大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工技术分析

宋发焕

（上饶市玉山公路事业发展中心，江西 玉山 334700）

0 引言

1 大跨度梁拱组合钢结构桥梁工程及施工难点

1.1 工程概况

本文以某项工程为例，该桥梁工程位于当地科技城附近，把控着城市出入通道，通过采用梁拱组合钢结构桥梁设计方式，促进科技城发展与建设。从整体设计来看，整体桥梁设计总长度达到216m，桥面宽度达到45m，桥梁总高为2.5m，桥梁总跨度约为185m，并附带有单箱六室箱梁。该工程项目总跨度较大，要考虑梁模板支撑结构受力性能，在建设材料选择中择用Q345qD 型号的钢材。其中，钢拱跨度与桥梁总跨度保持一致水准，桥面与桥顶高度差值为50m，为两个抛物线相交，在桥面下形成V 形墩，形成对称模式。另外，在桥拱设计过程中，在其表面总共安置了38 个吊杆，排列为19 排，每排吊杆数量为2 个，采用锚式固定法对钢结构横梁间的连接处进行加固处理。

1.2 施工难点分析

第一，该桥梁工程项目总长度为216m，跨度高达185m，加之桥面整体宽度较大，因此属于大跨度桥梁工程。在工程建设中，既要保证其结构安全、线条流畅，更要对桥梁拱脚进行精细设计，合理把控钢箱梁的设计、制造、运输及安装等环节，确保工序衔接有序、紧密，施工质量达到工程建设标准。

第二，该工程项目中钢梁箱内部所涉及的构件品种多样且数量较多，如隔板、腹板及剪力钉等，各构件错综交织，组合成多种封闭式的独立空间布局，并且各隔板间的连接工艺选择熔透焊接法，对整体组装工艺要求更高，进一步提高了施工难度，不利于对构件位置进行控制。

第三，该工程项目横跨整条河流，钢横梁及钢拱跨度较大，其中桥面与钢拱间距达到46m，河床与钢箱梁高度差达到8m，对桥梁工程项目中的钢支撑体系要求较高，因此要保障支撑的高性能和稳定性。

第四，该工程项目的钢拱结构采用双向扭曲形式，对各环节中的构件安装定位的精准度提出了更高的要求。在实际施工过程中，需要对每一施工区域的桥梁结构位置进行详细核对，一定程度上增加了工程作业量及施工难度[1]。

2 大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工技术要点分析

2.1 钢梁结构优化

在该桥梁工程项目中，由于使用的单体构件尺寸较大，钢结构断面规格较高，难以将整体运输到施工现场，故而结合设计图纸对其进行分段处理。主桥拱脚处的长度可达21m，宽度为45m，主要结构为钢箱拱脚样式，一定程度上增加了分段作业的施工难度。在钢梁结构施工中，应对构件制造、运输及安装等多方面进行全要素监管，避免十字缝等病害症状发生，并且统筹协调好各段间的面板及底板的布局设置，实现钢拱桥与拱脚间的合理分段。

在大跨度桥梁工程长度设计中，节段类型丰富且数量较多，仅仅是钢横梁整体就划分为80 个标准段，包含了合龙段、结合段及拱脚段。对合龙段而言，预留了足够的余量用于制作期中的宽度方面，待两侧钢梁安装、焊接完成后，需要结合大跨度桥梁实际情况来确定焊接收缩，实施针对性控制措施，通过分段施工，逐层控制，确保该段合龙规格及安装精度，提高施工质量。对拱脚段而言，要立足该段长度层面对其长宽方面及10 个制作端进行全面考虑。另外，各段间连接工艺选用Z 形连接法，确保U 型肋与加劲板间隔距离达到20cm。

2.2 钢箱梁施工工艺

2.2.1 结构建模

设计人员利用计算机系统，将所掌握的钢箱梁有关参数配置输入专业软件中，通过BIM 三维建模完成钢箱梁的模型设定，如图1所示。接着，便可仿真模拟钢箱梁的组装过程，对结合动态演练数据展开分析，明确合理可行的钢箱梁组装及焊接工艺流程。同时，在设定分段高度及位置时，需要对运输过程及焊接工艺等相关要求进行全面考量，避免焊接缝隙过于集中或无法焊接情况发生。

