紀(jì)國(guó)亮

（南京市浦口區(qū)建設(shè)發(fā)展有限公司，江蘇 南京 211800）

0 引言

隨著橋梁工程的快速發(fā)展，變高度連續(xù)鋼桁架梁橋以其具有橋體自重輕、跨越能力大、結(jié)構(gòu)形式美觀等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛應(yīng)用。本文以南京市浦云路大橋?yàn)槔芯夸撹旒軜蚴┕み^程中的主要工序及質(zhì)量控制措施，并采用計(jì)算分析、變形觀測(cè)和動(dòng)靜荷載試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了較好的結(jié)果。

1 工程概況

浦云路大橋的主橋?yàn)椋?1.33+120+60）m 公路與城市道路橋梁三跨變高度鋼桁架連續(xù)梁橋，全長(zhǎng) 241.33 m，主橋標(biāo)準(zhǔn)寬度 37 m，桁架中心間距為 29 m。上弦桿線形采用圓弧曲線，主桁采用變高度“N”形桁式，桁架跨中桁高為 6 m，中間支點(diǎn)處桁高為 26 m，邊支點(diǎn)處桁高為 6 m，全橋采用變節(jié)點(diǎn)布置，兩側(cè)端柱及中柱設(shè)外包裝飾結(jié)構(gòu)，如圖 1 所示。

圖1 浦云路大橋效果圖

主桁由左右兩片桁架和主塔間的橋門架橫撐組成，兩片桁架各桿件橫橋向?qū)挾染鶠?1 200 mm。主桁上弦桿為焊接矩形截面，截面高度為 1 500 mm，板厚根據(jù)不同區(qū)域進(jìn)行區(qū)別，每隔約 3 m 設(shè)置一道橫隔板。主桁下弦桿為焊接矩形截面，截面高度 1 660 mm，上下弦桿間通過中塔、邊塔、直腹桿、斜腹桿連接。直腹桿為工字型截面，斜腹桿截面有工字型和焊接矩形兩種。中塔柱和邊塔柱截面均為焊接矩形截面，截面順橋向?qū)?2 500 mm，橫橋向?qū)挾?1 200 mm。

2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

為確保浦云路大橋在建設(shè)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決各階段存在的問題，使每個(gè)過程和環(huán)節(jié)始終處于受控狀態(tài)，并最終使各項(xiàng)質(zhì)量活動(dòng)及結(jié)果達(dá)到質(zhì)量要求和預(yù)期效果，建設(shè)人員充分運(yùn)用作業(yè)技術(shù)，并在質(zhì)量環(huán)上開展各項(xiàng)工作。

2.1 鋼桁架預(yù)拼裝

2.1.1 胎架驗(yàn)算

對(duì)鋼桁架進(jìn)行預(yù)拼裝是檢驗(yàn)構(gòu)件的制造精度、熟悉拼裝流程的重要步驟。項(xiàng)目對(duì)鋼桁架采用平面臥拼試裝法，每片桁架試拼裝“4+1”進(jìn)行（其中上節(jié)段端口上下弦桿參與到下一輪組拼）。胎架柱采用 H200×200 型鋼，橫向及縱向鋼梁采用 H200×200 型鋼，材質(zhì)均為 Q235。胎架驗(yàn)算時(shí)選取最重節(jié)段，即中塔柱節(jié)點(diǎn)處節(jié)段，對(duì)胎架進(jìn)行整體驗(yàn)算，如圖 2 所示。

圖2 胎架內(nèi)力分析

胎架最大應(yīng)力 97.1 N/mm2＜215 N/mm2。胎架滿足強(qiáng)度及剛度要求，可以保證安全施工的需要。

2.1.2 鋼桁架預(yù)拼

根據(jù)節(jié)段的外框形狀放樣，以上下弦桿腹板邊點(diǎn)作為定位點(diǎn)，其中 7～14 # 點(diǎn)為上弦節(jié)段的分段環(huán)口線，15～22 # 點(diǎn)為下弦節(jié)段的分段環(huán)口線。預(yù)拼時(shí)，先將 3 個(gè)下弦桿節(jié)段定位（采用線墜吊地樣定位點(diǎn)），再將 3 個(gè)上弦桿節(jié)段定位，最后拼裝腹桿（腹桿以弦桿上的預(yù)留環(huán)口進(jìn)行定位），如圖 3 所示。

