连续钢桁梁双向全悬臂拼接法？

由隧道工程局第一工程处承建的南昆铁路恒口3号大桥和巴度4号大桥主桥为2×64m上承式连续钢桁梁。借鉴预应力钢筋混凝土连续梁悬臂浇筑法，采用双向对称全悬臂拼装架设，获得成功。该施工方法所需机械设备投资少，组装工作量减少一半，增加一个工作面，施工周期短，社会经济效益显著。

1前言

由铁道部隧道工程局承建的南昆铁路恒口3#桥全长369.45m，其中6#跨和7#跨为2×64m连续钢桁梁，5#墩、6#墩和7#墩高度分别为57m、61m和38 m。巴度4#大桥全长355.33m，其中5#跨和6#跨为2×64m连续钢桁梁，4#墩、5#墩和6#墩高度分别为61m、74m和40m。

由于沟壑较深，桥墩较高，两座桥梁原设计采用单向全悬臂拼装。铁道部有成熟的施工经验，悬臂拼装时结构安全容易保证。但需要对64m的平衡梁进行组装和拆卸，工作量翻倍，工期延长。而且高强度螺栓第一次使用后，表面状况发生变化，扭转短系数的离散值增大，第二次使用的质量难以控制。

经过反复研究比较，决定借鉴预应力钢筋混凝土连续梁悬臂浇筑法，采用从中墩顶部向两侧双向对称悬臂拼装方案。实际采用的方案与原设计方案相比，设备投入少，工期短，减少了组装工作量，社会效益和经济效益显著。

2施工方法的特点和适用范围

(1)相邻墩台可正常施工，不受悬臂架设影响；(2)无需架设32m军用梁和满堂脚手架；

(3)依靠钢梁自重平衡，无需加压，组装主桁架的工作量减少一半，增加一个操作面；

(4)原设计20t高架索道改为3×3.5t高架索道，降低了索道成本，充分利用了索道的运输能力，取消了轨道梁运输设备和组装吊车；

(5)该方法适用于高山深谷中连续钢桁梁的架设。

3过程原理

在该方案中，双向对称悬臂拼装依靠钢梁的自重平衡。施工过程中保证结构安全的关键是墩梁间的临时加固措施。经过比较，选择焊接工字钢板梁作为施工搁栅。与三角墩旁的支架相比，结构简单，安装和拆卸方便。在钢梁拼装过程中，施工搁栅使中墩和钢桁梁形成T型刚构，传递钢桁梁的恒载、施工荷载、弯矩等，是两段之间的拼装平台。

施工搁栅的高度根据钢梁悬臂端的受力情况和挠度、支架的高度和千斤顶的工作高度综合计算确定。因为在实际施工过程中不可能保持绝对平衡，所以施工搁栅应能承受弯矩。

4施工技术

4.1建筑托梁

(1)考虑到施工搁栅的加工和运输方便以及架空索道吊装能力的限制，每个搁栅分三段制作，在中间墩顶组装。

(2)施工中应加强对搁栅的观测，可用水准仪观测搁栅的挠度值，计算搁栅的内力；在条件允许的情况下，也可采用静态电阻应变片来观察托梁的应变。施工过程中，要重点监控施工搁栅的焊缝、螺栓等部位，确保结构安全。

4.2施工准备

高架索道是抬杠的关键设备，人员也需要通过索道上桥。施工前，应在高架索道上进行载荷试验，以确保索道的安全。

钢梁构件应按组装顺序清点堆放整齐；

清理预组装现场，搭建预组装台座；

在中墩顶部设置工字形施工搁栅，调整中线标高。

4.3酒吧预拼

为了加快架设进度，减少高空作业量，根据钢梁的结构特点、施工方案的特点、高架索道的吊装能力等因素，在桥下预拼装钢梁构件。主要方法如下:

(1)下弦悬臂前的接头板、组装板、填充板、下水平纵向接头板与下弦预组装。为了便于下一节下弦杆的安装，预留了适量的冲钉，所有高强度螺栓不拧紧。

(2)斜杆单独安装。

(3)上下游立杆、轨道梁、横向扣件预组装，整体吊装。为了便于上弦杆的安装，按规定预留了适量的冲钉，高强度螺栓不拧紧。

(4)分别拧紧上弦杆。为了便于下节上弦的安装，上弦悬臂端的上组装板暂不安装。

(5)横向和纵向横杆在桥下预组装，整体吊装。

(6)纵梁安装时，由于桥上施工场地好，不在桥下预拼装。

预拼接前检查杆件的数量、尺寸和保护涂层，并按要求在少量锈蚀的喷铝面上补喷。(参考建筑中文网)

每组钢筋预拼装后，检验员应全面检查拼装件各部分的尺寸、数量、数量、位置和方向是否符合设计要求。确认无误后，填写预组装钢筋检查表，并在钢筋上标注桥架安装位置和“合格”字样。

4.4悬臂组件

(1)钢梁的代表性节点为E6和E4。拼装时，主桁架应尽快形成稳定的结构，两侧杆件必须对称拼装，以保持两侧平衡，减少弯矩，保证结构稳定，并尽快安装纵横向连接系统，保证钢梁结构的空间稳定性。第一个安装的杆不妨碍后面安装的杆的安装。

(2)架梁用冲孔钉，材质为35 #碳钢，直径？φ22.7(-0.05~0)，HRC~40 .

