的結(jié)構(gòu)形式開展橋梁工程的施工,需要綜合分析現(xiàn)場施工環(huán)境、施工技術(shù)和設備等各個方面,選擇最佳的結(jié)構(gòu)形式,并在分析結(jié)構(gòu)應力條件基礎上,保證梁拱組合體系達到標準要求,從而為工程運行質(zhì)量提升奠定基礎。

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