1.1.1 入组标准 脑瘫组采用2014年1月-2016年12月在本院住院治疗的100例脑瘫早产患儿为研究对象；对照组采用非脑瘫早产患儿100例为研究对象。

图1 钢箱梁三维建模

2.2.2 焊接作业

焊接施工流程涉及构件组装，如十字肋、模板、隔板等的安装，还包括焊接处理，如模板之间、隔板与顶底板、竖隔板等连接处焊接。在施工过程中，应按照要求先将底板、腹板等基础材料安装到位，接着对十字肋、底板等连接处进行焊接，再利用隔板进行隔断处理，形成一个个封闭空间。通过对拱脚内侧腹板进行安装，并对两侧栓钉及隔板进行焊接处理，使其具有完整性。

组装焊接工艺具体要求如下：一是组装时需要临时增设支撑，用于维持腹板、顶底板等部位的结构稳定性，要做好准备工作，通过应用全站仪设备，在钢箱梁底板处一侧打点。二是安装时要对封闭空间进行检测，确保其密闭性，便于开展焊接作业，待工序完成后，对焊接作业质量进行检验，确认无误后进行密闭安装。三是安装时精确控制横隔板断开位置，伸出20cm，确保焊接作业稳定性，避免隔板受损问题发生，并且焊接后，采取自下而上顺序安装拱脚内侧栓钉，保障操作的有序性[2]。

2.3 支撑体系施工

该工程项目的支撑体系涵盖桥下、桥上两个部分。桥下部分选用钢管组合柱群结构形式，材料规格为Φ63cm 的钢管，每4 根或8 根形成一个单元，间距控制在3.7m×4m，高程控制在7m。在钢柱间安置槽钢和角钢起到支撑作用，保证结构稳定性，钢柱顶端安置双排工字钢，并在梁上安装砂箱。桥上部分选用分段设置方式，拱段为8m 一段，从拱脚至中线共10段，经计量该工程共38 段拱段、4 段拱脚，其中桥面至拱顶端最大差值为50.4m，由拱脚位置向中心靠拢。拱脚和GL5-5 选用Φ63cm 的钢管，拱肋和GL10 到GL5 选用盘扣式钢管支架。待上述结构安装完成后，便可进行焊接施工。

为了进一步提高钢管柱结构的稳定性，凡是彼此水平方向的槽钢均选用25a 规格，并保持垂直方向间距控制在4m。对于竖向斜拉撑而言，选用L100×8 规格的角钢，每隔12m 距离依次安装水平剪刀撑，在钢管顶部位置安置同规格剪刀撑。水平方向的拉撑槽钢及斜拉撑角钢，选用焊接法将其与钢管进行焊接缝合，控制好焊接的高度，数值不大于6mm 即可。钢管顶端横桥向布置并排I30a 工字钢，每排3 个，使其与钢管顶部焊接为一体，并在工字钢顶端放置砂箱，接着在同水平方向安装相同规格的工字钢，再在该结构上方纵向安置2 组4 个并排罗列的I30a 工字钢。除此之外，需要在工字钢的上沿位置设置短管钢，使其与工字钢等构件共同组成完整的板凳形式桁架，经过检查后，该桁架结构无异常反应，在上端放置用于上接口的砂箱[3]。

2.4 吊装施工工艺

根据钢横梁体自身重量、规格尺寸等方面情况，合理配置起吊机械设备，该桥梁工程项目选用型号为GKE2500-250t 履带吊机设备，其中标准段1 台设备，拱脚段和钢混段各自采用2 台同规格设备。开展协同吊装作业中，设备操作人员要密切联系、协同配合，听从指挥，切实提高吊装施工作业的质量和效率，作业流程自底部支架处起，逐渐向拱脚段、标准段、钢混段、合龙段、钢拱支撑、钢拱及支撑去除的顺序推进。在现场施工前期，需要利用水平仪和全站仪对吊装方案及支撑体系进行联合检测，及时掌握整个钢箱梁的轴线、标高等，倘若实际测量结果与设计要求的偏差超过工程要求范围，需要立即采取纠偏措施，消除偏差影响，直至各阶段吊装施工工序完成，应对各项检测数据进行整合留存，为后续质量检测提供数据依据。

