摘 要：基于我国桥梁建造技术的发展、钢铁产能的提高，钢桁梁桥应用范围越加广泛，其在工业化生产、高效作业、环保施工等方面具有显著优势。首先针对钢桁梁桥特性展开具体分析，其后就几种常见施工方法及其对比情况展开论述，最后就空港北路2号桥钢桁梁吊装施工与应用技术进行详细探讨，包括施工难点总结、吊装方案可行性分析、吊装流程与要点及应力与线形控制等方面内容，以期可供类似项目参考。
关键词：钢桁梁桥;架设;吊装;应力;线形控制;
近些年来，钢桥逐渐成为桥梁工程发展中的一种重要结构，与传统混凝土桥梁相比，其在增大跨径、加快施工速度方面发挥着重要作用。根据实践经验总结分析发现，施工条件允许下，吊装施工更能满足钢桁梁快速建造要求，需根据项目情况合理选择吊装方法、设备，切实保证桥梁项目高效、安全完工。
与钢筋混凝土桥梁相比，钢桥质量轻、强度高、施工速度快，可实现工厂化制造，便于无支架施工，且具有一定的回收利用价值，目前已经得到各大设计施工单位的青睐。
连续钢桁梁桥是钢结构桥梁中的一种重要桥型，其在我国起步较晚，但是随着我国钢材产能的快速增加，应用越来越广，设计、施工等技术均走向成熟。总的来说，连续钢桁梁桥特性可归纳为以下几点:
(1)跨越能力强，同等承载能力下刚桥自重更轻，更合适修建大跨径桥梁;
(2)适合工业化制造，钢桁梁构件可在工厂中统一完成制造，工业化程度高、施工速度快;
(3)运行维护便利，连续钢桁梁桥维护简单，构件易修复或更换。
总的来说，随着我国钢结构桥梁建造技术的发展、钢铁产能的提高，连续钢桁梁桥发展前景十分广阔，本文主要围绕此展开具体分析。
钢桁梁施工，需根严格据桥梁结构特点、桥位地形、桥渡通航等诸多情况进行综合分析，合理选择施工工法。
根据实践情况来看，钢桁梁施工方法众多，实际项目实施中往往会综合多种方法，下文主要就钢桁梁各种架设方法展开具体介绍:
(1)大吨位吊机施工法:此方法设拼装场，主桁架拼装后整体吊装至设计位置;
(2)门吊施工法:此方法需在待架设钢桁架墩位两边设门吊走道，可进行整体或分段吊装施工;
(3)浮吊施工法:此方法需先在岸边拼装钢桁梁，然后使用浮吊整体吊装至设计位置;
(4)缆索吊机施工法，此方法需对主梁进行整体拼装，桥上设缆索吊机，将主梁吊装就位;
(5)纵向拖拉法/顶推施工法:此两种方法原理相同、使用设备不同，分别为牵引设备和千斤顶。两种方法均需预先拼装好钢桁梁，设置好滑道后将钢箱梁拖拉/顶推至设计位置;
(6)悬臂施工法:此方法使用移动式架梁吊机，两端同时拼装，直至钢桁梁在跨中或墩顶合龙。
上述几种施工方法各有优缺点，相应的适用情况也有所差异，下文进行了几点简单的对比分析:
表1 钢桁梁施工方法对比 下载原图
根据表1分析可得:
(1)前三种方法均需使用大型起重设备，环境条件要求高，可整孔吊装到位，多用于中小跨径桥梁;
(2)缆索吊机施工法:缆索起重机设于桥梁，适用于河流全宽有水、跨越深谷的桥梁项目;
(3)纵向拖拉法/顶推施工法:施工速度快、对桥下影响小、质量可保证，适用于多跨连续钢桁梁桥，跨径不宜过大。
(4)悬臂施工法:施工可不受桥渡水文条件、墩高、季节限制，可用于大跨径钢桁梁桥工程，实践中降低钢桁梁架设过程中应力与悬臂端挠度，保证钢桁梁施工稳定性，是关键所在。
钢桁梁施工中吊装精度控制、应力控制、残余应力消除十分重要，具体措施如下:
(1)明确钢桁梁吊装顺序与连接方式、线形与应力控制要求以及停机位置等;
(2)吊装过程控制，包括钢桁梁桥初始安装应力的控制、焊接残余应力及变形控制，确保桥梁精确合龙，成桥后结构应力状态满足要求;
(3)落实墩柱沉降监测、温度监测等工作，合理控制其对桥梁线形和应力的影响，如下图1所示即为钢桁梁施工监控流程图。
图1 钢桁梁施工监控流程图 下载原图
