钢桁梁施工技术研究
摘要: 在铁路跨高速公路特大桥钢桁梁施工中，基于两山夹一沟，无一块围堰加工场地的特殊地理环境，综合考虑电力、场地、运输等条件，在保证施工安全及不影响大呼高速公路行车安全的前提下采用了升降平台技术，充分利用大呼高速公路有限的场地。升降平台技术采用吊车直接吊装杆件拼装钢桁梁，减少了施工中存在的中间环节，既加快了施工进度，又节约了成本。
关键词： ;钢桁梁; 升降平台; 吊装; 安全保证; 节约成本
Research into construction technology of steel truss
Liu Juhai
(China Railway seventeen bureau group second Engineering Co Ltd, Xi’an, Shanxi Province, 710043, China)
Abstract: During the construction of steel truss for bridge of railway across highway, the limited venue of highway is used fully by technology of lift platform under the premise of ensuring the safety of the construction and driving of highway, based on special geographical environment of a ditch between two mountains and without a cofferdam processing site. Steel truss is assembled by direct crane lifting rod, the intermediate links of construction is reduced which accelerate the construction schedule and save cost.
Keywords: steel truss; lift platform; crane lifting; security guarantees; cost saving
1前言
随着国家大力投资基础建设，桥梁建设得到大力的发展。钢结构桥梁具有受力明确、结构轻便、施工快速等优点，在各种大跨度桥梁结构中被广泛应用，随着钢材性能的持续提高以及高强度螺栓制造技术的不断发展，以高强度螺栓为现场主要连接方式的整体节点式钢桁梁[1][2]，逐渐成为今年来钢结构桥梁的主要结构形式。
2工程概况
跨大呼高速公路特大桥钢桁梁是设计为双线Ⅰ级铁路，设计时速160km/h。
桥址位于朔州市右玉县右卫镇高墙框村，与高速公路相交处铁路中心里程为DK41+104.9(交叉处公路中心里程为K169+942)，孔跨形式为2-32m简支T梁+1-80m钢桁梁，桥梁起讫里程DK40+986.13～DK42+153.17，全长1167.04延米，与大呼高速公路斜交113度角。采用1-80m钢桁梁跨越大呼高速公路，两端墩位号为2#、3#，位于直线上。(如图1)
图1.特大桥平面图
3结构特点
3.1主梁
主梁采用无竖杆三角桁式，两片主桁的横向中心距（桁宽）11.6m，桁高12m，节间距10m。
3.2 梁跨
跨度80m，道砟桥面，梁长81.5m，节间长度均为10m。
3.3 主桁
上、下弦杆均采用箱形截面，上弦杆高约1000mm，下弦杆高约1500mm；上、下弦杆腹板宽均为800mm，腹板高分别为1502mm和1472mm；上弦杆的上翼板、下弦杆的下翼板宽均为950mm，斜腹杆采用箱形截面和H型截面，翼板外宽为800mm，杆件高为760～860mm，主桁节点采用整体节点形式，上、下弦杆在节点外拼接，斜腹杆采用对拼和内插两种形式与整体节点拼接。上、下弦杆及斜腹杆均采用全截面焊接形式。
3.4 平纵联
上平联撑杆截面高400mm，翼缘宽400mm，翼缘板厚16mm，腹板厚12mm，斜杆杆件截面高368mm，翼缘宽400mm，翼缘板厚16mm，腹板厚12mm，上平联有一块节点板与主桁节点板焊接，平联斜杆用高强度螺栓与平联节点板内插连接，平联撑杆均用高强度螺栓与平联节点板对拼连接。
43 施工制约因数
特大桥跨越大呼高速公路处为曲线路段，钢桁梁梁底距高速公路路面净距7.5m，施工阶段为满足高速公路行车的最低要求，桥下净空按5.0m控制。钢桁梁跨越大呼高速公路，不仅要考虑跨路施工本身对安全的要求，还要考虑高速公
路来往车辆行车的安全。无疑，在满足高速公路行车安全的前提下，如何能既快又节约成本的完成钢桁梁的施工成为本工程的难点。