圖3 鋼桁架預(yù)拼裝圖（單位：mm）

2.1.3 預(yù)拼裝質(zhì)量控制

構(gòu)件預(yù)拼裝時(shí)，相鄰構(gòu)件相對(duì)位置與鋼桁架吊裝時(shí)的線形一致，預(yù)拼主要是進(jìn)一步檢查相鄰梁段之間的端口及整體線型，避免工地裝焊時(shí)梁段間出現(xiàn)較大間隙和較大錯(cuò)邊量，保證工地裝焊工作順利進(jìn)行［1］。梁段之間的預(yù)拼不僅要檢查間隙、調(diào)整錯(cuò)邊量，還需匹配端口尺寸，進(jìn)行必要的修正和調(diào)整，避免產(chǎn)生積累誤差。

梁段預(yù)拼裝檢測(cè)合格后，對(duì)梁段中心點(diǎn)、定位點(diǎn)、端口檢查線及標(biāo)高測(cè)量點(diǎn)等做好標(biāo)記。預(yù)拼裝的主要控制要點(diǎn)如下。

1）支墩的布置：按照地樣線圖紙?jiān)谲囬g地面上作出地樣線，根據(jù)支墩布置圖擺放支墩及水平橫梁。

2）胎架橫梁固定前必須將胎架面調(diào)平，并確保桿件放上后處于同一水平面。

3）參與試裝的桿件均應(yīng)檢查合格，且將桿件飛刺、電焊熔渣及飛濺清除干凈。

4）試裝過程中避免桿件支墩點(diǎn)不發(fā)生沉降，使桿件應(yīng)處于自由狀態(tài)。試裝時(shí)，必須使板層密貼，點(diǎn)焊位置應(yīng)適當(dāng)多焊幾處。

5）所有試裝桿件拼接完成后，調(diào)整各桿件使之水平面放置水平。

6）檢測(cè)試拼裝的主要尺寸方法：用水準(zhǔn)儀檢測(cè)各桿件的水平標(biāo)高，調(diào)整合格后，再對(duì)試裝的主要尺寸進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量試裝桁高、上下節(jié)間長(zhǎng)度、總長(zhǎng)度以及節(jié)間對(duì)角線長(zhǎng)度。

2.2 鋼桁架安裝

2.2.1 中塔柱節(jié)點(diǎn)安裝時(shí)的固結(jié)處理

為保證中塔柱節(jié)點(diǎn)安裝就位后，在桁架組拼過程中不發(fā)生位移和轉(zhuǎn)角，保證安裝質(zhì)量，對(duì)中塔柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行固結(jié)處理。在中墩柱上設(shè)置中支座剛接塊，布置在永久支座兩側(cè)，中支座節(jié)點(diǎn)安裝就位后，其梁底板與支座間隙留 5 mm，對(duì)中塔柱節(jié)點(diǎn)與剛接塊焊接固定后，再安裝其它部分斜桿及上弦桿。

中支座剛接塊內(nèi)部采用沙箱結(jié)構(gòu)，塔柱節(jié)點(diǎn)安裝時(shí)先放置在沙箱支點(diǎn)處頂緊，然后對(duì)外側(cè)鋼板與桁架底板圍焊固定，形成剛接點(diǎn)。桁架安裝完成落架前，對(duì)外側(cè)鋼板整體切割，桁架節(jié)點(diǎn)支撐在沙箱支點(diǎn)上，再利用沙箱落架至永久支座，完成主桁架施工。內(nèi)部沙箱結(jié)構(gòu)要先預(yù)壓到位，保證密實(shí)。

2.2.2 主桁架支點(diǎn)滑移及橫向調(diào)整處理

根據(jù)桁架安裝工況，桁架中墩節(jié)點(diǎn)固結(jié)處理后，其它支點(diǎn)隨著溫度的變化會(huì)熱脹冷縮而產(chǎn)生位移，為避免產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，需要對(duì)該位移進(jìn)行釋放，以適應(yīng)溫度變化。其熱脹冷縮最大差值約 28.32 mm（溫度差值約 20 ℃）。

