胡小波

摘要 橋梁合龍施工質(zhì)量對(duì)橋梁整體質(zhì)量及后期運(yùn)營(yíng)安全具有重要影響。文章以某鋼系桿拱橋中跨合龍工程為依托，對(duì)兩種不同中跨合龍方案進(jìn)行比選。論述優(yōu)選方案的總體施工方法，建立橋梁有限元分析模型，探討主拱、剛性系桿合龍條件，對(duì)主拱、剛性系桿合龍工況進(jìn)行敏感性分析，實(shí)現(xiàn)主拱、剛性系桿無(wú)應(yīng)力合龍，對(duì)同類工程具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞 桁架系桿;拱橋合龍;施工控制;技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類號(hào) U441.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）13-0047-03

0 引言

中跨合龍是橋梁工程建設(shè)施工階段關(guān)鍵工序之一，實(shí)現(xiàn)桁架系桿拱橋主拱、系桿無(wú)應(yīng)力工況順利合攏，標(biāo)志著橋梁建設(shè)正式貫通[1]?；诮Y(jié)構(gòu)受力形式、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境、已有合攏條件等，選定適宜的合攏方案，是該施工環(huán)節(jié)的核心技術(shù)[3]。文章將研究分析桁架系桿拱橋合龍施工控制技術(shù)，具有重要的工程參考價(jià)值。

1 工程概況

某橋梁工程，主橋?yàn)槿纾?90+552+19）m連續(xù)中承式鋼系桿拱橋，采用雙層橋面設(shè)計(jì)，橋面寬36 m，上層橋面中間為雙向6車道，兩側(cè)為人行道;下層橋面中間為雙線城軌，兩側(cè)為兩個(gè)單向車道。

2 中跨合龍方案比選

主橋鋼桁架，由架梁吊機(jī)從兩岸向跨中懸臂吊裝，中跨鋼梁合龍有同步合龍、異步合龍兩種方式，布置圖分別見(jiàn)圖1、圖2。

（1）同步合龍：將中跨桁拱、鋼系桿同步懸臂安裝至中跨合龍，跨中懸臂端自重、全橋壓重較大，懸臂吊裝期間，最大傾覆力達(dá)570 000 t/（m·桁），懸臂抗風(fēng)性能、穩(wěn)定性較差，施工風(fēng)險(xiǎn)較高;主桁扣索索力不易控制，施工難度大，且施工控制桿件數(shù)量多，鋼材用量大。

（2）異步合龍：先將桁拱懸臂安裝至跨中合龍，根據(jù)中跨實(shí)際條件，合理設(shè)計(jì)臨時(shí)系桿拱，再進(jìn)行鋼系桿合龍;中跨懸臂端自重、全橋壓重較小，懸臂安裝期間，懸臂受自重影響位移較小，最大傾覆力僅為418 000 t/（m·桁），遠(yuǎn)小于同步合龍方案，懸臂抗風(fēng)性能、穩(wěn)定性較高，施工風(fēng)險(xiǎn)較低;主桁扣索僅需兩對(duì)，索力控制相對(duì)簡(jiǎn)單，施工難度適中。

（3）綜上分析，異步合龍方案，可顯著提高懸臂抗風(fēng)性、穩(wěn)定性，降低施工風(fēng)險(xiǎn);主桁扣索、控制桿件更少，控制難度較小，施工難度較低，經(jīng)濟(jì)性較高，故該工程選擇異步合龍方案。

（單位：mm）

3 總體施工方法

（1）主橋鋼桁梁采用“先邊跨，后中跨”的架設(shè)施工方案;邊跨桁梁架設(shè)施工期間，設(shè)置3個(gè)臨時(shí)墩;1、2號(hào)桁梁采用吊裝安裝，架設(shè)設(shè)備采用1 000 t·m塔吊;剩余桁梁架采用懸臂吊裝安裝，設(shè)備采用2 100 t·m爬行架梁吊機(jī)。

（2）主桁鋼梁架設(shè)施工過(guò)程中，根據(jù)鋼梁架設(shè)產(chǎn)生的傾覆力矩大小，合理配置邊支點(diǎn)附近壓重，確保鋼梁受力平衡;邊跨鋼梁架設(shè)施工完畢后，將3個(gè)施工期間設(shè)置的臨時(shí)輔助墩依次脫空。

（3）中跨架設(shè)施工，采用“先拱后梁”方案，施工設(shè)備為大型斜拉扣掛系統(tǒng)。

4 計(jì)算模型概況

以施工圖紙標(biāo)定的構(gòu)件尺寸、材料為依據(jù)，利用有限元模型中梁、桿、索單元，建立橋梁主橋數(shù)值模型。

通過(guò)數(shù)值模型，對(duì)合龍口工況進(jìn)行敏感性分析，設(shè)計(jì)合龍施工技術(shù)方案;根據(jù)實(shí)測(cè)值與理論值偏差，調(diào)整、優(yōu)化合龍方案施工參數(shù)，確保主拱、剛性系桿實(shí)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力合龍。

5 主拱合龍控制技術(shù)

