大跨径变高度连续钢桁梁水上施工技术

（中建二局土木工程集团有限公司，北京 100071）

1 工程概况

武汉滠水河钢桁梁景观桥主桥全长324m，桥面全宽6.96m，采用变高度、变截面连续钢桁架结构形式，跨径布置为12（悬臂）+40+60+100+60+40+12（悬臂）m，全桥设6 个桥墩，其中0#和5#墩位常年处于水位以上，1#和4#墩位距离河水较近，雨期淹没于水中，枯水期时处于水位以上，2#、3#墩在河道内，处于常水位以下，如图1 所示。

图1 武汉滠水河景观桥工程分段示意图

主梁采用变截面连续钢桁架梁结构，全焊接结构，材质为Q345qD，两片桁架，三角形桁式，桁架平弦部分及跨中位置桁高6.0m，中墩位置桁高18.0m，桁高变化区段采用二次抛物线，桁架节间长度5.0～7.0m，其中悬臂段节间长度6.0m，中墩两侧各28m 范围节间长度7.0m，其余节间长度6.0m，桥面采用正交异型整体式桥面，主梁断面全宽6.96m，桁内侧净宽6.0m，单片桁架宽度0.48m。主梁各杆件之间通过节点板焊接连接。主梁上下弦杆及中墩处立柱采用箱型断面，竖杆斜杆上平联及中墩处桥门架杆件均采用H 型断面。

2 施工重难点分析

2.1 临时支撑体系稳定性及强度控制

临时胎架与下部管桩分开施工，临时胎架的安装过程及安装质量对后续桥梁施工有直接影响，因此，在临时支撑安装前，需对现场进行考察和测量，并对支撑架桩基进行安装前计算分析，确保受力稳定。同时，水上施工必然会受到汛期影响，故而钢桁梁桥现场安装所用临时支架的稳定性及其强度直接影响其安装精度和结构安全，所以临时支架的强度及稳定性作为控制重点。可在支撑架安装完成后，进行架体试压，观察地基的稳定性、地基的沉降、支架的实际稳定性、支架的实际弹性变形、消除支撑架的非弹性变形，确保后续安装的精度。

2.2 水上作业安全防护

针对该桥水上施工的特点，需进行水上与陆地的对比分析，从桥梁构件的吊装、焊接和检测等各个环节全方位考虑，在危险部位设置兜网，配置安全钢丝绳，设置安全行走通道，配置救生衣，做好各项水上安全工作的技术交底，确保操作人员的人身安全。

2.3 高空作业安全防护

桥梁桁架均为高空焊接，因此操作人员行走和焊接安全防护尤为重要。施工前需合理分段，减少高空焊接节点数量，同时还应统计高空焊接数量，做好高空安全爬梯和操作平台的搭设位置和尺寸设计，设置好防坠措施和安全钢丝绳，做好方案交底。

2.4 临时操作平台和通道的搭设

针对桥梁支撑架较多的特点，设计专门的旋转挂架，可以很好地避免支撑架或桥墩阻挡；针对栈桥和桥梁支架之间间距和高差，结合人体工程学，可设计简单易行的行走通道；在钢横梁安装时，考虑行走通道绕过下弦杆节点，在节点外侧搭设行走平台。

3 施工部署及施工流程

3.1 施工区域划分

从节约工期考虑，以桥中心线为分界线，将钢桁梁景观桥分为2 个施工区域，西岸施工区设置一块钢结构堆场和一块拼装场地，选用1 台25t汽车起重机作为拼装设备，另选用1 台50t 汽车起重机和1 台75t 履带起重机作为吊装设备，利用钢栈桥作为施工平台，从边跨往跨中方向依次交替施工。

3.2 施工部署

根据结构设计特点，综合考虑构件加工、构件运输、现场安装等情况，将本桥以下弦杆接缝为基准共分为27 个节段，单个节段又划分为上弦杆、下弦杆、腹杆、桥面板、横梁、风撑等几类构件，分别从东西两岸相对施工。

3.3 总体施工流程

汽车起重机利用钢栈桥安装临时支撑胎架及桥墩支座→履带起重机和汽车起重机安装西侧边跨构件→安装西侧次跨构件→按顺序依次交替安装西侧中跨构件→同理安装东侧构件→跨中合龙→桥两端梯道架设→全桥焊接、补涂完成后拆除胎架，钢结构施工完毕。

3.4 局部施工流程

单跨桥梁安装顺序依次为：下弦杆→横梁→桥面板→竖腹杆→上弦杆→斜腹杆→风撑→桥门架，其中较重的下弦杆、上弦杆采用75t 履带起重机吊装，其余构件采用50t 汽车起重机吊装。

