大跨度钢桁架拱桥施工技术研究

雷勇

【摘要】本文从钢拱桥结构的特点入手，介绍了适宜钢桁架拱桥的几种施工方法，并说明了几种施工方法在工程中的结合运用，总结了施工过程中的关键问题及其应采取措施，对大跨度钢桁架拱桥施工控制问题进行了分析，供同行参考。

【关键词】钢桁架拱桥；桥梁施工；施工技术；

引 言

近年来，迫于我国经济的快速发展和城市立体景观发展的需要，修建跨江桥梁选用钢桁架拱桥被广泛应用，钢桁架拱桥跨越能力强、承压能力高和外形刚健稳固，大跨度的钢桁架拱桥必然随着我国交通建设的迅速发展而得到更快的发展。

一、钢拱桥结构的特点分析

（一）经济性能良好

能个节间杆件都能根据受力大小而灵活改变截面和钢种，大大降低了建设成本，并且加快了施工速度，使工期缩短，桁架结构和网架相比，省下了弦纵向杆件和网架的球节点。杆件多为承受轴向力构件，能充分发挥材料的力学性能。

（二）可以单独安装，施工方便

桁架拱桥的单根杆件相对较轻，不需要大型的起吊设备，施工迅速，便于施工高工作业。同砖石，混凝土，木材相比，在受力相同情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。

（三）建筑与结构的设计与功能一体化，使建筑更富有功能化

在钢结构桁架桥中，桥型雄伟壮观，外形轮廓柔和，与周边景观易于协调搭配，能够体现现代工业化的风貌。

二、大跨度钢结构桁架桥的施工工艺

施工方案的选择主要取决于结构形式。在实际工程中，由于受结构设计特点、桥型布置、自然条件等因素制约，有时需要几种吊装方案结合操作。以下是几种常用的施工方法。

（一） 行走吊机架设法

此种方法具有提升、变幅、回转、底盘调平、整机前移及锚固的功能。起重机在钢桁拱上架梁时，上底盘能够随拱顶坡度变化保持水平状态，起吊安装时稳定性好，利于构件的准确定位和安装。

（二）浮吊架设法

在河上或海上架设长大桥时，经常会使用到这一方法，在岸边将整孔桥梁组拼好，然后用浮吊将其吊起，并将浮吊拖曳航运至桥位，将梁在桥台、桥墩上架设就位。此种方法可以避免大量高空作业。而且对桥址的地形条件和天气状况要求也较高。

（三）有支架架设法

此种方法使施工难度减小，结构受力更加明确。适用于小型的跨径钢桁架拱桥，天津国泰桥和重庆朝天门大桥都采用了这种方法。大跨径的钢桁架拱桥在其边跨也可以采用临时支墩进行施工，这种方法可以缩小边孔的悬臂长度，改善结构的受力。

（四）悬臂架设法

这是钢拱桥最常用的一种方法，首先在两边搭设临时支墩或临时支架，用斜拉索或斜拉粗钢筋将悬臂的拱肋拉住，从拱脚开始，逐渐向拱顶悬拼拱肋节段，直至全桥合拢，其特点是不受桥渡水文条件、通航、流水、墩高和季节的限制，而且其专用辅助结构和辅助设备费用较少。

（五）缆索吊装架设法

此种方法的特点是吊机安装、构件运输比较方便，安全可靠，适用于多种拼装方式，由桥两端向中间对称进行，水平运输、安装拱圈节段构件垂直起吊采用缆索吊机进行，在钢梁支点处设以临时塔架，在塔架顶用一对或两对钢索牵到塔架左右梁段的对称节点上，当钢梁伸臂到一定长度时，张拉钢索或起顶塔架，将钢梁悬出部分向上提起，借助钢索的斜拉力，使其安全前拼，此种方法对拱和梁的运输方式和地点限制少。

