浅议大跨度桥梁施工
2016-08-29
一、钢箱梁制造
1.钢箱梁组装方法
①反装法
反装法顾名思义为桥面板朝下、底板朝上的组装方法。首先组装钢桥的面板，然后依次组装横隔板、纵隔板、外腹板，最后组装底板。该组装方法与桥面板连接的角 焊缝处于平位置施焊，然后旋转180°在平位置施焊与底板连接的角焊缝。避免了仰焊，提高了焊接质量，减轻了焊工的劳动强度等作业环境，但是，在大型钢箱 梁则需要大吨位的起吊设备和转胎具
②正装法
与反装法相反，正装法是先组装底板、斜底板然后依次组装横隔板、纵隔板、外腹板、风嘴，最后组装面板，该方法的优点是不需要组装的钢箱梁翻转180°，同时使 98％以上焊缝处于平位置施焊，正装法是最常采用的方法。组装时以胎架为外胎，横隔板、工艺隔板为内胎匹配组装。焊接时，利用它约束、自约束、强约束和柔性约束的原理，有效地控制了焊接变形，使所有钢箱梁的各项几何尺寸偏差在很小范围内，而且相对节段箱梁端口尺寸达到精确匹配的要求。
2、钢箱梁制造工艺流程
①二阶段制造法
二阶段制造法是指在钢箱梁制造中分为：板单元构件制造阶段和钢箱梁阶段组装焊接阶段。带纵、横肋的板单元构件尺寸宽度和长度依据结构设计图，并考虑钢板的 轧制尺寸（宽*长）、起吊能力和运输净空等条件划分，板单元构件一般在工厂制造，板单元构件的制造精度和板的平整度是保证钢箱梁制造精度的基础。第二阶段 是在胎架上匹配组装焊接成箱梁节段。二阶段制造是采用的一种方法，较适用于双箱、三箱结构，比三阶段制造法工效高、制造工期短。
②三阶段制造法
三阶段制造法是将每节钢箱梁分为板单元构件、单体组装与焊接，以及单元（或块体）组装焊接成整箱沿纵向分成两个或三个单体，整箱组装焊接往往结合阶段箱梁匹配组装，以便确保桥吊装的精度要求。
二、大跨度钢箱梁板单元构件制造
1.带锚箱的腹板的制造
钢箱梁上的荷载均通过腹板外侧的锚箱传递给斜拉索和桥塔，因而锚箱腹板是钢箱梁最重要的受力构件。全桥共有80对柱状锚箱，其角度和纵锚板长度因箱段的位 置而变化。锚箱腹板由腹板、承压板、纵锚板、腹板板条肋等组成。
2.腹板组拼
首先组焊锚箱合件。组焊时使用定位胎架进行组装，采用平角位置对称施焊，确保焊缝质量和焊接不产生大的不对称变形。腹板组焊板条肋后，依据纵、横基准线精确定出锚箱的组装位置及组装角度，并据此在平台上组装锚箱。
3.锚箱腹板焊接
①腹板与板条肋的焊接
腹板与板条肋焊接使用埋弧自动焊，焊丝使用H08Mn2E，焊剂使用SJ10lq，焊接时采用船位焊。
②熔透焊缝的焊接
承压板与纵锚板、锚箱与腹板间均为熔透焊缝，采用开双面U型坡口焊接，坡口及焊道布置
4.焊接变形的控制
①增加腹板刚度，控制竖向及弯曲变形
腹板与锚箱焊缝为大坡口熔透焊缝，焊接后在腹板锚箱位置产生局部凹凸和翘曲变形，经实测在锚箱腹板背侧竖向弯曲变形最大达16mm。采取在腹板背侧的板条肋上增加临时连接件，使腹板上板条肋连为整体，以增大腹板的抗弯刚度，控制焊接竖向弯曲变形在6mm以内。
②利用刚性约束，控制焊接角变形
由于屡次的焊接热过程使得焊接角变形异常严重。采用在腹板锚箱背面加装约束马板的措施，施焊前先将马板点固于锚箱背侧，增加腹板上锚箱部位的刚性约束，制 约腹板角变形的产生。
5.带单侧加劲肋的横隔板的制造
