(山西运城路桥有限责任公司，山西 运城 044000)

0 引言

随着我国交通强国战略的持续推进，公路里程不断增加。在修建公路的过程中为跨越山川沟谷和江河湖泊不得不修建桥梁跨越障碍物。钢桁架梁式桥其所用材料和结构形式大大降低了桥梁上部结构自重，其跨越能力相比普通混凝土和预应力混凝土而言显著增强。钢桁架结构受力复杂、施工中工况多、施工难度大、风险高，因此有必要对大跨径钢桁架连续梁桥施工过程中的关键技术加以分析。王铭等提出了钢桁架连续梁桥中桁架的次应力问题，并提出桁架中的次应力会影响上部结构施工安全[1]；公新研究了杆件在不同长细比下桁架中的弯矩响应，并给出了梁式桥和拱式桥不同状态下的弯矩响应[2]；重庆交通大学严云厅利用计算机流程处理技术提出了钢桁架连续梁桥施工流程系统[3]；兰州理工大学荣子豪对钢桁架连续梁桥进行了节点静力和疲劳应力作了实验研究，得到了桁架各杆件极限疲劳应力[4]；西南交通大学诸志强优化了钢桁架梁的桁架结构及节点连接方式[5]。本文以某钢桁架连续梁桥施工为工程背景，对桁架施工中临时支撑的受力状态进行了分析并研究了桁架梁桥的合龙技术和施工监测技术，对类似工程具有借鉴意义。

1 工程概况

某钢桁架连续梁桥是A市环城高速中跨越既有城市道路的特大桥梁。该桥主跨为100 m+150 m+100 m=350 m钢桁架连续梁桥，桥面宽44 m采用左右分幅的结构模式，每幅宽度21.5 m，中央隔离带宽1 m。

2 施工临时支撑及合龙技术分析

对于较大跨径钢桁梁而言，施工中桁架梁的施工是将桁架梁分成若干榀桁架[6-7]，利用临时支撑及吊装设备将每榀桁架固定安装到指定临时支撑位置，每榀桁架在临时支撑上进行合龙形成整体结构。因此施工中临时支撑和合龙技术是大跨径钢桁梁桥施工的关键工程。

2.1 临时支撑分析

本工程按照施工组织设计将每榀梁分为13个吊装段落，钢桁梁安装在临时支撑时呈简支状态，整个临时支撑体系分为17组，每组双排共计34排，临时支撑采用钢管群桩基础。根据临时支架布置方式和支架类型将临时支架分为A、B共两种。本文采用MADIS数值模拟方法对临时支撑体系进行了计算分析，并根据数值模拟结果合理调整施工参数。

A类型临时支架所承受钢桁架梁自重为1 638 kN和4 133 kN，临时支撑分配梁采用工字钢Ⅰ45b，支撑钢管桩采用φ720 mm×10 mm钢管，其模拟结果如图1和图2所示。

图1 临时支撑立柱及上部连接正应力云图Figure 1 Normal stress nephogram of temporary support column and upper connection

图2 桩底反力云图Figure 2 Nephogram of Pile Bottom Reaction

从图1可以看出整个支撑体系立柱在钢桁架自重作用下呈现受压状态，最大压应力为52.9 MPa，压应力在8根支架中受力并不是对称分布的，图中一侧的4根立柱与邻侧对称位置处相差在20 MPa左右，这是因为虽然临时支撑体系呈现对称分布形式，但钢桁架梁的荷载组合为非对称形式，因此使整个临时结构受力呈现非对称性。分配梁各杆件整体受力复杂，从图中可以发现杆件最大压应力为9 MPa，部分杆件的连接处呈受拉状态，最大拉应力为11 MPa，这是因为结构荷载的非对称性和刚性连接改变了应力传递方式。

从图2可以看出桩底反力最大为1 149.3 MPa，最小为441 MPa，反力的非对称性比较明显，这是因为立柱自身受力呈现非对称性，因此立柱底部的桩底必定呈现一定的非对称性。

根据数值模拟结果，临时支撑所用材料受力均在材料的强度允许范围内，因此施工中A型临时支撑的结构形式和材料类型符合要求。

B类型临时支架所承受钢桁架梁自重为2 750 kN和1 514 kN，临时支撑分配梁采用工字钢Ⅰ45b，支撑钢管桩采用φ630 mm×8 mm钢管，其模拟结果如图3和图4所示。

从图3可以看出在自重和外部荷载作用下临时支撑杆件间以受压为主,最大压应力为33 MPa，个别杆件的接头部位出现拉应力,最大拉应力为7 MPa，由于外部荷载为非对称荷载，因此临时对称结构支撑的内力呈现非对称性。钢管立柱的最大压应力为36 MPa，最低压应力为28 MPa。

