斜拉桁架桥施工技术探析

李晨晨

（邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054000）

0 引言

以桁架作为上部结构承重构件的桥梁被统称为桁架桥，斜拉桁架桥是此类桥梁中应用较为广泛的一种。在斜拉桁架桥施工中，桁架是关键工序，为加快施工速度，通常采取预制桁架，运至现场以吊装的方法就位。本文对斜拉桁架桥施工关键技术进行分析。

1 工程概况

某桥梁工程全长346.5m，该桥的设计荷载为汽车-20级，挂车-100级。主桥的中跨与边跨为预应力混凝土桁架式斜拉连续梁，引桥为简支箱梁，主墩采用的是墩梁固结的结构，为满足结构自由伸缩的需要，全桥共布设3道伸缩缝。

2 斜拉桁架桥施工技术

2.1 桁架预制

2.1.1 构件底座

（1）为使预制的构件满足标准的精度要求，应在预制场内依据1∶1的大样对构件放样，比对桁架杆件并做好标识。构件预制的过程中无需考虑预拱度，安装时，可以通过接缝设置预拱度，具体数值按吊装节段测量数据经计算后予以确定。放样时，可在预制场内选取固定点，以此作为坐标原点，构建平面坐标系，随后由专业的测量人员，利用全站仪在混凝土面板上测放出各个节点的坐标。测量过程中，为防止温差引起测量误差，应避开高温时段，选择上午气温较低时开展放样工作，用校验合格后的钢尺检查节点的间距，看是否与设计要求相符。当各节点的坐标测放完毕后，用墨线连接相邻节点，这样便可将用于杆件计算的轴线测放好，以备后续使用。

（2）桁架底座的制作精度与工程质量密切相关，所以确保精度达标尤为重要。墨线的粗细程度会对杆件的计算结果有所影响，因此，弹出的墨线粗细应不超过0.5mm[1]。为实现这一目标，可在测量放线时，将墨斗内拉出的墨线先空弹一下，降低线上含墨量，并避免在一根线上反复弹线，确保一次性弹好。

（3）制作杆件底座的过程中，应准备好相关的工具，包括钢尺、三角板、墨线等，以测放好的轴线为依据，将预制构件的尺寸线放出，随后建立临时高程系统，控制预制底座的顶面高程，使构件的计算轴线处于同一平面内。构件的构造线大样发出后，便可制作构件底座，先对构造线内的混凝土面板表面做凿毛处理，以使混凝土更好地接合。选用长短适中的木条，对底座镶边，并在中线上钉铁钉，使其穿过木条，根据测放好的构件边线安装固定。

（4）沿着预制构件底座长度方向，每间隔60cm布设一处底拉杆孔道，在木条上钻孔，从孔内将PVC管穿过，对底座混凝土浇筑前，用砂浆垫块对PVC管的中部支垫，确保其牢固，以免移位[2]。当底座混凝土的强度达到一定程度后，可对底座顶面进行打磨，使其光滑、平整。

2.1.2 预制构件

（1）材料的品质关系着桥梁整体质量，应严格控制材料的品质，制作钢筋前，检查材质证明书和试验室出具的抗弯、抗拉报告，所有资料齐全，方可下料加工。制作时，要确保加工精度与设计要求相符，接头严格按照规范标准焊接，以单面焊为主。应保证钢筋下料尺寸精确，预埋件质量与规范要求相符，位置准确无误。在特制的吊架下，绑扎主梁的钢筋骨架，以避免倾倒和扭曲问题的发生。用电焊的方法连接通长钢筋。保护层砂浆垫块要用强度高的混凝土制作，以C50为宜，形状要方正，通过绑扎的方法固定在钢筋上，使保护层的厚度达标。

（2）确保预埋件位置的准确性，特别是弦杆相连位置处的预埋角钢，在确认位置准确无误后，波纹管与弦杆的钢筋以焊接的方式相连。使用直径16mm的圆钢制作定位标志，做好后，用油漆在上面画出标线，本工程中，预应力孔道以波纹管成孔，按照50～100cm的间距用定位钢筋固定波纹管，弯道处应适当加密，以免浇筑混凝土时管道发生移位[3]。波纹管的坐标偏差应控制在5.0mm以内，用大一个型号的波纹管作为接头，用胶带将接头缠紧，防止漏浆。

（3）在腹杆上预埋钢板，在桁架安装时，作为骨架焊接的支撑平台，对该钢板预埋时，要用定位钢筋焊接牢固，以免浇筑混凝土时发生移位。钢筋骨架绑扎前，要将预制好的底座表面清理干净，去除杂物、油污、灰尘等，用钢管在底座上搭设支架，并在其上绑扎钢筋骨架，随后在预制底座上均匀涂刷一层脱模剂，并将支架卸掉。