5.1 合龍分析

（1）施工過(guò)程中，采用改變邊支點(diǎn)、中支點(diǎn)相對(duì)高差的方式，調(diào)整跨中鋼梁彎矩、剪力、相對(duì)轉(zhuǎn)角，使主拱跨中達(dá)到無(wú)應(yīng)力合龍條件[3-4]，原理圖見(jiàn)圖3。

（2）合龍順序：下弦桁拱→上弦桁拱→斜桿→平聯(lián)。

5.2 合龍條件分析

（1）大橋的邊界條件：1）該橋梁僅北中支點(diǎn)一個(gè)支點(diǎn)點(diǎn)位采用固定球形鉸支座，且支座平面位置、高程已按設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)定;2）南邊、中支點(diǎn)及北邊支點(diǎn)處，均采用縱向活動(dòng)球形鉸支座設(shè)計(jì)，南中支座高程已按設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)定，支點(diǎn)縱向可調(diào)，邊支點(diǎn)三向可調(diào)[5]。

（2）鋼梁架設(shè)初始位置：1）通過(guò)將邊支點(diǎn)預(yù)降2.3 m的方式，使合龍口呈倒八字狀，先合龍下弦桁拱，再進(jìn)行上弦桁拱合龍，使桿件在合龍施工期間，處于受拉狀態(tài);2）根據(jù)合龍口偏差監(jiān)控分析，將南岸鋼梁向跨中預(yù)偏65 cm。

（3）通過(guò)合理設(shè)定橋梁邊界條件、鋼梁架設(shè)初始位置，為桁拱跨中無(wú)應(yīng)力合龍?zhí)峁┝擞欣麠l件。

5.3 合龍口誤差敏感性分析

（1）主拱合龍口誤差糾偏措施：1）通過(guò)抬升或降低邊支點(diǎn)高程的方式，調(diào)整合龍過(guò)程中產(chǎn)生的高程、轉(zhuǎn)角誤差;2）通過(guò)縱向頂推E15節(jié)點(diǎn)的方式，調(diào)整合龍過(guò)程中產(chǎn)生的縱向誤差;3）根據(jù)合龍口誤差大小、成因等，合理利用溫差、臨時(shí)設(shè)備調(diào)整誤差[6]。

（2）合龍施工前，依次架設(shè)每個(gè)節(jié)段，并在每個(gè)節(jié)段架設(shè)完畢后，測(cè)定主桁懸臂端節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)合龍口誤差進(jìn)行敏感性分析，為合龍方案選定、調(diào)整優(yōu)化提供支撐。

（3）降低南岸邊支點(diǎn)10 cm工況下，合龍口豎向誤差較大，表明合龍口豎向誤差對(duì)邊支點(diǎn)升降較為敏感，故可采用升降南岸邊支點(diǎn)的方式，對(duì)合龍口豎向誤差進(jìn)行調(diào)整糾偏，見(jiàn)表1。

（4）通過(guò)對(duì)E15節(jié)點(diǎn)（南中支點(diǎn)）施加2 000 kN水平頂推力，E15節(jié)點(diǎn)位移10.0 cm，合龍誤差9.8 cm，表明合龍口縱向誤差對(duì)E15節(jié)點(diǎn)位移敏感，故可通過(guò)水平頂推E15節(jié)點(diǎn)的方式，調(diào)整合龍口縱向誤差，見(jiàn)表2。

（5）結(jié)合實(shí)際工況，通過(guò)水平頂推南中支點(diǎn)的方式，雖然可以較好地調(diào)整合龍口縱向誤差，但由于合龍施工時(shí)，南岸豎向反力較大，且主桁拱尚未成型，水平頂推南中支點(diǎn)，易對(duì)主桁拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響，施工安全性難以保證，故應(yīng)優(yōu)先使用其他微調(diào)措施，采用其他微調(diào)措施，無(wú)法達(dá)到合成口縱向誤差調(diào)整目的時(shí)，再采用頂推南中支點(diǎn)調(diào)節(jié)。

（6）采用升降南岸邊支點(diǎn)的方式，不會(huì)對(duì)主桁拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響，且在調(diào)整豎向誤差時(shí)，有利于調(diào)整合龍口轉(zhuǎn)角，故可采用該措施調(diào)整合龍口豎向誤差。

5.4 主桁合龍時(shí)結(jié)構(gòu)物理參量情況

（1）合龍時(shí)主桁控制桿件應(yīng)力見(jiàn)表3：A10-A11桿件南、北兩岸理論應(yīng)力、實(shí)測(cè)應(yīng)力，E3-E4桿件南、北兩岸理論應(yīng)力均小于施工容許值，但E3-E4桿件南岸實(shí)測(cè)應(yīng)力略大于施工容許應(yīng)力值;經(jīng)調(diào)整南岸邊跨配重，E3-E4桿件應(yīng)力得到改善。

（2）合龍時(shí)索力情況見(jiàn)表4。1號(hào)邊跨、中跨，2號(hào)邊跨、中跨上下游索力理論值與實(shí)際值偏差、桁偏差均在5%以內(nèi)。

