中铁建大桥工程局集团南方工程有限公司 广东广州 510000
摘要：某铁路大桥钢梁采用半悬臂拼装方法施工，在中跨跨中合龙时，合龙口的多个合龙点在高程、里程、轴线以及转角等方向存在不同位移差，且临时结构规模大、钢桁拱吨位重。为确定有效的位移调整方案来实现钢桁拱的精确合龙，对合龙位移调整措施进行了研究。结果表明：拱桁合龙口的里程位移差可通过钢桁拱的纵向预偏或纵移进行消除，其高程和转角的位移差通过临时支墩顶落梁调整最为有效；桥面刚性系杆合龙口的高程和里程的位移差可通过临时支墩顶落梁进行消除；各合龙点的轴线位移差可通过横向对拉调整。
关键词：钢梁；钢桁拱；跨中合龙
一.钢梁架设简述
1.钢梁架设方案
东平水道（99+242+99）米钢桁拱桥，每节间11m全桥共计40个节间，其中两边跨共18个节间，中跨22个节间。
两边跨各99米钢桁梁采用临时支墩半伸臂拼装，钢梁从两边墩向两主墩拼装架设。主跨钢梁从两主墩向跨中悬臂拼装架设。
为保证钢梁悬臂拼装架设的平衡稳定，武汉侧钢梁采用边跨压，广州侧采用边墩钢梁锚固。中跨拼装架设在两主墩296#、297#墩设立吊索塔架辅助悬臂安装。
钢桁梁从296#墩（武汉侧）向跨中悬臂拼装11个节间，至A20节点121米；297#墩（广州侧）向跨中悬臂拼装10个节间，至A19＇节点110米，预留A19＇A20节间做为跨中不对称合龙节间。
2.钢梁合龙歩骤
钢梁合龙总的歩骤是，先拱肋后系杆。
顺序是：拱肋下弦杆—桁拱斜杆--拱肋上弦杆—桥面系杆—桥面板—横向联结系—上平联。
第一步：启动296#墩顶布置，通过武汉侧钢桁梁整体纵、横移和竖向千斤顶起落，以及吊索塔架索力调整，将跨中钢梁梁端合龙点的X、Y、Z三向偏差调整到安装精度要求之内，先行合龙钢桁拱肋下弦。
第二步：将钢桁拱斜杆下端插入节点后，拼装上节点冲钉螺栓，暂不调整合龙。
第三步：利用顶拉设备千斤顶在上弦节点间施力，使得上弦节点栓孔对应，进行钢梁拱肋上弦合龙。
第四步：解除296#主墩支座约束。
第五步：通过295#、298#两边墩起顶钢梁及必要的合龙口千斤顶顶拉，使系杆合龙口达到系杆合龙杆长度要求，合龙拼接板栓孔对应，进行系杆合龙，从而完成全桥合龙。
二.合龙前的准备工作
1.钢梁架设
⑴为确保钢梁的安全架设和顺利合龙，根据设计部门要求，对广州侧钢梁E0＇E1＇节间增加压重660t（在架梁吊机前移至A17节点前完成加载）。并对广州侧钢梁后锚固平行钢丝索补拉至400t/索，即每桁预锚力为800t.