5直接吊装法施工方案
跨大呼高速公路特大桥1-80m钢桁梁采用膺架法架设[3],用吊车直接在鹰架上吊装钢桁梁杆件并组装。钢桁梁预拼在出厂前完成，现场拼装场地主要满足杆件、构配件、机具的存放和机械设备的组装、停放和施工作业场地。
5.1临时支架施工方案
为了确保钢桁梁施工期间不影响大呼高速公路行车安全，采用膺架法架设钢桁梁。全桥共设8个临时支墩，贝雷梁采用国产公路专用贝雷梁，本桥贝雷梁最大跨径15m，临时支架已通过山西省交通勘察设计院梁所验算。
3#、4#临时支墩分别位于高速公路左、右幅超车道上，1#、2#、5#、6#临时支墩位于高速公路坡脚以外，其余2个临时支墩利用铁路桥2＃、3＃墩承台作基础。临时支墩基础采用钢筋混凝土条形基础并预埋规格为700mm×700mm×10mm的钢板和锚固钢筋，锚固上接钢管墩。
临时支墩全部采用钢管拼装.每个钢管支墩均采用8根直径为φ530mm，壁厚10mm的螺旋钢管，钢管支墩顶部设钢制钢管砂筒。为了增加其稳定性，钢管支墩纵向设8道通长Φ20钢筋拉接，每根钢筋与对应的每根钢管在支墩顶焊接，保证整个临时支墩在纵向连成一个整体。每排钢管横桥向连接每2.0m高采用14b#槽钢交叉连接（见钢管墩横向连接图），增强整体稳定性[4]。
贝雷梁下（钢管支墩顶部的砂筒上面）横向设双I45b工字钢作横向分配梁。
承重桁架梁采用34大片贝雷梁，每排贝雷梁之间用[10号槽钢支撑连接，其中在左右腹板下各设置5片，间距30cm，底板下设置16片，间距60cm，左右翼板外侧各设4片贝雷梁，间距45cm（龙门吊行走之用）。
在梁体外侧翼板（龙门吊行走部分）放置长度为1200mm的I20b工字钢（工字钢和贝雷梁采用U形螺栓连接），工字钢纵向焊接P43的钢轨，作为30t龙门吊的行走轨道。
安全防护：为了保证施工及高速公路行车安全，在贝雷梁上横向铺设10×12cm的方木（间距为20cm），方木上满铺5cm厚木板封死，保证整个桥面封闭。平台上两侧设置2.0米高φ48.5mm钢管防护栏杆并挂设细眼安全网封闭（安全网网目密度不低于800目/100cm2），防止施工中钢筋、小型构配件或其他物体掉落到桥下。
排水设计：为了防止施工用水或雨水排到公路路面上，影响行车及施工人员安全，采取以下排水措施：钢桁梁安装期间：采取支架平台上木板两侧设水槽，
水槽宽15cm，高10 cm，泄水点设在高速公路水沟上方（此处平台上通过预留φ100的孔，再安装φ100的U-PVC垂直管，将水流下排至水沟）便于雨水排入高速公路两侧水沟。
5.2 临时支架施工安全方案
钢桁梁跨越大呼高速公路，为确保高速公路行车安全，钢桁梁施工前必须做好各项安全防护工作，并在通过高速公路管理部门批准后在线路跨越点高速公路上方搭设临时支架。
5.2.1方案
为保证临时支架施工安全及道路通行安全，拟采用半幅封闭、双向通行的施工方式 。注：左幅、右幅以呼和浩特往大同方向为参照。
① 左幅临时支架施工
支架施工时对该侧行车道范围进行交通管制，按照要求设置交通警示和引导措施，将所有行驶车辆引至反向车道通过。为减小施工对道路行车造成的影响，施工区域与行车区域之间采用水马进行隔离。
② 右幅临时支架施工
支架施工时对该侧行车道范围进行交通管制，按照要求设置交通警示和引导措施，将所有行驶车辆引至反向已修建完成的棚洞内通过。单侧棚洞内设双向双车道通行时，需在两车道之间设置带反光标志的防撞砂桶，将两侧行车道隔离。
图2. 半幅封闭效果图
5.2.2交通管制
临时支架施工完毕后，两侧棚洞均设置单车道通行，两个棚洞内各预留一条应急车道。按照《公路养护施工安全作业规程》的规定，以两个应急通道为起点，在来车方向的2公里范围内设置警告区，重复安装施工、禁止超车、限速30、右（左）侧变窄、向左（右）改道等规范的交通标志，提醒驾驶员减缓车速，按标志要求逐渐改变行车状态。在上游过渡区和缓冲区设置禁止驶入、路栏和双向通行标志以及频闪灯等警示设施。
5.2.3临时支架安装施工
半幅车道封闭后，即可在此区域内进行支架安装施工。具体工序如下：
临时支墩基础采用钢筋混凝土条形基础[5]，基础长18.2m、宽2m、高1m,砼标号采用C40，混凝土面保持水平，基础内预埋700mm×700mm×10mm的钢板（钢板下设置锚固钢筋），以备与钢管立柱焊接（如图3）。混凝土由拌合站集中搅拌，混凝土罐车运送至2#、3#墩位旁，汽车吊吊运至浇筑点。混凝土浇筑时要振捣密实，初凝后拆模并养护。
图3. 临时支墩基础正剖面图
临时支墩条形混凝土基础同时兼有防撞功能，其前方设导流岛，减小钢管立柱受车辆碰撞的风险。