横隔板作为钢箱梁组拼的内胎，且纵向与U肋要精确配合，加工精度要求特别高。但横隔板构造上仅竖板的一侧有板式加劲助，料件超长超大。除锚箱处的横隔板外，其余横隔板仅厚10mm，属于薄板结构，易产生焊接蕈状变形。为保证质量，将横隔板整体分为一个中间板块、两个边侧板块制造。
三、牵索挂篮的施工程序及工艺要点
1.挂篮安装
在主梁的适当位置预设4个吊孔，用倒链或千斤顶将组拼成整体的主桁承重系统和底模板整体提升到安装位置，安装牛腿顶端部分，若主桁未到安装位置，则安装走行系统，使其走行到位。同时安装梁上的锚固部件，并拆除走行轮，将主桁锚固。之后安装外侧模、开箱内模，绑扎钢筋，并安装牵索系统，经精确调 整后即可灌注混凝土。
2.挂篮前移
梁段混凝土等强张拉预应力束后，解除锚固系统的斜拉杆及有关模板的连接，铺好梁顶走行滑槽，用锚固系统的垂直吊杆将挂篮主街等缓缓下落，直至梁侧牛腿落在 滑槽内。之后解除垂直吊杆，卸去梁底楔块，换装走行轮，在主梁上用千斤顶和牵拉杆带动牛腿将挂篮缓缓平行前移，并在后方设倒链作保险制动。
3.挂篮就位及调整
挂篮到位后，先将两侧中错的垂直吊杆临时锚固，再将有关的锚固件和模板前移安装，再用中间的中锚吊杆将主桁提升并进行相应锚固，然后精确调整后即可施工了一梁段。
4.短平台复合型牵索挂篮的施工程序及工艺要点
①挂篮安装
塔下用作组拼挂篮的主梁施工后，将挂篮三角架及其后锚等构件吊上桥面安装就位，然后用倒链或卷扬机将整体组拼的挂篮平台提升，并安装相关的伺服系统，检查无误后灌注混凝土。
②挂篮前移
梁段混凝土等强张拉预应力束后，解除挂篮牵索并与主梁锚连，将挂篮平台下放一定高度，然后将挂篮三角架向前移动一个梁段长度，到位后再将挂篮平台沿梁顶滑 道和三角架下弦梁下翼级前移就位，上述为两次走行，适应梁宽且重的情况。
③挂篮施工要点
灌注混凝土时，由于挂盘前端荷载由牵索和前吊杆共同承受，为保证前吊杆不超载，利用千斤顶和特设的数字式压力传感器测其杆力，超出其设计受力的部分通过分次调整临时牵索来平衡。
四、关于测试中几个应注意的问题
1.施工应力监测涉及到的资料和数据很多。除设计资料外，施工方面也很多，如施工工艺、施工方案、施工组织设计及挂篮、模板有关数据。桥上主要施工机具设备的重量及其他施工荷载等。
2.应变计安装要经历混凝土浇注、振捣及混凝土硬化等过程。尤其是混凝土硬化是一个很复杂的变化过程，有水化热温升和自身体积的收缩。由于温度场及于缩变化不均，往往造成残余应力会影响应变计，造成读数波动大也不稳定。
3.大跨度桥梁施工过程中，不可避免会出现一些问题，有时会打乱正常施工顺序，施工荷载也会变化，测试时应注意变化，并作好记录。不少变化将直接影响测试结果。
4.对能反映结构工作特性应力比较集中的测试部位，应适当多设元件，以防安装或测试过程中造成损坏而测不到关键数据，还可以采用不同的手段或其他类型元件，同时进行测试。
5.由于混凝土性质有变易性，在施工应力测试中，应根据工地实际情况，做一些有关混凝土性质的试验和观测，如混凝土弹性模量、于缩量，如有条件还可进行其他方面观测，利用这些数据对测试资料进行分析，可能减少一部分误差。
结论
大跨度预应力桥梁施工至今仍有不少问题没有很好的解决方法。因此在施工中要不断的积累经验，积极推动测试工作不断开展，坚持不断地实践，不断地分析总结，不断地试验探索，从而保证施工有效和顺利的进行。