2.1.3 模板制安

（1）在制作杆件模板时，外模板采用钢模，劲板由角钢和钢板组成，加劲板的纵横间距按照20cm设置，面板选用的是厚度为4.0mm的钢板，背枋三维钢管，直径48mm，共计2根，拉杆为圆钢，直径14mm[4]。模板装拆由人工完成。加劲板与面板以焊接的方式组成整体，要确保刚度及接缝部位的平整度符合相关规范要求。

（2）内模为木质模板，几何尺寸、竖直度要符合设计及规范要求，杆件断面张拉槽口用木质模板制作，用螺栓将模板与锚垫板连接固定。腹杆模板按长度方向布设拉杆，共计两道，间距控制在50cm左右，外侧使用斜撑杆固定模板，以浇筑完毕后的杆件断面作为模板时，应先涂刷脱模剂。

（3）在制作空心板模板时，因高度较小，导致空心部分的空间过小，无法采用常规的方法制作模板。由于模板与空心板的质量密切相关，经过研究后，最终决定采用两次浇筑的方法，先浇筑底板，并在内模安装后，再对腹板和顶板进行浇筑，以确保振捣密实。具体的操作过程如下：安装空心板外模，将预制垫块安放在内模底脚，随后固定内模，并在顶模上铺设塑料膜，完成腹板和底板的混凝土浇筑。需要注意的是，上述工序要在底板混凝土初凝前完工，拆模时，按照先外后内的顺序。

2.1.4 混凝土浇筑

（1）用于桁架预制的混凝土采用强制式拌和机集中拌制，拌和时间应控制在2min左右，拌和好的混凝土颜色应一致，无离析和泌水等质量问题。拌和过程中掺入适量的钢纤维，提高混凝土的强度。

（2）由于混凝土中掺入钢纤维，应延长振捣时间，但要避免过振。使用插入式振捣棒对混凝土振捣时，应避免碰触波纹管，防止弯曲变形。

（3）浇筑桁架杆件时，按照压腹杆、拉腹杆、上弦杆的顺序操作，浇筑完毕后，对混凝土表面找平，使其达到平整、光滑、密实的效果。桁架杆件采用的是高强度混凝土，水泥的标号高，水化热相对较大，表面水分散失速度快，浇筑后要用塑料膜覆盖保持，并在初凝后将塑料膜撤掉，再以湿润的粗麻布覆盖，洒水保湿，以7d为宜。桁架杆件预制完毕后，应存放60d以上方可使用[5]。

2.2 桁架吊装

2.2.1 吊装方案

（1）本工程中，桥梁的结构类型为斜拉桁架，全桥的预制杆件均为细长的杆件，且是按照压杆设计，导致杆件本身的抗弯性能较差，因此吊装时必须确保吊点的合理性。杆件起吊过程中所受的正负弯矩最小的位置处即为最佳吊点。由于杆件细长，运输时要对两侧加以限制，以免杆件扭曲造成混凝土开裂。

（2）斜拉桁架从中间位置处以悬拼的方式逐步向两岸推进，半跨桁架上下游的节间数量为50个，由墩顶箱梁作为起始点位，以悬臂现浇的方式向两边对称施工，一个施工阶段为4个桁架节间，利用两套缆索吊装系统负责现场安装。吊装过程中，将吊钩下放至运输杆件的货船上，吊起杆件在空中完成翻身后，提升就位，随后张拉预应力。

2.2.2 安装构件

（1）用缆索安装斜拉桁架桥的上部构造，在岸上布设万能杆件索塔，上下游塔柱的高度分别为68m和76m，主索锚固在锚桩上，上下游分别设置一组吊笼[6]。吊装时，应严格控制杆件的轴线及高程，测量人员用经纬仪对轴线观测定位，当构件安装就位后，利用全站仪对节点坐标加以检测，该检测结果可为下一节段安装控制提供依据。

（2）为确保节点的空间位置准确，应对高程进行有效控制，上弦杆及腹杆的高程可由预制长度及节点高程予以控制。下弦杆安装时，用高程数据控制高程，安装前，将水准点转至主墩的箱梁上，为高程测量提供条件。

（3）对压腹杆预制的过程中，可在上弦杆的节点位置设置钢筋，安装压腹杆时，将高程测量标尺牌挂在预埋钢筋上，利用水准仪观察该标尺牌，由此能够测量出杆件的节点高程。下弦杆安装时，用塔尺测量自由端的高程。将在现场测得的相关数据及时报送监控部门，由其负责提供控制数据。