在桁架安裝過程中，在半幅下弦桿焊接完成后（不含合攏段焊縫），將調(diào)節(jié)短柱的支點(diǎn)進(jìn)行置換。利用千斤頂將支點(diǎn)轉(zhuǎn)移至沙箱結(jié)構(gòu)上，在沙箱頂部與下弦底板間設(shè)置不銹鋼板和四氟板，以利用沙箱提供支撐力的同時(shí)讓桁架自由伸縮滑移。當(dāng)主桁架需要橫向調(diào)整時(shí)，可以在分配梁側(cè)面增設(shè)水平千斤頂，對(duì)下弦桿的橫向位置進(jìn)行微調(diào)。

2.2.3 主桁架合攏段伸縮縫預(yù)留處理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件，跨中合攏段需要提前吊裝至橋位臨時(shí)放置，否則后期將無法安裝。所以合攏段在廠內(nèi)制造時(shí)需要考慮合攏口預(yù)留縫的處理，避免安裝后因鋼板熱脹冷縮產(chǎn)生誤差，如圖 4 所示。

圖4 合攏段示意圖（單位：mm）

桁架合攏段安裝時(shí)間預(yù)計(jì)在 3 月底（溫度約 10 ℃），主桁架及橋面板整體合攏段焊接時(shí)間預(yù)計(jì)在 6 月底（最高溫度約 30 ℃）。鋼材的線膨脹系數(shù)取 0.000 011 8 mm/°，主桁架在中塔柱位置固結(jié)，則考慮中跨合攏段在安裝時(shí)和合龍前焊接時(shí)因溫度升高引起的膨脹值為 120 000×0.000 011 8×20=28.32 mm，合攏段安裝時(shí)與相鄰構(gòu)件的間隙考慮 20 mm，兩端合計(jì)共 40 mm，大于桁架安裝期間中跨桁架的膨脹值，所以合攏段內(nèi)廠制造時(shí)兩端需考慮縮短 20 mm，以保證現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)合攏溫度要求為 15 ℃，其合攏段焊接時(shí)間選擇夜間，環(huán)境溫度在 15 ℃ 左右，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2.4 桁安裝過程中的穩(wěn)定及錨固點(diǎn)設(shè)置

主桁架下弦桿吊裝時(shí)，采用調(diào)節(jié)短柱（每個(gè)梁段 4 個(gè)支點(diǎn)）進(jìn)行支撐，梁底與調(diào)節(jié)短柱點(diǎn)焊固定，保證穩(wěn)定。腹桿及上弦安裝時(shí)，吊裝定位后，用臨時(shí)碼板連接固定，側(cè)向用槽鋼支撐，平面外設(shè)纜風(fēng)繩，如圖 5 所示。

圖5 碼板節(jié)點(diǎn)示意圖

主桁架采用單件拼裝法，腹桿及上弦桿吊裝定位完成焊接前，需要設(shè)置纜風(fēng)繩進(jìn)行臨時(shí)固定，單個(gè)構(gòu)件設(shè) 4 根纜風(fēng)繩，構(gòu)件焊接完成后，纜風(fēng)繩方可摘除。主桁架外側(cè)錨固點(diǎn)采用Φ377 鋼管樁，入土深度 5 m，內(nèi)側(cè)錨固點(diǎn)可利用已安裝的下弦桿吊耳。

2.2.5 上弦臨時(shí)撐桿結(jié)構(gòu)

由于兩片主桁架之間吊機(jī)站位需要，主桁架安裝時(shí)橫梁無法全部施工，且桁架上弦只有中塔柱設(shè)有橋門架，為保證施工過程中的穩(wěn)定性，在桁架安裝過程中，在桁架上弦布置 5 道臨時(shí)撐桿結(jié)構(gòu)［2］，如圖 6 所示。

圖6 臨時(shí)撐桿位置示意圖（單位：mm）

1#臨時(shí)撐桿在中塔柱定位完成后安裝就位，2 # 和 3 # 臨時(shí)撐桿在對(duì)應(yīng)的桁架上弦桿定位完成后安裝。1 # 臨時(shí)撐桿在橋門架安裝后進(jìn)行拆除，2 # 和 3 # 臨時(shí)撐桿在桁架整體落架后進(jìn)行拆除。安裝過程中，若臨時(shí)撐桿對(duì)履帶吊主臂形成阻礙，可先對(duì)臨時(shí)撐桿拆除，待構(gòu)件吊裝完成后恢復(fù)。