⑵武汉侧钢梁架设至第20节间，为便于钢梁的合龙调整，本节间桥面板KY3、GM3暂不正式安装，先临时用冲钉和少量螺栓将其安装就位打捎，（前端E20节点桥面板KY2、GM2及桁拱A20横向联结系待主桁合龙后安装）；
⑶广州侧钢梁架设至第19节间（前端预留A19＇节点GM线横向联结系后装，以便合龙杆件从桥面运输线起吊）；
前端预留广州侧第20节间做合龙节间。
⑷ 武汉侧架梁吊机后退至中跨第16节间，（架梁吊机后退至第几节间恰当，应根据两端钢梁监测高程测量数值进行调整）。
广州侧架梁吊机前移至安装合龙杆件的中跨第18节间。撤除武汉侧与广州侧两悬臂端附近的多余的施工荷载。
⑸对钢梁高程、里程、转角、杆力及吊索索力进行测定并对武汉侧吊索进行索力补拉：
前索补拉至9350KN/桁，1588KN/根，
后索补拉至9774KN/桁，1629KN/根，
2.测试与调整
⑴为了消除钢梁悬臂拼装挠度及转角影响，使跨中合龙时悬臂端“顶平”，按钢梁安装设计计算要求，当武汉侧钢梁拼装至A11节点后，应将钢梁整体向跨中纵移；295#、298#墩支点钢梁预落，施工中实际纵移值及预落值按设计计算的90%实施。
东平水道钢梁施工监控合龙纵移值、预落值计算值与施工实际预设值见下表：
以上计算值与实际预设值10%之差要求在本阶段正式合龙前补足，是否一定要按比较值补足，要看武汉侧吊索塔架索力补拉后，钢梁合龙口实际监测资料和荷载实际布置，重新计算支点高差、钢梁转角及纵移值。当转角误差较大武汉侧钢梁支点又无下降空间时，为确保广州侧边墩支点后锚安全，应起顶广州侧主墩钢梁或调整吊索广州侧索力，将广州侧钢梁前端调高满足角度要求，然后再调整武汉侧钢梁支点高程（转角）使之与广州侧钢梁合龙端相对应，完成合龙调整。
对钢梁如何进行合龙前的调整，应根据施工监控组提供监控资料、设计部门的施工设计计算和东平水道钢梁架设总工程师共同研究确定的方案实施。
⑵合龙阶段要反复测量温度和日照对中线和梁端位移影响的情况，并实际测量合龙两端间距离（并记录温度）与计算数据进行校核。
合龙前进行准确的测量，凡测量值与下列规定不符合者均应调整。
①中线测量：保证主桁平面中线差小于2mm；
②间距测量：两悬臂端间隔距离与设计尺寸的间距为（0，+100）mm；
③高程测量：两悬臂端的计算合龙高程一致；转角一致，即其计算正切值相等；
⑶调整工作包括三部分：即中线（横向Y）、间距（纵向X）、高程（竖向Z）。先调整横向，再调整纵向，最后调整竖向。
中线（横向Y）调整方法：其值包括有：安装测量误差，梁体横断面变形所引起的错位，日照不匀、温度使梁体横向挠曲等。中线偏差可通过296#墩墩顶横移千斤顶顶移和吊索索力的调整来实现。
间距（纵向X）调整方法：通过武汉侧296#墩，墩顶布置的纵移千斤顶施顶将钢梁纵移，使合龙口间距调整至（0，+100）mm。
高程（竖向Z）调整方法：高程偏差调整主要是通过武汉侧295#边墩支点起落来实现，高程偏差不大时可采用在武汉侧钢梁前端减少施工设备或用载重汽车在桥面上移动压重调整，使两悬臂端高程与理论一致。
转角误差调整也是高程的调整，当转角误差较大用武汉侧钢梁支点顶落不能满足要求时，应起顶广州侧主墩钢梁或调整吊索广州侧索力。
3.设备准备
⑴合龙铰
合龙铰是节点法合龙钢梁的关键设施，合龙铰用各合龙杆件合龙口端的立面拼接板制造，在拼接板及合龙杆立面螺栓孔上扩钻Φ40mm、Φ50mm圆孔和100mm长圆孔作为合龙铰孔，合龙铰孔要求制作精细，安装时位置要求准确，随钢梁合龙杆件一起预拼场组拼后一同吊装。铰轴受力大，在施工中不允许有任何损伤。
⑵顶拉设施
顶拉座在工厂制造后应进行组装试验，到工地后经再次试装确认合乎要求后方可上桥使用，各零部件及销轴不得有损伤。