空港北路2号桥为双层钢结构连续桁架桥，左右幅主跨径(3×70)=210m，单幅桥宽15.5m，成桥效果见图2。全桥共分23个节段，标准节段为S0-、S0+、S1、S5-10、N0-、N1、N5-10节段，北侧节段水平投影长度为10.0561m，南侧节段水平投影长度9.9498m。特殊节段为N3(S3)、N4(S4)、N2(S2)、N10(S10)节段，其中N3(S3)节段为墩顶节段，节段上层水平投影长度南侧为5.77m，北侧为5.87 m。
图2 成桥效果图 下载原图
本项目特殊点与难点在于施工中存在方案变更情况:原计划采用钢桁梁支架法施工，实际作业中发现如下问题:湟水最早汛期为6月中旬，中跨需优先合拢，避免涨水对桥梁架设造成困难;河中现水流较急，河中钢管桩不易施工。
现预计南北两岸同时施工，修改原架设顺序，去掉河中部分支架，河中部分桁架采用大片桁吊装，最大河中吊装重量47t，最大跨径14m。架设顺序:左幅第4轮架设完毕后，架设左幅跨中第7轮(南岸吊装)，右幅第1及第4轮架设完毕后，架设右幅第7轮(北岸吊装)。
(1)岸边安全防护:目前南岸左幅北侧需加填部分回填土，北岸右幅南侧需加填部分回填土，保证取梁位置有足够空间和吊机站位，北岸需将部分道路进行压实，供运梁小车通过。同时南北两岸均采用石笼护坡，保证岸边堤坡的稳定性。
(2)吊机选型:出于安全性考虑，吊机选型为徐州重工400t汽车吊，根据参数分析，400t吊机起吊47t桁架，跨径可达22m，远大于安全距离。
(3)中跨挠度的计算:由于第七轮片桁中间无支架，重量较大，安装到位后必然引起下挠，根据中跨架设完毕后的恒载及活载作用下的中跨挠度计算显示，中跨挠度相比边跨小的多，仅10mm，满足设计要求。
(4)河中支架安全性:水中支架受力较复杂，主要承受竖向荷载，另还有水中流水冲击力、风载等横向力。根据计算，420钢管无论位移还是应力均可满足施工要求，无需再使用620钢管，因此水中支架变更后采用φ420×8mm钢管桩，预埋基础采用φ620×8mm钢管桩(超出最高水位线)。
钢桁梁杆件、单元件在工厂内制造、预拼、涂装，再利用汽车运输到现场，进行二次拼装，拼装好的片桁转运至吊装地点，利用汽车吊吊装。拟在桥址两岸均设置二次拼装场地(图3)，拼装场地大小约25m×40m，纵桥向布置，场地地面需要整平、硬化，设置横向坡度和纵向排水沟，且不得有沉降。
图3 施工场地布置示意图 下载原图
(1)轮次划分:根据本桥吊装顺序，全桥拟分为七个轮次，如下图4所示，其中每个轮次最后一个节段为匹配节段。
图4 轮次划分图 下载原图
(2)节段划分:根据本桥结构特点及现场吊装条件，纵向节段划分维持设计不变，横向划分见图5。
图5 吊装单元横向划分示意图 下载原图
本项目施工现场二次拼装成吊装节段，单片主桁架分为10个吊装片桁，其中片桁1～8需要二次拼装，片桁9、10为单个杆件，单幅下层桥面系分为46个吊装单元，单幅上层桥面分为23个吊装单元，挑臂分为46个吊装单元，具体如下图6所示。
(1)吊装设备:本桥片桁1、2、3、4重量均超过100t，拟采用1台400t汽车吊翻身、吊装，其余片桁及单元均为1台240t汽车吊吊装。根据节段结构形式，节段吊装时选用四绳起吊方式，节段吊耳以节段重心对称布置，钢丝绳与水平夹角在60°～120°之间。
图6 主桁二次拼装划分图 下载原图
(2)临时支架及地基处理:岸上支架基础采用C25砼扩大基础，布置于卵石层上(地面以下约1.5m);水中支架基础采用C25砼扩大基础，布置于泥岩层上(地面以下约4.5m)，基础尺寸为3.5m×2m×1m(长×宽×高)。