（六）斜拉扣挂架设法

此种方法经常采用于单孔的大跨度钢桁架拱桥，主要是用来改善结构的内力，如在广西邕宁邕江大桥（312m）施工中开发研究了千斤顶钢绞线斜拉扣挂法，该方法在设计和施工过程中都有一定的难度，在桁架悬拼架设过程中需要不断的调整索力，施工、监理的难度也有所增加。

三、施工技术要求

1.制造钢桁架的材料应符合设计图纸要求的钢种、规格等规定，并附出厂材质证明书。

2.钢材裁切边缘应整齐，无缺陷，比如毛刺、反口、缺肉等，裁切板件和型鋼的长度不能相差2mm，型钢剪切线与边缘垂直度不能小于1.5mm。

3.制成的孔应成正圆柱孔或方圆柱孔，孔缘无损伤不平，并保持光滑。

4.按图纸要求进行钢桥的焊接工作，并及时进行检查，确保焊接的质量，对于不合格的接缝要及时处理，尽快进行补强措施，按规范要求来清理处理后的焊缝。

5.钢桁架构件成品经检验符合要求后，应进行钢桁架试装，试装时，每拼完一个单元，应检查和调整几何尺寸，然后再进行下一单元试装，以免试装完后难于调整。

6.试装结束后，按图纸要求进行组装，确保焊接质量符合要求。

7.在架设钢桁架桥前，需先对桥台高程、尺寸、中心线进行复制，在进水塔和混凝土达到28天的设计强度后再进行。

8.桁架弦杆、腰杆的节点板与杆件焊接处以节点中心为基准留企口且弦杆在不同节点处分别加放不同的焊接收缩余量，以控制焊接应力变形导致构件精度影响。

9.拼装钢桁架的标高应符合设计要求，如有间隙，需用M20水泥砂浆把支座底板与承垫之间的间隙垫实。

四、钢桁梁架设方法在桥梁施工中的应用

宜万铁路万州长江大桥（如上图）

此桥位于三峡库区的万州区城区边缘，全长1106.3米，是目前国内跨度最大的铁路桥梁，也是目前世界上同类型跨度最大的铁路拱桥。大桥主桥采用（168+360+168）米三跨单拱连续钢桁梁新型结构，其中主跨为360米的刚性拱柔性梁的钢桁拱桥。

本桥正桥为190+552+190m三跨连续钢桁系杆拱桥，全长934.1m（包括端纵梁），主桥全宽36.5m，桁宽29m，两侧边跨为变桁高平弦桁梁，中跨为刚性拱柔性梁的钢桁系杆拱。拱顶至中间支点高度为142m，拱肋下弦采用二次抛物线，矢高128m，矢跨比1/4.3125；拱肋上弦采用二次抛物线，并于边跨上弦之间采用R=700m的圆曲线进行过渡，主桁采用变高度的“N”形桁式，钢桁拱肋跨中桁高14m，中间支点处桁高73.13m，边支点处桁高11.83m。全桥采用变节间布置，共有12m、14m、16m等三种节间形式，其中，边跨节间布置为8×12m+14m+5×16m，中跨节间布置为5×16m+2×14m+28×12m+2×14m+5×16m，中跨布置有上下两层系杆，竖向间距11.83m，上层系杆采用“H”形断面，下层系杆构造采用“王”形断面和体外预应力索，钢结构系杆顶部与拱肋下弦节点相连接，下层体外预应力索锚固于节点端部。

结 语

尽管钢桁架拱桥也有自身的缺点和局限，但在如今依然是一种很有竞争力的方案，随着实践的积累，钢桁架拱桥的设计理论和施工方法也将趋于完善，跨越能力也会不断提高，相信在以后会有越来越多的方案倾向于这种桥型。

参考文献

[1]刘锋.浅谈钢筋混凝土刚架拱桥施工技术[J].中国高新技术企业，2009.

[2]中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范.北京：人民交通出版社，2004.

[3]公路桥涵施工技术规范[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4]贾建平.京沪高铁大跨度钢箱拱桥转体施工控制分析[J].价值工程，2011