（3）上下游索力偏差、桁偏差均在控制范圍以內(nèi)，合龍口無(wú)強(qiáng)迫位移，表明主拱實(shí)現(xiàn)了無(wú)應(yīng)力合龍。

6 剛性系桿合龍控制技術(shù)

6.1 剛性系桿合龍條件

（1）在桁拱合龍后，中跨剛性系桿安裝施工前，通過(guò)安裝臨時(shí)系桿，并對(duì)其進(jìn)行張拉施工，使中跨桁拱形成系桿拱結(jié)構(gòu)。

（2）剛性系桿合同施工過(guò)程中，對(duì)合龍口產(chǎn)生的縱向位移，可通過(guò)調(diào)整臨時(shí)系桿索力的方式，或通過(guò)水平頂推南中支點(diǎn)的方式，對(duì)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行糾偏調(diào)整。

（3）合龍順序：上剛性系桿→下剛性系桿→輕軌平聯(lián)→輕軌縱聯(lián)。

6.2 剛性系桿合龍口誤差敏感性分析

（1）合龍口誤差糾偏措施：1）通過(guò)調(diào)整邊支點(diǎn)高程的方式，調(diào)整合龍口豎向誤差;2）通過(guò)調(diào)整臨時(shí)系桿索力、頂推E15節(jié)點(diǎn)的方式，調(diào)整縱向誤差;3）根據(jù)合龍口誤差大小、成因等，合理利用溫差、臨時(shí)設(shè)備調(diào)整誤差[7]。

（2）每完成兩節(jié)系桿安裝，進(jìn)行一次誤差檢測(cè)，通過(guò)對(duì)比實(shí)測(cè)值與理論值偏差，分析誤差敏感性，結(jié)合具體工況，采取合理糾偏措施。

6.3 實(shí)際合龍情況

（1）合龍實(shí)測(cè)誤差情況見(jiàn)表5。

（2）糾偏措施：1）縱向誤差，通過(guò)水平頂推E15節(jié)點(diǎn)糾偏，合龍口縮小約6.8 cm;2）豎向誤差，通過(guò)調(diào)整吊桿及抬升南邊支點(diǎn)糾偏，將南邊支點(diǎn)抬高11 cm;3）橫向誤差，通過(guò)擺動(dòng)橋面吊機(jī)力臂糾偏。

7 安全控制措施

（1）成立安全管控小組。在項(xiàng)目?jī)?nèi)成立專職安全管理工作的小組，各管理部門(mén)、各管理人員肩負(fù)管理范圍內(nèi)的安全管理“一崗雙責(zé)”，構(gòu)建“大安全”工作格局。同時(shí)，全面提升項(xiàng)目管理人員安全意識(shí)，多措并舉提升其安全管理水平，實(shí)現(xiàn)齊抓共管安全的工作局面。

（2）做好三級(jí)安全教育。目前一些項(xiàng)目三級(jí)安全教育流于形式，針對(duì)性不強(qiáng)，應(yīng)根據(jù)各工序、各工種的不同，差異化開(kāi)展安全教育，提升安全教育的實(shí)效性，凸顯安全教育效果;加強(qiáng)安全培訓(xùn)。目前項(xiàng)目一些管理人員專業(yè)受限，安全知識(shí)不足，受限于工作經(jīng)歷，對(duì)項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)不足，風(fēng)險(xiǎn)源動(dòng)態(tài)管理不佳。后續(xù)工作中，應(yīng)強(qiáng)化項(xiàng)目管理人員的安全理念，動(dòng)態(tài)管理風(fēng)險(xiǎn)源[8]。

（3）強(qiáng)化制度執(zhí)行。根據(jù)項(xiàng)目施工特點(diǎn)，制定并持續(xù)完善安全生產(chǎn)管理制度，強(qiáng)化制度執(zhí)行力，提升制度執(zhí)行的剛性，將安全生產(chǎn)管理制度落實(shí)落地，彰顯制度權(quán)威，提升制度思維，確保生產(chǎn)施工中按章操作，有效規(guī)避各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)。

8 結(jié)論

該文依托具體工程，研究了桁架系桿拱橋合龍施工控制技術(shù)，結(jié)論如下：

（1）主拱合龍口縱向誤差可采取水平頂推南岸中支點(diǎn)的糾偏措施;豎向誤差可采取升降南岸邊支點(diǎn)的糾偏措施。

（2）剛性系桿合龍口縱向誤差可通過(guò)水平頂推南岸中支點(diǎn)調(diào)整糾偏;豎向誤差可通過(guò)抬升南邊支點(diǎn)、調(diào)整吊桿糾偏;橫向誤差可通過(guò)擺動(dòng)橋面吊機(jī)力臂糾偏。

（3）工程建設(shè)施工階段，應(yīng)根據(jù)合龍口誤差敏感性分析情況、實(shí)際偏差情況等，結(jié)合合龍工況，在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、施工安全的前提下，合理選擇誤差糾偏措施，為無(wú)應(yīng)力合龍創(chuàng)造良好條件。

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