(3)临时墩布置及预压:主桁架共10个吊装单元，其中1～8为片桁吊装，拟在每个吊装单元节点处设置1组临时墩，全桥两幅共28组。为方便吊装节段转运、汽车吊站位，河道拟回填至20m宽，且处于桥梁中线位置，如下图7所示。支架使用前必须经过预压，预压时逐步吊装压重至支架顶部，且布置均匀，单个支架配重总重量为336t，预压3d，卸载后重复测量标高，作为最终临时支架标高。
图7 临时墩纵向布置示意图/m 下载原图
(4)试吊方案:起吊时，应检查吊索具的安装情况，起升大钩时，先将构件起升离地10cm，悬停5～10min，无明显下降方可继续后续起升作业，包括空载试吊、满载试吊两步骤。
(5)吊装流程:本桥共分两个边跨，一个中跨，吊装时，拟先从Z6、Z7墩开始，往边跨吊装，边跨合拢后，再吊装中跨。
(1)片桁1、片桁4吊装(图8):片桁1和片桁4吊装工况相同，以片桁1为例介绍。片桁1在拼装场地二次拼装后，利用平板车转运到桥址起吊地点，利用1台400t汽车吊吊装，起升大钩分步骤进行，先将节段腾空50mm，悬停5min，无明显下降后，再继续起升。
片桁1卸车后，临时存放于地面枕木上，利用1台400t汽车吊进行翻身，使片桁1处于吊装姿态;片桁1翻身后，汽车吊变幅，使片桁处于至桥墩安装位置，落梁;片桁1安装到位后，安装反力架，防止倾倒，反力架为I36b型钢与支架焊接，形成刚性联接，吊装下层底板时割除永久墩处的反力架，保留临时支架上的反力架。
图8 片桁1、4吊耳安装示意图 下载原图
(2)片桁1、片桁4对应桥面吊装:桥面重量较小，拟采用1台240t汽车吊吊装。片桁1调整好位置后，吊装其对应支座横梁及下层桥面。下层桥面分为2个吊装单元，先吊装单元1，再吊装单元2，并焊接纵向焊缝。
(3)上层桥面及悬臂吊装:每个片桁的下层桥面吊装完成后，继续吊装该片桁的上层桥面。
(4)片桁2、片桁5吊装(图9):片桁2、片桁5吊装方式同片桁1。平板车将片桁转运至吊装地点后，利用汽车吊翻身，移位，落梁，并安装反力架临时固结。
图9 片桁2、5吊耳安装示意图 下载原图
(5)片桁2、片桁5对应桥下层面板吊装。
(6)上层桥面及悬臂吊装:每个片桁的下层桥面吊装完成后，继续吊装该片桁的上层桥面。
(7)边跨合拢:相同方法吊装片桁3、片桁6及其对应的桥面单元。
(8)中跨片桁7、片桁8吊装:中跨片桁7、片桁8为两个节间，重量较小，利用1台240 t汽车吊吊装。
(9)中跨合拢:根据监理工程师确定的合龙时间和温度，求出合龙段的配切长度，报监理工程师确认。中跨片桁9、片桁10均为单个杆件，利用1台240t汽车吊吊装。
(10)拆除临时设施:第一步利用割刀割除调节管，拆除时纵向先从跨中往永久墩方向拆除，横向同一个临时支架上的调节管需同时对称割除;第二步割除支架的斜撑角钢和分配梁;第三步割除立柱钢管。
(1)焊接残余应力控制:主要措施包括焊接前的坡口优化设计、焊前预热以及焊接方法的合理选用，本项目采用CO2气体保护焊，焊接时采用窄焊道，清除熔渣的同时对焊缝作适当的锤击。
(2)钢桁梁线形控制:为保证全桥线形指标，在桥梁两侧设置测量塔，左右各1个，全桥共2个。全桥整体线性通过样冲监控点进行监控，X、Y、Z偏差应控制住精度范围内，全桥面底板在强结构处(横隔板)、端口处打上深3mm样冲，涂装前做好相应保护。杆件应在至少两个面上打上样冲，样冲点应清晰可见，便于测量，同时能够有效的反应处全桥的线性。
综上所述，钢桁梁桥可满足我国桥梁发展需求，凭借着安全性、经济性等多方面的优势得到了广泛青睐。钢桁梁桥施工技术方法众多，需根据桥址情况、地质条件、桥下交通以及施工技术水平，合理选择工法，钢桁梁施工拼装与吊装是一个系统过程，必须严格把控各道施工环节，确保钢桁梁吊装精确、牢固，桥梁整体结构受力合理，无质量隐患。
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