合龙顶拉座由顶拉板和支承座组成，顶拉板安装在合龙口靠近G20、A20、E20节点侧杆件顶底面的螺栓连接孔上，支承座安装在合龙短杆件顶底面的螺栓连接孔上，支承座安装应根据顶（拉）需要来确定安装方向，用YD200A张拉千斤顶实施顶拉。
4.天气选择
合龙前要与气象部门取得密切联系，准确掌握合龙前后的气象资料。应尽量选择良好的天气，合龙时钢梁梁体温度差最小或无温差。合龙节点的调整穿销及冲钉螺栓安装应选择在晚上10：00至凌晨6：00，合龙一旦开始，应不间断地尽快完成。
三.合龙步骤及操作
1.桁拱下弦合龙
⑴G19＇G20 合龙弦杆，两端底侧外拼接板P5、P1填板T1分别栓合在G19＇节点前端、G20（G20拼接板P1带合龙铰孔）节点前端，顶面外拼接板P3退后接头栓带在G19＇节点、G20节点前端，箱内拼接板退后接头栓带。顶拉设施及千斤顶安装在G20节点前端。
⑵钢桁拱下弦合龙，以通过武汉侧钢梁296#墩顶顶高和纵移为主要手段达到合龙要求，当钢梁两端下弦调整至间距6571+200=6771mm左右mm。，安装G19＇G20合龙弦杆，把后端接头拼装完成，将合龙口G20端拼接板拼装好。
⑶继续对武汉侧钢梁在墩顶进行纵向顶移，再度精调中线和合龙口；
合龙口两端横向Y方向错位在10mm以下时，可在上下弦顶面对角方向挂5t导链实施对拉调整平面错位。
当调整到两悬臂端合龙杆件间距（0，+100）mm的瞬间迅速打入下弦长圆孔钢销，对钢梁进行高程和合龙口再度张开的限位。
⑷对钢梁进行再纵横移或顶拉设施千斤顶，精调中线和合龙口；
当合龙铰孔偏差在5.0mm以内时，迅速打入对点尖冲钉和圆孔钢销，随即打入50%冲钉及50%螺栓。
⑸拱肋下弦合龙时，把合龙杆G19＇端拼接后，可三桁同时对点合龙口钢销，哪桁先到位就先合龙哪桁。
2.拱肋斜杆合龙
⑴斜杆上端拼接板P4、填板T2与斜杆预拼后倾斜起吊安装。
⑵吊起的斜杆先将下端插入G20节点后再对点A19＇节点安装冲钉螺栓。
⑶G19＇节点冲钉螺栓暂不安装，待上弦接头合龙后再调整安装冲钉螺栓。
3.拱肋上弦合龙
⑴A19＇A20合龙弦杆，两端底侧外拼接板P2、P3填板T1分别栓合在A19＇、A20（A20拼接板P3带合龙铰孔）节点前端，顶面外拼接板P1分别栓带在A19＇、A20节点前端，箱内拼接板退后接头栓带。拱肋上弦下合龙拉板预拼在A20侧节点上，上合龙拉板栓带在A20侧节点上，合龙支承座安装在合龙杆件上下相应位置，并将YC200A千斤顶安装固定。
⑵拱肋下弦合龙后拱肋上弦合龙口略小于拱肋上弦合龙杆件，安装A19＇A20弦杆，把后端接头拼接板拼装完成。
⑶利用合龙口两侧对顶座板，当合龙杆件间距（0，+100）mm的瞬间迅速打入下弦长圆孔钢销，对钢梁进行高程和合龙口再度张开的限位。
⑷用顶拉设备继续调整合龙口尺寸与设计尺寸偏差在30mm左右甚至更小时，不需再进行纵移，等待温度升高即可，（大气温度每升高1.0°C则主跨钢梁伸长0.0118*242=2.86mm）当合龙铰孔偏差在5.0mm以内时，迅速打入对点尖冲钉和圆孔钢销，随即打入50%冲钉及50%螺栓。
⑸拱肋上弦合龙时，把合龙杆G19＇端拼接后，可三桁同时对点合龙口钢销，哪桁先到位就先合龙哪桁。。
上下拱肋弦杆合龙穿销后，钢梁在跨中呈六点铰接状态。
⑹经调整将斜杆的合龙点上打入50%冲钉、上足50%高栓，然后按照正常的顺序进行冲钉的替换、高栓初拧和终拧，同时退出钢销。
⑺当上述步骤完成后，即表示桁拱合龙已完成，立即将296#墩固定支座释放为活动支座（即抽出四氟板与不锈钢板间的石棉板），完成体系转换，防止产生过大的温度内力。
⑻安装广州侧E19＇E20节间桁拱上下平联杆件。
4.桥面系杆合龙
⑴当桁拱合龙完成并体系转换后，立即开始系杆合龙。
桁拱合龙后系杆合龙口小于系杆合龙杆长度，（按施工监控计算合龙口长度小于合龙杆长度443mm，通过顶高两端边墩295#298#支点，顶高624mm后系杆合龙口的尺寸大于系杆合龙杆长度2mm。
