大跨度钢结构桥梁的施工技术分析

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　　摘  要：大跨度鋼结构桥梁是公路桥梁建设中必不可少的重要部分，随着我国交通网路系统的完善和大跨度桥梁建设数量的增长，施工经验和技术得到了进一步积累和提高。文章对大跨度钢结构桥梁的特点进行了分析，并总结了常用的几种施工技术，为桥梁的高质量建设提供一些参考。
　　关键词：大跨度;钢结构桥梁;施工技术
　　中图分类号：U445.4        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）07-0148-02
　　Abstract： Long-span steel structure bridge is an essential part of highway bridge construction. With the improvement of traffic network system and the growth of the number of long-span bridge construction in our country， construction experience and technology have been further accumulated and improved. In this paper， the characteristics of long-span steel structure bridges are analyzed， and several commonly used construction techniques are summarized to provide reference for the high-quality construction of bridges.
　　Keywords： long span; steel structure bridge; construction technology
　　1 概述
　　基于我国各地区大力发展经济建设的国情，政府对基础交通建设也投入了大量的资金，公路交通建设也得到了飞跃的发展。在建设现代化交通网络的过程中，由于我国一些地区环境条件较复杂，尤其是西南山区存在着许多高山、峡谷等地形地貌，大跨度桥梁建设工程项目的数量也逐渐增加，各地的大跨度桥梁相继建成并正式通车。其中，大跨度钢结构桥梁因其具有良好的刚度和承载力、跨越能力强、外形美观、抗震能力强、维护简单的优点，被广泛应用于我国桥梁建设中。目前大跨度钢结构桥梁的施工技术还在不断深入优化中，由于其施工周期长，在实际桥梁建设过程中会出现一些确定及不确定因素，因此大跨度钢结构桥梁的建设仍然具有一定的难度和挑战性。
　　2 大跨度钢结构桥梁的特点
　　钢结构本身具有良好的性能，其自重较轻且有较好的耐久性，钢材具有良好的韧性和塑性，其抗压、抗拉和抗剪强度都比较高，抗震性能较好[1]。钢结构的构件通常在专业化工厂按照设计要求进行加工制造，工厂制造出来的钢构件由于工业化程度较高，因此其结构更加标准、存在的缺陷较少，使用寿命更长，质量更加可靠。同时钢结构在工厂加工大大地减少了施工现场的土地占用，方便施工的进行和施工的管理工作。因钢构件提前进行预制及其重量较轻的特点，也有利于构件的运输及安装，可有效缩短工期。钢材还可以循环利用，减少建筑垃圾，有效节约资源，有利于推进绿色施工。总体来说，钢结构的特点是自重轻、强度高、承载力强、抗震性能好。
　　大跨度连续钢结构桥梁具有以下特征：首先，该桥梁是具有固定墩梁的连续结构形式，墩梁不需要支座进行固结，无需体系转化的工序，减少了施工工序的繁琐性。其次，该桥梁刚度和承载能力较强，其横桥向抗扭刚度及顺桥向抗弯刚度较大，满足了大跨度桥梁的受力需求，桥梁承载性能较高、跨越能力强、变形较小，充分发挥了钢材料高强度的特性[2]。同时，双臂墩或柔性墩的布置大大地提高了大跨度桥梁的抗震性能，利用墩柱的灵活性以适应混凝土收缩、预应力、徐变、外界环境变化带来的位移，同时有利于降低墩顶负弯矩峰值的作用[3]。再次，当桥梁的跨度范围在200～300m时，与相同跨度的拱桥、斜拉桥相对比，其施工和易性强、周期较短，具有一定的竞争优势。最后，大跨度钢结构桥梁的设计及造型新颖、美观，桥梁底下具有较大的空间，桥面上的视野开阔，有良好的景观效应，是具有生命力的桥梁结构形式。
　　3 大跨度钢结构桥梁的施工技术
　　3.1 满堂支架技术
　　 一般桥梁施工中使用较多的支架搭设方法是满堂支架，满堂支架法施工可以提供足够的支撑力和施工平台，降低了大型辅助机械设备的使用。满堂支架可以应用于桥墩、钢混叠合梁的现浇施工，并朝着大跨度桥梁的方向突破。但是目前满堂支架法施工较多地应用于小跨径的钢桁架拱桥，在施工中借助支架受力更加均衡，在支架平台是施工安全性更高，能有效降低施工难度。满堂支架法适用的环境有一定的限制，只适用于陆地、水深较浅的河流上的桥梁建设。
　　3.2 转体施工技术
