孙晓方

(丹阳市交通运输局，江苏 丹阳 212300)

0 引 言

管线桥[1]是为特定管线荷载跨越障碍物而修建的特殊专用桥梁，在市政工程及能源工程中应用广泛。相比一般的公路桥梁或铁路桥梁，管线桥所承受的外部荷载较小，且以静荷载为主。管线桥对桥面空间的需求较小，一般都属于窄桥。

钢管桁架[2]结构自重轻、刚度大，具有卓越的跨越能力，近年来已越来越多的应用于桥梁工程中。本文结合工程实践，介绍了一座大跨径钢管桁架管线桥的关键建造技术。

1 概 述

常见的管线桥形式有：梁式直跨、轻型托架式、桁架式、拱式、悬索式等，其中，梁式直跨和轻型托架式的管线桥由于结构自身的限制，只适用于跨越较小的河道；桁架式和拱式管线桥的整体稳定性较好的，可以满足跨越中等口宽河道的需求；悬索式一般用于跨越较大口宽的河道。

本文介绍的管线桥上部结构采用跨径为110 m的简支钢管桁架梁，一孔跨越京杭运河及滨水步道，下部结构采用圆形墩柱接钻孔灌注桩基础，桥墩位于岸上。管线桥的主要设计载荷为一道D600自来水管道、一道D325蒸汽管道及若干电力和通讯管线。

图1 管线桥

管线桥的上部结构为三角形空间桁架，该结构是在常规下承式钢桁架的基础上，取消上平纵联，将两根上弦杆合并为一根上弦杆，增强了桁架横向刚度，显著降低了整个结构的用钢量。该结构为稳定的空间三角形构造，造型简约，力学概念清晰[3]。

2 钢管桁架主要构造

本桥是为特定管线荷载设计的专用管线桥，主桥钢管桁架由：上弦杆(φ1016)、下弦杆(φ610)、腹杆(φ273)、横梁(φ273)、拉杆(φ114)等构件组成，桁架计算高度为6.0 m，横向计算宽度为4.0 m，纵向节点间距5.5 m，主桥计算跨径为110 m，上部结构如图2所示。

图2 桁架结构总图

根据计算结果，施工状态及成桥状态下各构件的总体承载能力、局部承载能力及稳定性均满足规范[4]要求。

图3 结构验算结果

3 钢管桁架施工

京杭运河属于繁忙航道，桥梁建设无法采用支架施工，故上部结构采用在岸上焊接拼装，整体浮吊安装的施工方案。

主要施工流程为：主桁结构在工厂制造、预拼，构件拆解运至现场拼装焊接成整体，同时完成下部结构施工→将主桥整体吊装就位，固定于支座上→施工桥面钢格栅、栏杆、管道支撑等附属设施→架设管道→运营。

3.1 厂内加工制造

钢结构的制作要满足图纸和技术规范[5]的要求，主要工序包括材料的采购和复验，焊接工艺评定，分段划分，钢材预处理，放样、下料、加工，分段制造，内场分段吊运、翻身，二次除锈、涂装、工厂预组装等主要过程。

3.1.1 钢管的相贯线切割及焊接

本桥构件多采用钢管结构，涉及钢管相贯线焊接的构件采用全自动钢管切割机下料，相贯线及坡口一次自动成型。主桁结构出厂前在厂内进行全桁架整体预拼，并依据图纸要求对结构预拱度进行检验。

图4 钢管相贯线切割

3.1.2 钢结构涂装

钢结构防腐按照《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》执行，采用设计防腐年限为20年的长效防腐涂装体系。钢结构在制造厂内应完成全部底漆、中间漆及第一道面漆，钢构件运至现场并拼装完成后在现场喷涂外表面第二道面漆。

3.1.3 分段预拼装

构件加工完成后，必须在工厂内进行分段预拼装，预拼时应对分段余量进行切除，确保现场安装顺利进行。对预拼装过程中发现的问题应及时处理，确保精度满足设计要求。

3.2 分段运输

本桥钢桁架的上、下弦杆属于超长构件，需分段运输。结构分段应充分考虑规划运输路线上的各种限制条件，如沿线桥梁的承载能力、道路限高、限宽及转弯半径等。大件运输应并遵照路政管理部门关于大件运输的相关规定进行。运输过程中还要采取相应的各种安全措施，如构件固定、悬挂大件运输警示标记、配备保障车辆等。

3.3 现场拼接

桥位附近的河岸上提前设置一个120 m×5.0 m的钢结构拼装平台，待桥梁上部结构分段运至现场后，在拼装平台上进行组拼。

图5 现场布置图

拼装时先对照图纸的构件进行编号，并按图纸要求的顺序将钢桁架构件吊装就位。上、下弦杆的的对接头为全熔透焊接，是桁架结构最重要的焊缝，拼装时先点焊固定弦杆的相对位置，然后打底焊一道，再按要求盖面焊接，确保预防焊接出现变形的现象，同时确保焊接满足相应工艺要求。

图6 现场拼装

3.4 整体吊装

吊装总重量约246.6 t，根据现场施工条件、最大吊装重量及浮吊性能，选用一台500 t和一台150 t浮吊船进行整体吊装工作。

500 t浮吊起吊钢丝绳采用落缆形式，每个吊点上用2根钢丝绳一双，4根出索，设4个吊点，150T浮吊设2个吊点，吊点位置加焊钢管限位，防止钢丝绳吊装过程中产生滑移。

图7 吊点示意

500 t浮吊船有16根钢丝绳起吊，根据计算结果，单根索力约17.1 t.钢丝绳型号采用￠56 mm 6×37+1钢丝绳，实际破断力为200 t，安全系数N为:

满足《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》要求。

吊装时需对施工作业区500 m范围内进行断航，断航时间4 h，浮吊船就位。缓慢吊起钢管架，并观察浮吊船吃水及纵横向稳性，浮吊船后退，旋转，浮吊船朝目标方向位移。

图8 吊装施工

浮吊船将桥梁吊装桥位上方后，观察位置到位情况，微调后到位。浮吊船撤离，停到停泊区。

图9 浮吊整体吊装

4 结束语

本文介绍了一座结构新颖的大跨径空间钢管桁架结构管线桥的结构特点与建造关键技术。该桥型结构具有建筑高度低、单位用钢指标较小等优点，体现了桥梁设计“安全、耐久、适用、环保、经济和美观”的原则。施工中严格过程控制，抓好重点施工部位、克服难点分部工程，细化施工工序过程，以树优质品牌，创建精品工程、确保施工工期、实现安全文明施工的原则进行管线桥的施工组织，确保管线桥工程的圆满完成，对同类管线桥梁的建造有一定的借鉴意义。