从图4可以看出桩底反力最大为795 MPa,最小为432 MPa，由于B型临时支撑所受荷载是非对称性的，因此桩底反力呈现一定的非对称性。

2.2 合龙技术分析

对于大跨径钢桁架梁桥而言，由于其自身结构复杂，结构自身重力大,移动困难，因此采用分节预制安装、现场合龙的施工方法。合龙技术的控制重点和难点是不同预制节段高程的控制[8]，本工程通过调节临时支撑处支点高度和抬升系统达到高程控制的目的，工程施工中采用一天中温度最低时段合龙以抵消温度应力对高程的影响。

图4 桩底反力云图Figure 4 Nephogram of Pile Bottom Reaction

本工程的合龙技术采用分步吊装的吊装方案。吊装时采用两台吊装设备，如图5所示，一台设备吊装需要合龙的桁架若干桁片，结构间采用临时固结的连接方式，另一台吊装设备吊装同榀其他桁片和连接杆件，待一榀所有桁片和杆件吊装完成后将临时固结装置换成焊接和螺栓连接，合龙完成。

图5 主跨合龙Figure 5 Main span closure

合龙段精度控制通过调节100 t级液压千斤顶实现。顶进包括横向顶进和轴向顶进两个方向，横向顶进控制不同桁片间的连接精度，轴向顶进控制合龙段的连接长度和施工误差。吊装设备将桁架吊装就位后，桁架位置精度并不能满足安装精度，因此必须通过顶进设备对桁架进行细微移动，移动精度以能满足桁架间螺栓孔的连接为准，液压千斤顶在顶进过程中严格控制其伸长量。合龙的控制标准以桁架高程为主，临时固结反力为辅。

3 施工监测技术分析

大跨径桥梁在施工中为了控制施工精度，提高施工质量往往需要进行施工监测，施工监测技术已经成为了施工过程中的辅助技术[9-10]。工程重点对结构内力、结构位移、墩柱沉降和施工温度进行了监测。

杆件内力监测是监测的重点[11]。施工中某个杆件内力一旦超出其容许值会破坏相应杆件，结构的整体受力状态出现与设计不符现象。应力监测通过应变传感器，通过测量杆件的变形情况通过材料力学计算杆件内力，传感器技术参数如表1所示。本工程共设置测点250个，其中钢结构表面测点184个，其他部位测点66个。

表1 传感器技术参数Table1 Technicalparametersofsensors里程灵敏度耐久性/a工作温度/℃标距/mm±1500με1με>3-30～120128

结构位移主要指节段桁架平面位置和高程。对于预制拼装结构而言要严格控制拼装精度，通过施工测量对高程和平面位置出现偏差构件要及时纠偏，每次纠偏要控制纠偏量，提高纠偏频率逐步纠偏。

对于结构位移测量是通过全站仪实现的，全站仪技术参数如表2所示。

表2 全站仪技术参数Table2 Technicalparametersoftotalstation测角精度测距精度1″±(1mm+10-6)

墩柱沉降观测在施工中是比较重要的监测项目，因为墩柱沉降不仅能影响上部结构拼装精度，更能改变上部结构受力状态。由于忽视墩柱的累计变形量在极端情况下甚至会出现墩柱失稳倾斜酿造工程事故。因此要在墩柱身设置沉降观测点观测墩柱沉降。

施工温度监测是对桁架及支撑架构等关键连接节点的温度进行监测。钢桁架连续梁桥是多次超静定结构施工中结构表面的温度差会在结构内部产生温度应力，温度应力的存在对结构极为不利[12]，温度应力过大时甚至会使杆件损坏，产生质量问题，因此要严密监测结构的温度，及时消除温度应力对结构的影响。

4 结论

以某钢桁架连续梁桥为工程背景，利用数值模拟的方法分析了施工中临时支撑体系的受力状态，并从工程施工质量控制出发研究了连续梁桥的合龙技术和施工监测技术，主要得出了以下结论：

a.根据临时支撑的受力状态将临时支撑分为A、B两种类型，在非对称荷载下临时机构的受力呈现一定的非对称性。A型支撑分配梁最大压应力为9 MPa，立柱最大压应力为52.9 MPa，基底反力最大为1 149.3 MPa。B型支撑分配梁最大压应力为33 MPa，立柱最大压应力为36 MPa，基底反力最大为795 MPa。

b.合龙技术是连续梁桥施工关键工程之一，施工中要制定合理的吊装方案、高程和平面位置控制措施，提高合龙精度。

c.施工监测技术是施工控制的重要技术措施，要从结构内力、结构位移、墩柱沉降和施工温度监测等方面加强施工测量，确保安全施工。