(3)主桁架构件组装时，冲钉和30%高强度螺栓按总孔数均匀分布，一般拧紧后可松开挂钩，其他构件在30%冲钉和30%高强度螺栓后松开。松开挂钩后，剩余孔的高强度螺栓会立即补充，一般会拧紧，然后这些高强度螺栓会按照拧紧的流程，一个一个的先拧紧，一个一个的拧紧。

(4)第二步，用高强度螺栓代替冲钉，一般拧紧。一次卸下的冲钉数量最多不超过冲钉总数的20%；冲钉全部换成高强度螺栓后，按流程进行初拧和终拧。

(5)钢梁组装成三维体系。检查钢筋的数量符合设计要求，符合要求后即可进行板束的螺栓连接。主桁架接头的螺栓连接方向应从接头中心向外侧径向扩展。

(6)为保证钢梁安全和设计预拱度，主桁架节点高强螺栓终拧不应滞后于两段悬臂端。

(7)安装时，必须严格控制临时施工荷载及其位置，不允许随意将多余的施工工具和材料带入悬臂端；当悬臂靠近相邻桥墩安装时，应全面检查钢梁上的所有临时荷载，以确保施工安全。为尽量减少钢梁自重，铁路纵梁及检测设备暂不安装，待钢梁到达相邻两个桥墩后安装。

(8)当钢筋与孔对准时，应将数个冲钉均匀地插入孔中，然后用小锤依次敲击冲钉，使钢筋的孔重叠。严禁用大锤猛击打孔钉强行打孔。

(9)在悬臂拼装过程中，应随时测量并记录钢梁的平面和标高位置，以指导施工。

(10)高强度螺栓应按规定、规格和方向安装，不得用短螺栓或短螺栓代替长螺栓。同一节点的同一规格不宜使用两个或两个以上批次的高强度螺栓，导致桥上的拧紧力矩多种多样，不便于管理。

(11)在安装过程中，制动车钩不能成为一个完整的系统，使其无法受力。

(12)为了避免主桁架变形产生的组装应力，组装过程中只初步拧紧上下水平纵向节点两端的高强度螺栓，以保证钢梁在组装过程中的刚度和空间稳定性。钢梁组装调整后，松开上下水平纵向接头两端的高强度螺栓，重新拧紧。

(13)悬臂拼接至相邻桥墩后，支点附近的所有主要节点及其相关连接系统应在顶升前栓接。

(14)由于悬臂拼装时下弦杆会向下挠曲，给斜杆和上弦杆的安装带来困难。斜杆一端和上弦安装到位后，用5t倒链将另一端拉到位。

5质量控制

5.1巴储存和预组装

(1)钢筋堆放场地应平整稳定，并有良好的排水系统，防止基础不均匀沉降造成钢筋倾斜倾倒。

(2)杆件的支点应位于杆件在自重作用下不会永久变形的地方。同类杆件的多层堆放不宜过高，层间垫木应在同一垂直线上。主桁架弦杆、斜杆和立杆堆放不得超过五层。

(3)防止雨水积聚在钢筋表面。

(4)在储存场地或预装配场地，钢筋应至少涂一次面漆。如果条件有限，可以在架设后刷第二道面漆，但第三道面漆必须在制梁完成后刷。

(5)钢梁构件进场后，应与设计文件核对数量，并根据设计文件和《铁路钢桥制造规范》对制造商提供的技术资料和实物构件进行检查或抽查。质量检查的主要内容如下:

(1)钢梁试验记录；

(2)焊缝检验记录(包括钢筋冷热矫直后无裂纹的检验数据)；

(3)主桁架弦杆、斜杆、立杆和纵、横梁的外形尺寸公差，重点检查弦杆端部的宽度(连接板和拼接板的覆盖范围)以满足节点摩擦力；

(4)棒孔边缘飞刺是否根除；

⑤抛光顶托零件的公差；

⑥面板出厂时接缝处摩擦系数的测试数据；

⑦运输和装卸不当造成的杆件损坏和变形；

⑧出厂时漏棒缺陷；

⑨棒漆或搬运过程中造成的铝表面缺陷。

(6)组装前，应使用与制造商附上的钢梁摩擦面相同工艺的试板验证摩擦系数。

(7)每根钢筋预拼装完成后，由值班技术人员检查签字，并填写预拼装钢筋登记卡，然后由质检员验收。检验合格的预组装钢筋应由值班技术人员和检验人员签字，并在钢筋上注明“检验合格”。