等混凝土基础强度满足要求后（由于为高标号C40混凝土，3天可以满足要求），即开始安装钢管立柱，立柱要与基础顶面预埋钢板焊接连接，安装时立柱垂直度要满足要求。立柱钢管采用φ530mm，壁厚10mm的螺旋管以2.23m间距进行布置。钢管支墩顶部设钢制钢管砂筒，同排钢管间采用14b号槽钢斜撑进行固结。（见图4）
图4. 钢管墩横向连接图
安装贝雷梁下（钢管支墩顶部的砂筒上面）双I45b工字钢横向分配梁[6] [7]。每2根工字钢为一组，工字钢之间采用点焊，焊点间距50cm。工字钢和砂筒间同样采用点焊连接。（见图5）
图.5 钢管支墩、横向分配梁、贝雷梁关系示意图
安装贝雷梁，承重桁架梁采用34大片贝雷梁，每排贝雷梁之间用[10号槽钢支撑连接，其中在左右腹板下各设置5片，间距30cm，底板下设置16片，间距60cm，左右翼板外侧各设4片贝雷梁，间距45cm（龙门吊行走之用）。
贝雷片每2片为1组，用[10槽钢连接成9m或15m的贝雷梁。
安装龙门吊轨道，在梁体外侧翼板（龙门吊行走部分）放置长度为1200mm的I20b工字钢（工字钢和贝雷梁采用U形螺栓连接），工字钢纵向焊接P43的钢轨，作为30t龙门吊的行走轨道。
安全防护：为了保证施工及高速公路行车安全，在贝雷梁上横向铺设10×12cm的方木（间距为20cm），方木上满铺5cm厚木板封死，保证整个桥面封闭。平台上两侧设置2.0米高φ48.5mm钢管防护栏杆并挂设细眼安全网封闭
（安全网网目密度不低于800目/100cm2），防止施工中钢筋、小型构配件或其他物体掉落到桥下。工作平台封闭见图6。
图6. 桥面封闭示意图
5.2.4临时支架施工安全注意事项
①施工时进入高速公路范围内的所有作业人员必须穿着反光背心。
②施工吊装作业需在高速公路线路范围内进行，所有吊装作业必须有专人指挥，所有吊装设备及构件严禁侵入高速公路通行车道垂直空间范围内。
③两侧棚洞各在上游沿洞门内轮廓边缘设频闪警示灯，警示灯可在夜晚显示出门洞内轮廓，使驾驶员能在较远距离即可明确门洞位置以便提前调整行车状态。交通管制期间警示灯每日18:00-至次日6:00开启使用。
④在两侧门洞上游入口处设置防雾灯，在雾天时开启两侧防雾灯，确保车辆驾驶员能在雾天清晰辨别门洞位置，保证雾天交通安全。
⑤在两侧门洞上游300m处设置限高限宽简易门架，门架采用φ150mm钢管焊接，门架净宽9.0m，净高5.5m，门架钢管基础可采用两块100×100×100cm混凝土预制块，预制块顶部预埋20×20×1cm钢板焊接门架立柱钢管。
6钢桁梁的吊装
钢桁梁杆件到达现场后，100t吊车在6#临时墩及3#墩之间，利用鹰架内空间先从3#墩向2#墩吊装，吊装顺序为：E0´-E2´左幅、右幅主桁下弦杆→E2ˊ-E4ˊ左幅、右幅主桁下弦杆→E0´、E2´节点处横梁→E0´-E2´之间纵梁→E4´节点处横梁→E2ˊ-E4ˊ之间纵梁→E0´-E2´左幅、右幅主桁腹杆→E2ˊ-E4ˊ左幅、右幅主桁腹杆→A1´-A3´左幅、右幅主桁上弦杆→A1´-A3´之间的平联纵。
此为一个吊装小循环。然后封闭高速路左侧道路（面向大同至呼和浩特方向为准）吊车移位到4#临时墩和5#临时墩之间对E4ˊ-E8之间的钢桁梁杆件进行吊装；E0´至E8之间钢桁梁杆件吊装完成后，封闭右侧高速路，吊车移位到3#临时墩与2#临时墩之间对E8-E4之间的钢桁梁杆件进行吊装；最后吊车移位到2#临时墩与2#墩之间吊装E4-E0之间钢桁梁杆件（吊装顺序类似E0´-E4´）。（参考图7、图8及现场吊装图9、10、11）
图7.临时支墩平面布置图
图8. 桁节点及贝雷梁支撑示意图
吊装完成的过程中可以同时进行高强度螺栓的紧固（紧固螺栓完成后）→桥面进行浇注桥面板钢筋混凝土→面漆涂装→拆除膺架→交验。
图9. 吊车在吊装纵梁
图10.吊车在吊装腹杆
图11. 吊车和龙门吊配合吊装腹杆
7结语
根据大呼高速公路车流量小的特点，采用半幅封闭高速路施工，不仅解除了鹰架架设钢桁梁直接吊装的制约因数，同时节约了成本、加快了施工进度，经济和社会效益显著。
参考文献：
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[2]刘俊, 陈铭,苏国明等. 双线铁路整体节点下承式钢桁结合梁设计研究 [J]. 铁道建设术, 2008 ,(B12): 78-81.
[3]王福生. 膺架法拼装架设水中钢桁梁施工技术 [J].铁道建设技术, 2009 ,(1). 122-126.
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[5] 王晓敬. 临时支墩在大跨度钢桁拱桥梁架设中的应用 [J].铁道工程学报,
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