3 大跨度梁拱组合钢结构桥梁工程质量保障措施

3.1 施工前期质量控制

第一，明确组织结构。在桥梁工程建设前要提前做好相关工作，通过对施工现场进行实地考察，确定该地地形地貌、气候特征、水文条件等，将搜集到的数据信息进行系统化分析，制定桥梁工程项目管理组织结构。第二，准入配置管理。相比其他桥梁工程，大跨度桥梁所需工期时间更长，工序工艺更为复杂，需要配备大量施工人员。这时就要做好人员准入管理，避免因相关人员专业技能较差而影响工程建设质量。同时，通过审查施工人员证件、培训特殊作业人员技能、合理配置各工序施工人员等方法，保障桥梁工程建设质量。第三，施工图纸会审。大跨度桥梁工程设计图纸在工程建设中至关重要，决定着施工质量、工序是否能达到工程建设标准。因此，建设单位要组织开展一场由多方部门共同参与的会议，对设计图纸进行会审，及时发现图纸中的缺陷、漏洞等，保障图纸的可行性、合理性。同时，还要对图纸中涉及的大跨度梁拱组合钢结构桥梁中的施工难点、施工技术、流程工艺等进行全面分析，有效保证其符合工程质量建设要求。第四，制定施工方案。结合桥梁工程性能需求、技术特点、设计标准等明确施工目标，制定出大跨度桥梁工程的方案计划和质量指标，并要做好施工技术交底工作，落实好责任划分制度，保障工程施工顺利开展。

3.2 施工阶段控制管理

第一，施工技术管理。大跨度桥梁工程应落实技术管理责任制，保障施工过程中每一道工序都有监理人员负责，加强这一过程的重视，及时对施工人员进行技术指导，解决桥梁工程施工难点，实现施工技术标准化。同时，优化施工设计图纸和方案，结合实际施工情况进行调整和细化，还要为技术部门提供资金支持，为施工阶段提供源源不断的新技术、新工艺，有效保障竣工后大跨度桥梁达到工程预期目标。第二，设备材料管理。在采购时要选择市场信誉高的供应厂商，确保采购的设备运行安全稳定，材料质量高性能优。在入场时根据所订购的设备、材料信息对其一一核对，对机械设备的精准度、施工材料的质量性能进行试验检测，做好日常维护和存放管理工作，倘若入场设备或材料的质量达不到工程建设标准，应及时联系供应厂商进行退换处理。同时，要加强材料出库管理，制定专人专岗制，确保每一种材料都有人员负责；制定限额领取制度，避免施工人员超额领取或过度浪费，进一步提高工程建设质量。第三，现场人员管理。一方面，提高施工人员的专业技能，通过定期开展培训教育活动，帮助施工人员提高自身职业技能，采取绩效考核的方式，构建出奖惩分明、职责明确的工作机制，提高工程建设质量和效率。另一方面，提高施工人员的安全意识，通过健全施工安全规章制度，落实责任划分制度，增强施工人员对违规操作、不规范技术等方面认知，提高人员的自我保护意识[4]。

3.3 竣工阶段质量把控

一方面，明确验收责任。在大跨度桥梁工程竣工前，邀请具有质量检测资质的单位对工程整体情况进行质检，建设单位要根据工程前期施工合同条款、施工设计方案等进行质量验收会审。另一方面，检查工程质量。应对桥梁工程项目涉及的相关资料进行收集和整理，对工程建设质量进行自检，初步确认无误后再邀请检测单位进行检查。相关部门应当按照验收标准，严格检测大跨度桥梁工程整体质量，如若发现质量存在安全隐患，责令建设单位进行处理，避免桥梁工程质量缺陷对后续使用造成影响。

4 结语

综上所述，大跨度梁拱组合钢结构桥梁已成为现代化桥梁工程的典型代表。虽然具有稳定性高、耐久性好等优点，但其工序组成较为复杂且施工技术水准要求较高。因此，需要结合自身的施工技术水平，合理配置施工人员，做好各项工序交叉协同作业，强化工程质量检测控制，切实提高工程项目的施工水平，进而构建出高品质的大跨度梁拱组合钢结构桥梁工程项目。