5.2钢梁组装

(1)主桁架构件组装时，均匀分布总孔数的50%，上脚打入总孔数35%的高强度螺栓，一般拧紧后才能松开挂钩；在其它钢筋上打完总孔数30%的钉子和总孔数30%的高强度螺栓后松开。松开吊钩后，立即补上其余孔的高强度螺栓，并普遍拧紧。然后将这部分高强度螺栓按照拧紧的流程，先拧紧后拧紧，最终拧紧后的高强度螺栓检验合格后，用黄色油漆进行标记。第二步，用高强度螺栓代替冲钉，一般拧紧。一次卸下的冲钉数量最多不超过冲钉总数的20%。将所有冲钉换成高强度螺栓后，按照工艺进行初拧和终拧。终拧后的高强度螺栓合格后，也应用黄色油漆进行标记。阻碍栓接的十字型水平和纵向构件可暂时拉开，栓接后复位，但两个交叉连接的构件不得同时移动，必须保持支撑作用。

(2)当钢筋与孔对准时，应将数个冲钉均匀地插入孔中，然后用小锤依次敲击冲钉，使钢筋的孔重叠。禁止用大锤打钉子强行打孔。

(3)高强度螺栓的使用不得以短螺栓或长螺栓代替，不得在同一点使用两个或两个以上批次的高强度螺栓，造成桥梁上的拧紧力矩多种多样，不便于管理。一点最好不要超过两把扳手，扳手标定的扭矩要符合设计要求。

(4)为保证钢梁的安全和实现设计预拱度，主桁架节点处高强螺栓的最终拧紧不应滞后于悬臂端的两段。

5.3高强度螺栓

(1)钢梁构件在储存、运输和包装中应采取一些措施，防止喷涂铝表面的划伤、污染、剥落和局部发黑。在磨损部分喷上铝，并用汽油或丙酮清洗污染的表面。螺栓板表面应光滑，无焊渣和油污，孔板边缘应无毛刺和飞边。禁止在螺栓板表面做任何标记。对于表面状况发生变化的高强度螺栓，使用前需要重新测试扭矩系数，并根据测试得到的扭矩系数重新确定扭矩。

(2)高强度螺栓的施工分为初拧和终拧，高强度螺栓的初拧和终拧应在同一工作日内完成。用敲击法逐一检查开始时已拧紧的高强度螺栓。检查合格后，用白漆在螺栓、螺母、垫圈和部件上做好标记，以便检查最终拧紧时是否有螺钉丢失，垫圈或螺栓是否转动。

(3)终拧采用扭矩法，使用900Nm恒扭矩电动扳手。固定扭矩扳手在使用前必须经过校准，其扭矩误差不得大于所用扭矩值的5%。每次倒班作业前后，必须对施工扳手的扭矩进行校正，并将校正结果填入记录表，并由校正员签字。作业后校正扭矩时，如果发现误差超出允许范围，则应使用检查扳手检查和处理本班次中使用该扳手最终拧紧的所有高强度螺栓。

(4)电动扳手应与控制箱一起使用，不得混用。应独立供电，并配有稳压电源，使其与大型机具电源分开，避免启动时电压波动对电动扳手输出扭矩精度的影响。

(5)最终拧紧后，螺母应用红色油漆标记。

(6)电动扳手采用轴力计，气动扳手采用刻度盘扳手，手动扳手采用悬重法进行标定。钢梁使用的各种扳手应每天由专人检查和校准，并建立履历簿登记。

(7)高强度螺栓的终拧扭矩检查应在终拧4小时后的24小时内完成。终拧检查:首先观察终拧后的所有高强度螺栓，检查初拧后用白漆标记的螺栓和螺母的相对位置是否有旋转，以检查是否漏拧终拧，然后用百分表扳手进行紧固检查。通过检查的，在螺栓末端用黄色油漆标注。

6安全措施

所有组装和安装作业应按照《铁路桥涵施工安全规则》(TBJ403-87)的相关规定进行，并采取以下安全措施:

(1)电气设备的绝缘防护；

(2)起重作业的安全注意事项；

(3)高空作业的安全措施。

7效益分析

这种施工方法减少了大量设备的投入，组装主桁架的工作量减少了一半，每根钢梁的主桁架组装架设成本降低了一半以上；每根钢梁组装架设时，增加一个工作面，主桁架组装工期仅为原方案的1/4，具有显著的社会效益和经济效益。

高强度螺栓不重复使用两次，可以保证拧紧质量。

8工程实例

铁道部隧道工程局承建的南昆铁路恒口3号桥和巴度4号桥均为2×64m上承式连续钢桁梁，具有深谷和墩高。这种施工方法节省了大量的人力物力，优质高效地完成了钢梁组装任务。恒口3#桥主桁拼装仅用了27天，巴度4#桥主桁拼装仅用了30天。钢梁预拱度完全满足设计要求，施工中未发生事故。

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