2.2.3 吊装准备

（1）在布置主索时，可将索鞍的轴线向外侧移出25cm左右，使杆件就位后偏移一定的距离，随后利用布设在内侧的歪拉收放，调节杆件的轴线位置。可将单向的歪拉布设在下弦杆上，并将千斤绳捆绑在需要歪拉的杆件山，再用一根千斤绳固定，以链子葫芦相连两条千斤绳，通过收放链子对安装杆件的轴线位置进行调节。

（2）当下弦杆调节到位后，可以用吊笼安装由小角钢组拼程度而定的临时横向联系，随后将下弦杆用钢丝绳套住，以确保安装时的相对距离与设计要求相符。下弦杆安装的过程中，受到压腹杆的影响，需要使用吊带，以确保主吊点达到指定位置，保障下弦杆安装位置的准确性。腹杆预制时，并未预埋吊环，因此应采用捆绑式的吊装方法，但由于腹杆与水平方向之间存在较大的夹角，需要通过夹具来防止滑移现象的产生，确保构件安装的安全性。

（3）在桁架上敷设歪拉钢丝绳时，需使用到歪拉横杆。本工程中，用壁厚10mm、直径219mm的钢管制作歪拉横杆，将之分为两段，以杆件的轴线为基础。采用临时固定的方法，将歪拉横杆固定在下弦杆节点上，在杆件基本调整到位后挂设歪拉钢索，在横杆的端头加装用于转向的滑轮。

2.2.4 吊装过程

（1）正式吊装前，先按顺序对构件编号，随后将杆件依次吊装就位。吊装压腹杆时，利用前后吊点缓慢起吊，安装就位后，以链子滑车作为歪拉，对腹杆的轴线位置进行调节，利用吊点升降调节高程，达到设计要求后，将压腹杆焊接在劲性骨架上，通过临时扣索扣住上节点。

（2）吊装上弦杆时，在运输船上以平卧的方式起吊，通过歪拉调节上弦杆横桥向的位置，就位后，穿预应力束，并及时浇筑接缝，待混凝土强度达到设计强度的85%以上便可开展张拉作业。松开吊点，将临时缆索拆除。

（3）吊装下弦杆时，可以借助预埋的型钢导接就位，以钢尺控制长度，确保间距符合设计要求，使下弦杆节点位置准确无误。通过歪拉的收放调节轴线，所有压腹杆、上弦杆及下弦杆全部按照上述方法吊装就位即可。

（4）当所有杆件全部调转就位后，便可安装中跨合龙段，利用主吊点将中跨合龙段吊装就位，将轴线及高程调整好，焊接连接钢筋，将主吊点松开，安装跨中横梁，浇筑湿接缝混凝土，穿预应力束，待混凝土强度达到设计强度的85%以上，便可开展张拉[7]。

2.2.5 预应力张拉施工

本工程中，预应力筋采用最小抗拉强度值不小于1860MPa的钢绞线，直径为15.2mm，锚具为配套设备。张拉施工要点如下：

（1）按设计长度对预应力索下料，通过砂轮机切割，不得使用气焊切割。单束中的钢绞线之间不得打绞，每间隔0.5～1.0m，用防水绝缘胶布缠绕。

（2）搭设一个架子，作为预应力筋穿束及后续张拉的作业平台，可由人工直接穿束。对于人工穿束比较困难的情况，则可使用牵引索完成穿束。

（3）桁架预应力为一端张拉，另一端锚固，采用双控的原则，即张拉力控制为主，伸长量校核为辅，伸长量最大允许偏差为±6%。张拉预应力的过程中，要确保两片桁架间的预应力对称、均衡。拉腹杆分为两次张拉，第一次是在穿束后，第二次是在混凝土强度达到设计强度85%以上。

（4）当预应力张拉完毕后，应及时按照规范要求压浆，采用强度等级为M40的水泥浆，水灰比控制在0.4以内。施工前，应做配合比试验，制备好的水泥浆泌水率应控制在3%以内，为避免压浆嘴堵塞，应将水泥浆过细筛。正式压浆前，用空压机清孔，压浆时，控制好压力。压浆完毕后，采用与桁架标号相同的混凝土及时封锚。

3 结语

斜拉桁架桥作为一种较为特殊的桥型结构，在施工中，应将桁架的预制与安装作为重点环节，预制时，控制好精度，为后续安装提供条件。桁架安装采用吊装的方法就位，应在保证质量的同时，注意施工安全，避免发生施工事故，从而圆满完成施工任务。