2.2.6 拱式門架安裝措施

中塔柱橋門架采用分為下部拱圈結(jié)構(gòu)和上部桁架結(jié)構(gòu)兩部分安裝，拱圈結(jié)構(gòu)起吊安裝時(shí)，會(huì)對(duì)橋塔柱產(chǎn)生向外的水平推力，為控制拱圈結(jié)構(gòu)的水平推力和變形，在拱圈下部設(shè)置臨時(shí)拉桿，拉桿采用 14 # 槽鋼，與拱圈焊接固定。同時(shí)，在拱圈結(jié)構(gòu)安裝前，在兩個(gè)橋塔中間設(shè)置了管桁架臨時(shí)撐桿，對(duì)塔柱進(jìn)行了穩(wěn)固，保證桁架順利安裝，如圖 7 所示。

圖7 拱式門架臨時(shí)撐桿示意圖（單位：mm）

2.3 橋面板焊接

2.3.1 橋面板焊接工藝流程

鋼桁架橫梁及小縱梁安裝焊接完成，開始鋪設(shè)橋面板單元。橋面板單元縱向由兩邊依次向跨中進(jìn)行安裝。橫向以道路中心線為基準(zhǔn)，向兩側(cè)安裝。

安裝時(shí)先焊接橋面板單元與橫梁之間的角接焊縫，再焊接橋面板單元間的縱向?qū)雍缚p，橫向焊縫待全部橋面板鋪設(shè)完成后，由跨中向兩邊焊接，以小樁號(hào)0 # 橋面板安裝為例。

1）小樁號(hào)側(cè)橫梁及縱梁安裝完成；

2）第一塊橋面板單元鋪設(shè)（共 7 塊板單元）；

3）焊接第一塊橋面板單元與縱橫梁之間的焊縫（共安排 7 個(gè)焊工，先焊接橫梁與橋面板角焊縫，再焊接縱梁與橋面板焊縫）；

4）焊接橋面板單元之間的縱向焊縫（共安排 2 個(gè)焊工，從面板中間開始對(duì)稱施焊）；

5）焊接橋面板單元之間的縱向焊縫（共安排 2 個(gè)焊工，從面板中間開始對(duì)稱施焊），同時(shí)安裝下一節(jié)段的橋面板單元；

6）焊接橋面板單元之間的縱向焊縫，同時(shí)安裝下一節(jié)段的橋面板單元焊縫，共安排 4 個(gè)焊工，從面板中間開始對(duì)稱施焊；

7）焊接橋面板單元之間的縱向焊縫，同時(shí)安裝下節(jié)段的橋面板單元焊縫，共安排 4 個(gè)焊工，從面板中間開始對(duì)稱施焊。

2.3.2 橋面板單元 U 肋連接

橋面板縱向 U 形肋間采用高強(qiáng)度螺栓連接，按孔群的 25 % 打定位沖釘微調(diào)接口，安裝其它孔位高強(qiáng)度螺栓并進(jìn)行初擰，再將沖釘處全部換上高強(qiáng)度螺栓并初擰、復(fù)擰；再焊接橋面板對(duì)接焊縫。施工中應(yīng)注意：

1）螺栓安裝前，將栓孔內(nèi)異物清除干凈；

2）螺栓初擰應(yīng)從孔群中心向四周進(jìn)行；

3）高強(qiáng)度螺栓初擰扭矩為終擰扭矩的 50 %。橋面板工地接頭焊縫 CO2打底焊完成后，拆除碼板并自動(dòng)焊蓋面，探傷合格后，終擰高強(qiáng)度螺栓。

3 變形觀測(cè)及荷載試驗(yàn)

3.1 變形觀測(cè)

為檢驗(yàn)理論值與實(shí)際值的吻合度，指導(dǎo)施工正常進(jìn)行，施工中進(jìn)行了一系列觀測(cè)，包括下弦桿高程、上弦桿軸線以及橋塔偏位的監(jiān)測(cè)。

高程監(jiān)測(cè)采用精密水準(zhǔn)儀及銦鋼尺，要求公里往返測(cè)量誤差≤ 1 mm。軸線及中塔偏位采用全站儀，要求測(cè)距精度高于 1 mm+1 ppm，測(cè)角精度高于 0.5”。測(cè)試方向由小樁號(hào)往大樁號(hào)（左→右），橫向按照 A 軸、B 軸分布，測(cè)試結(jié)果如圖 8、圖 9 所示。