桥面系杆合龙顶拉板预拼在E20侧节点上，上合龙拉板栓带在E20侧节点上，合龙支承座安装在合龙杆件上下相应位置，并将YC200A千斤顶安装固定。
⑵系杆合龙以通过武汉侧295#墩和广州侧298#墩支点顶高使两侧钢梁纵移为主要手段达到合龙要求。
在298#墩顶高过程中，逐渐调长后锚拉杆，对合龙口尺寸及支点位移作好实时观测，当合龙口位移符合下述条件时，立即停止顶高：
间距测量：两悬臂端间隔距离与设计尺寸的间距＞20～100mm；
高程测量：两悬臂端高程一致，转角相等。
⑶将E19＇E20＇合龙系杆后端底侧拼接板P1填板T1、前端底侧拼接板P1（带合龙铰孔）栓合，顶面外拼接板、箱内拼接板栓带。
⑷当钢梁两端下弦调整至间距＞2960+100=3060mm左右，用架梁吊机将E19＇E20合龙段系杆，从上弦外侧吊至合龙系杆开口旁，在中桁拱肋上放下长千斤绳，悬挂导链滑车提吊合龙系杆安装就位，并把E19＇侧接头拼接板拼装完成。
⑸利用系杆对拉设施或等待温差变化来调整合龙口尺寸，当偏差在1.0mm以内时，打入系杆合龙口长圆孔钢销，等待气温升高钢梁伸长打入系杆合龙口圆孔钢销。
⑹接着再打入50%冲钉、上足50%高栓，然后按照正常的顺序进行冲钉的替换、高栓初拧和终拧，同时退出钢销，完成系杆合龙。
5.桥面板合龙
⑴将广州侧E19E20节间桥面板KY3、GM3正式安装。
⑵安装广州侧E19＇E20＇节间桥面板KY3、GM3。
⑶安装合龙E20节点桥面板KY2、GM2.
⑷桥面板合龙后安装A20、A19＇两节点横向联结系和A20、A19＇节间下上平联。完成跨中合龙。
四.悬拼设施拆除
1.分级释放吊索力，拆除吊索和上下锚箱，拆除吊索塔架。
2.缷除武汉侧边跨压重，拆除广州侧298#墩后锚固。
3.上弦55t架梁吊机各自后退至边跨第3节间拆除。
4.起顶边墩钢梁至设计高程，起顶纵移主墩钢梁将支座安装于设计位置。支座底面灌浆。
5.浇注边墩支座垫石，安装永久支座。
五.安全注意事项
1.钢梁跨中合龙是钢桁梁架设的关键工序，必须精心组织，严密策划。
设立钢梁合龙指挥系统和组织表，选择精悍的架梁施工队伍。设置钢梁架设设施的关键点负责人。钢梁跨中合龙应在桥面上设置指挥台和指挥的发号施令设施。
2.钢梁合龙根据施工监控组提供监控资料、设计部门的钢梁架设施工设计负责人和东平水道钢梁架设总工程师共同研究确定的方案进行实施。由东平水道钢梁架设总工程师发出统一指令。
3.钢梁跨中合龙施工工艺方案的技术交底工作，应落实到所有参加钢梁跨中合龙施工的操作工人和管理人员。
4.搞好钢梁合龙安全防护设施，拼装脚手挂架、脚手板必须固定牢靠。合龙节间拱肋下弦杆、桥面系杆下满挂安全网。桥面周围全面设立防护栏杆。
5.为确保钢梁悬臂拼装抗倾覆稳定和钢梁根部的杆件应力，应严格控制悬臂端的施工工具设备，和不必要的施工荷载，桥面的运梁平车安装杆件起吊后，迅速撤离到钢梁后端。桥面的必要的工具设备控制在设计的允许荷载以内。
6.增加对广州侧后锚、武汉侧压重、吊索塔架和吊索索力的检查及监测次数，确保架梁设施的安全。
7.选择良好的气象条件及近期的天气预报，一旦合龙开始必须一气呵成。
8.严格施工纪律，各岗位施工（工作）人员必须重温各工作岗位操作规程并熟知应急预案措施。
9.加强安全保卫和后勤供应工作。
参考文献：
[1]李芳军，赵志尚，朱鹏飞.万州长江大桥钢桁拱梁合龙技术[J].桥梁建设，2006（1）。
[2]孙吉飚.朝天门长江大桥钢桁拱合龙技术[J].现代交通技术，2007（2）
论文作者:石宇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/18
标签：钢梁论文; 龙口论文; 节间论文; 节点论文; 高程论文; 桥面论文; 悬臂论文; 《基层建设》2017年第12期论文;