　　转体施工技术是大跨度钢结构桥梁施工的典型方法技术，该施工技术的工艺目前为止已经比较成熟，应用频率也比较高。转体施工法就是将桥梁上部结构拆分成2个半跨进行施工，然后再进行转体合龙的方法。转体施工法先根据现场环境选择适合的位置，利用地形进行支架的搭建，然后进行拼装或钢混叠合梁的现浇，完成非设计轴线上转体结构工序的施工，然后进行桥跨转体施工，利用转体结构自身的转体系统将桥跨转至预定设计轴线的位置上，进行精准定位后，再进行转体结构的合龙施工和转动系统的封固。大跨度钢结构桥梁转体施工方法可以分为三种转体方式，分别是竖向转体施工、水平转体施工、竖向和水平转体联合施工。竖向转体施工方法是最早使用的方法，一般适合应用于跨越深山峡谷、跨河、平原跨越的桥梁施工。水平转体施工方法多用于梁式桥。竖向和水平向转体联合施工的方法结合了两个方法的优点，有效进行互补，更加适应于不同自然环境条件下的施工，受限制较少。 　　大跨度钢结构橋梁转体施工具有施工安全可靠、操作方便、设备较简单的优点，避免了大部分的高空作业，与其他施工方法相比能有效地缩短工期，节约成本，同时不会对周围干线交通产生干扰。
　　3.3 累积连续步进式移送施工技术
　　大跨度钢结构桥梁累积连续步进式移送技术是我国首创的技术，该方法通过在桥址两侧设置拼装平台并进行不断地连续拼装钢箱梁，然后科学合理地在两个拼装平台间设置临时支墩，在临时支墩上布置顶推的机械设备，通过液压控制系统，进行合理有序控制多组顶推机械设备的“顶、推、落、回”四个步骤工况的交替进行，首先顶升托起整体梁体，再顶推平移油缸向着前方移送一个行程，然后将整个梁段落下，放置在临时墩梁上面，再将油缸平移并回缩至原来的位置，至此完成一个步进行程的循环，接着继续下一个行程的循环，通过这种过往复步进式的循环动作，最终把所有梁段送到设计位置[4]。该项技术的顶推机械的选择十分重要，该套设备应具备顶升、横向调整、平移的功能，才能实现桥梁的方向调整及移动。该方法通过可在顺桥向、竖向、横桥向三个维度方向驱动调节的推移装置和在两侧设置两个推移用钢导梁以及测量装置，进行循环施工，同时对钢箱梁顶推的轴线、标高、起拱度等进行精准的施工控制。
　　该方法具有投入低、安全风险小、施工进度有保证、自动化程度高、施工操作简单方便、效率高等优点，尤其适用于大跨度钢结构斜拉桥中。
　　3.4 悬臂架设施工技术
　　目前使用最广泛的大跨度钢结构桥梁施工方法就是悬臂架设施工法，该技术目前已经发展的相对成熟、可靠。悬臂施工技术主要是利用起重机，一边进行拼装，一边慢慢向前推进，其中设备选用移动式的刚性腿转臀起重机。使用悬臂法架设钢梁，不必在桥位上搭设支架进行支撑，只需将杆件悬拼在另一个桥墩上。该方法的优点是施工不受河道水流、桥墩高度、季节、水文条件的影响，对于通航也没有太多的影响，使用的辅助机械设备和辅助结构较少，施工较简便，设备成本较低。
　　该方法适用于多跨连续桁架刚性拱桥，可以大大缩短施工周期。
　　3.5 缆索吊机架设技术
　　缆索吊机架设法主要是由支承构件、缆索、移动载重车、起升机构、牵引机构和控制系统构成，悬索吊机架设法目前较多应用于山区、深山峡谷中的大跨度悬索桥中，也适用于急流和江面桥梁、受通航限制的河流施工，尤其适用于有较大高差地垂直吊装和运输。
　　该方法的优势在于缆索吊机的安装拆卸较简便，运输方式可以根据具体情况选择，而且对于施工现场的环境没有太多限制。
　　3.6 架桥机架设技术
　　架桥机属于起重机范畴，但是又与传统起重机有很大的差别。架桥机须在梁片上纵移进行预制钢梁的拼装。架桥机主结构上设置可顺桥向移动的起吊行车，起吊行车上设置可横桥向移动的起重小车，起重车上设有可以转向的吊具，可以将钢梁进行转向调整。
　　该方法适用于山区超高净空钢结构桥梁的架设，可以进行钢梁吊装和桥面板铺设等工序。
　　4 结束语
　　总体而言，大跨度钢结构桥梁具有承载能力和刚度较强、抗震性能好、施工工序较简便、造型美观等优点，因此应用也越来越多。基于大跨度桥梁的特点及不同地区的环境条件，我国常用的施工技术有满堂支架技术、转体施工技术、累积连续步进式移送施工技术、悬臂架设施工技术、缆索吊机架设技术和架桥机架设技术等，各技术都有一定的适用范围和优势，在实际大跨度钢结构桥梁施工中，应该根据具体施工环境和桥梁设计要求灵活地选择施工技术，可以单独选择一种施工技术，也可以结合两种及以上技术进行施工。通过不断地探索和施工经验的累积，以期可以提高大跨度钢结构桥梁的施工水平，促进我国公路桥梁的高质量发展。
　　参考文献：
　　[1]吴艺伟，葛桐旭，胡志超.钢结构桥梁的发展与应用趋势[J].科技风，2017（14）：96.
　　[2]邓达.基于BIM技术的大跨径连续刚构桥施工监控研究[D].吉林：吉林大学，2019.
　　[3]邓永华.大跨度连续刚构桥施工技术[J].交通世界，2019（29）：149-151.
　　[4]杨海军，杜光辉，冉懿等.大跨度钢结构桥梁累积连续步进式移送安装技术研究.安装，2017（01）：29-30+33.
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