圖8 上弦桿實(shí)測(cè)值與理論值對(duì)比圖

圖9 下弦桿實(shí)測(cè)值與理論值對(duì)比圖

根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)變化，符合施工進(jìn)度及施工工況，沉降值整體變化較小，最大觀測(cè)沉降值為 A12 和 B13-1點(diǎn)均為 11 mm。根據(jù)上、下弦桿線型觀測(cè)數(shù)值變化，符合施工工況，線型整體平滑、順暢，滿足要求。

3.2 荷載試驗(yàn)

荷載試驗(yàn)是檢測(cè)成橋質(zhì)量的重要手段，通過模擬橋跨主體結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際受力狀態(tài)，測(cè)試橋跨結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能［3］，檢驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度是否滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，評(píng)估實(shí)際結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能。

3.2.1 靜荷載試驗(yàn)

本次靜力荷載試驗(yàn)采用 38 t 加載車，軸距、輪距與設(shè)計(jì)荷載較為接近，分 3 級(jí)逐步加載。靜荷載試驗(yàn)結(jié)論如下所述。

1）加載效率。主橋靜力荷載試驗(yàn)效率介于0.88～1.03，表明試驗(yàn)荷載所產(chǎn)生的最不利效應(yīng)反映了設(shè)計(jì)規(guī)范基本可變荷載效應(yīng)的特征。

2）撓度測(cè)試。各工況作用下，主橋?qū)崪y(cè)撓度校驗(yàn)系數(shù)和縱橋向變形校驗(yàn)系數(shù)介于 0.75～0.96，實(shí)測(cè)撓度均＜計(jì)算值。卸載后，測(cè)試截面測(cè)點(diǎn)的最大相對(duì)殘余變形＜20 %，表明橋梁結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)要求，且結(jié)構(gòu)控制截面在試驗(yàn)過程中接近彈性工作狀態(tài)。

3）應(yīng)力（應(yīng)變）測(cè)試。各工況作用下，主橋各個(gè)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)應(yīng)力校驗(yàn)介于 0.77～0.90，實(shí)測(cè)值小于計(jì)算值，實(shí)測(cè)的最大相對(duì)殘余應(yīng)力＜ 20 %，表明結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計(jì)要求，且結(jié)構(gòu)接近彈性狀態(tài)。

3.2.2 動(dòng)荷載試驗(yàn)

本次動(dòng)荷載采用脈動(dòng)試驗(yàn)和激勵(lì)試驗(yàn)。采用脈動(dòng)法進(jìn)行自振測(cè)試，由國(guó)家地震局工程力學(xué)研究所研制生產(chǎn) 941B 速度傳感器作拾振器，采用東方所 INV3062 智能信號(hào)采集處理分析儀作采集器。激勵(lì)試驗(yàn)沖擊系數(shù)計(jì)算采用動(dòng)應(yīng)變和動(dòng)撓度的時(shí)程曲線計(jì)算。其實(shí)測(cè)振型與理論振型如圖 10、圖 11 所示。動(dòng)荷載試驗(yàn)結(jié)論如下所述。

圖10 實(shí)測(cè)振型圖

圖11 理論振型圖

1）由模態(tài)試驗(yàn)實(shí)測(cè)各階頻率和理論計(jì)算值對(duì)比可以看出，實(shí)測(cè)自振頻率值略大于計(jì)算值，表明結(jié)構(gòu)的整體剛度較大，滿足設(shè)計(jì)要求。

2）主橋一階自振頻率實(shí)測(cè)值 1.578 Hz，在不同速度勻速跑車作用下，主橋?qū)崪y(cè)最大沖擊系數(shù)為 0.058（30 km/h），根據(jù)實(shí)測(cè)基頻所得計(jì)算沖擊系數(shù)為 0.065，實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)略小，表明正常行駛下動(dòng)荷載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊較小。

4 結(jié)語

目前，鋼桁架橋梁在國(guó)內(nèi)應(yīng)用非常廣泛，橋型多樣且施工工藝及方法紛呈。本文以浦云路大橋?yàn)槔芯苛耸┕ぶ械闹饕ば蚣百|(zhì)量控制措施，并通過沉降觀測(cè)及動(dòng)靜荷載試驗(yàn)對(duì)成橋質(zhì)量進(jìn)行了驗(yàn)證，取得較好效果，為今后同類鋼桁架橋梁的工程建設(shè)提供一定的參考借鑒。