4 关键构件吊装施工工艺

4.1 竖腹杆与弦杆的吊装工艺

竖腹杆采用50t 汽车起重机吊装，竖腹杆与上下弦杆连接均采用临时连接板临时固定，对于长度超过8m 的竖腹杆构件，除了临时连接板之外，再往桥两侧方向另行增设两道斜撑，每道斜撑与桥面呈60°，斜撑采用L100×10 的角钢。对于长度超过10m 的竖腹杆构件，采取分段制作和分段吊装的安装方式。如图2。

图2 竖腹杆与上弦杆吊装示意图

4.2 斜腹杆吊装工艺

散装斜腹杆上部吊点解钩操作，可采用吊装前已搭设好的脚手架作为操作平台使用（如图3、4 所示），斜腹杆的吊装需针对不同的杆件长度来决定具体的吊装方式。

图3 斜腹杆吊装示意图

1）杆件长度＜10m 的斜腹杆吊装 在起吊前固定钢丝绳的过程中，对位置较低一侧的钢丝绳，其每根钢丝绳通过手拉葫芦进行连接，以保证在吊装过程中能及时通过葫芦调整杆件角度。

图4 斜腹杆现场吊装施工图

2）杆件长度≥10m 的斜腹杆吊装 在起吊前固定钢丝绳的过程中，在两侧的钢丝绳，其每根钢丝绳通过手拉葫芦进行连接，以保证在吊装过程中能及时通过葫芦调整杆件角度并且能够始终使三根钢丝绳处于受力状态，减小可能发生的竖向变形。斜腹杆采用50t 汽车起重机或75t 履带起重机吊装，吊装顺序为从栈桥外一侧向栈桥侧进行，临时连接方式与竖腹杆连接方式相同。

4.3 中墩立柱的吊装工艺

中墩立柱长度约18m，采取分段制作，分段吊装的安装方式。使用50t 汽车起重机在栈桥上进行吊装，所采取的连接形式及操作平台的布设与竖腹杆一致，连接耳板及夹板的布设位于箱型四面，中墩立柱箱型杆件对接，如图5 所示。

图5 中墩立柱箱型杆件对接示意图

5 钢构件焊接

5.1 焊接顺序

根据先焊长焊缝，后焊短焊缝，先焊熔敷量大的焊缝，后焊熔敷量小的焊缝的原则，制定现场的焊接顺序。

桥面部分需待下弦杆与横梁、桥面板装配完成后开始焊接，桥上部分则需先将腹杆、上弦杆、风撑装配完成后再开始焊接。

5.2 焊接操作平台

1）钢结构上部构件对接焊接作业平台 此桥为变高度、变截面的钢桁梁桥，所以上部构件焊接作业操作平台采用移动式脚手架进行，脚手架的高度随上弦杆线性而调整，此方式既简单又便捷。可为上弦杆与上弦杆、上弦杆与风撑、上弦杆与腹杆等部位的对接焊缝焊接作业提供需要。

2）钢结构下部构件对接焊接作业平台 为满足横梁与桥面板之间的焊缝焊接作业，制作若干台可移动的悬挂小车。利用悬挑原理，使小车悬挂在下弦杆上面，在有效的作业范围内移动，两边各设置一台，当一节焊缝施工完成后，由起重机将其移动到下一节。

6 临时胎架安装与拆除

6.1 临时胎架安装

根据项目实际情况，设置格构式临时胎架26个，胎架落于下部钢管桩上。胎架高10m，平面尺寸6480mm×2000mm，对于不同标高的桥梁下弦杆通过调节管调节支撑标高，钢管桩由四根P630×8钢桩组成，桩顶标高+25m，如图6所示。

图6 临时胎架安装示意图

6.2 临时胎架拆除

待桥梁结构完成整体卸载后，便可进行临时支撑措施的拆除。临时支撑措施拆除时，由于桥梁结构已安装完成，起重机无法从桥梁上方对临时支撑措施进行拆除。所以在拆除临时支撑措施时，先将每榀胎架短向方向的所有连接全部打开，再利用50t 汽车起重机吊住单片片体中轴以上，然后再将片体下部进行斜切处理，让胎架片体顺势下滑并旋转，最后将胎架吊出并堆放至指定区域。

7 结语

大跨径变高度连续钢桁梁水上施工相比陆上施工作业受到更多限制性因素的影响，且水上高空作业也具有较大的危险性和不确定性，具有较大的实施困难和施工风险，上文所述的施工方法经过实践证明可确保水上连续钢桁梁桥的施工质量、安全与效率，可为今后其他类似工程施工提供一定的参考。