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摘要：近年来，随着社会经济的快速发展，建筑空间结构的形式也呈多样化发展的趋势，大跨度刚结构具有施工速度快、节能环保、建筑造型美观、抗震性能好等特点，因此发展非常迅猛，并广泛应用于大型桥梁建筑中。本文介绍了钢结构的建筑特点，并论述了大跨度钢结构桁架桥的施工工艺。
关键词：钢结构；桁架桥；施工工艺
Abstract: in recent years, with the rapid development of social economy, the construction of the space structure of the form and the development trend of diversification, large-span steel structure has the construction speed is quick, energy conservation and environmental protection, building modelling beautiful, seismic performance is good wait for a characteristic, because this is developing very fast, and widely used in large bridge building. This paper introduces the architectural features of the steel structure, and discusses the big span steel structure truss bridge construction process.
Keywords: steel structure; Truss bridge; Construction technology
中图分类号：TU393.3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
引言
在大跨度桥梁的设计中，钢结构桁架桥以其承载力高、跨越能力大、外形雄伟壮观等优点受到越来越广泛的重视和应用。钢结构桁架桥的社会需求和工程应用逐年增加，这给我国钢结构的进一步发展带来良好的契机，同时也对钢结构技术水平提出了更高的要求。
一、现代钢结构的建筑特点
（一）桁架结构是在网架结构的基础上发展起来的，与网架比，有用钢量经济的特点。
预工程化程度高，使不同材料、不同形状的建筑结构配件有一定的互换性和通用性，大大降低了建设成本，并且加快了施工速度，使工期缩短，资金周转速度加快，建筑能够更早投入使用。桁架属于单向受力结构，平面外的稳定主要依靠撑杆和系杆来承担，只需计算平面内的强度和稳定即可。桁架结构和网架相比，省下了弦纵向杆件和网架的球节点。大跨度结构系跨度等于或大于60m的结构，由于大跨度钢结构造型越来越新颖，跨度也越来越大，结构体系越来越复杂，施工也越来越难。目前，大跨度钢结构常用的安装方法也都有其优缺点和一定的針对性。为了体现建筑美学和设计师理念，大跨度钢结构往往是一个个性化的变异设计，不同的结构形式、场地条件及工程实际情况，所采用的施工技术也会有所差异。 （二）原材料可以循环使用，有助于环保和可持续发展。
我国人口众多，资源、能源非常短缺，因此，发展钢结构的意义就显得尤为重要，中国是世界上最大的混凝土建筑大国。钢材是一种高强度高效能的材料，再循环价值很高，边角料不需要制模施工，也有很高的价值。目前我国已引入国际上引人瞩目的新型产品，与砖混结构比较，节约所需能源，减小维护费用。具有环保节能的特点。
（三）钢结构桁架桥能够满足超高度和超跨度的要求。
钢材组织均匀，其密度与强度的比值远小于砖石，混凝土，木材，并且强度高，弹性模量亦高。在受力相同情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。
（四）建筑与结构的设计与功能一体化,使建筑更富有功能化。
在钢结构桁架桥中，结构的形体，构件，节点从很大程度上制约着建筑的形象。建筑与结构的设计与功能只有做到一体化，才能使建筑更富有功能化以便随后的各个设计环节进行下去，创造出技术与艺术融为一体的钢结构建筑。比如重庆朝天门大桥主桥采用（190＋552＋190）ｍ中承式钢桁连续系杆拱桥，双层桥面布置，上层为双向六车道和两侧人行道，桥面总宽36m，下层中间为双线城市轨道交通，两侧各预留一个汽车车行道。
二、大跨度钢结构桁架桥的施工工艺
施工方案的选择主要取决于结构形式。在实际工程中，由于受建筑体型、场地、造价、工期等因素制约，一种单纯的吊装方案，往往不能满足要求。下面介绍几种钢桁拱桥的施工方法：（一）行走吊机架设法
拱上吊机主要分为步履式和移动式，由千斤顶或卷扬机牵引行走，通过后平衡装置保持稳定，并逐节段安装外伸。起吊安装时，吊机与主体结构锚固，结构稳定性好，有利于构件的准确定位和安装。这个方法在城市高架桥的架设中得到广泛应用。而且在高水位的河面上架桥，也可以使用这种方法。
（二）浮吊架设法
在桥梁上方设置门吊，将组装好的整孔主梁逐孔起吊，放置在桥墩、台间，然后依次安装桥面系和平纵联。浮吊架设的优点在于钢桁架的拼接可以在岸上进行，这样可以避免大量的高空作业。随着钢桁架拱桥跨度的增大，其对起重和运输设备的要求高，操作难度大；此外，这种施工方法对桥址的地形条件和天气状况要求也较高。韩国的傍花大桥、加拿大魁比克桥、新光大桥均采用这种架设方法进行施工。
（三）有支架架设法
有支架架设法可以使结构受力更加明确，施工难度减小。施工较小跨径的钢桁架拱桥时，在条件允许的情况下（水深较浅，航运要求不高或陆地上）可以采用满堂临时支架进行施工。天津国泰桥即采用此种方法进行施工。大跨径的钢桁架拱桥在其边跨也可以采用临时支墩进行施工，这种方法可以缩小边孔的悬臂长度，改善结构的受力，重庆朝天门大桥也采用了这种方法。
（四）悬臂架设法
用移动式刚腿转臀起重机，一面拼装，一面逐渐向前推进。悬臀法架设钢梁是在桥位上不用临时脚手架支撑，而是将杆件依次悬拼至另一墩（台）上。其特点是不受桥渡水文条件、通航、流水、墩高和季节的限制，而且其专用辅助结构和辅助设备费用较少。对于多跨的连续桁架刚性拱桥而言，该安装方法使结构受力简单明确、施工工期大大缩短，缅甸曼德勒桥就采用这种方法。
（五）缆索吊装架设法
缆索吊装施工方法的特点是吊机安装、拆卸比较方便，适用于多种拼装方式，且对拱和梁的运输方式和地点限制少。缆索吊机主塔多数情况下同时也作为临时扣索索塔，不仅造成主塔的受力复杂，吊机起吊时主塔产生的变形还将通过临时扣索影响到主体结构的变形，这对全桥的施工线形和内力的控制是很不利的。
（六）斜拉扣挂架设法
对于单孔的大跨度钢桁架拱桥，斜拉扣挂施工方法是经常被采用的。如在广西邕宁邕江大桥（312m）施工中开发研究了千斤顶钢绞线斜拉扣挂法，由于该技术采用了高强度、低松弛、张拉行程控制准确的预应力钢绞线作为拱肋悬臂拼装的扣索，使得拱肋的线形控制相对容易。
三、钢桁梁架设方法在桥梁施工中的应用
（一）南京长江大桥
南京长江大桥江中正桥为钢桁梁结构，共有9墩10孔，共有10孔（1×128米+9×160米），由1孔128m简支钢桁梁和3联（3孔为一联）9孔跨度各160m连续钢桁梁组成，主桁采用带下加劲弦杆的平行弦菱形桁架，采用悬臂拼装法架设。每个桥墩高80米，每墩底部面积400多平方米，比一个籃球场还大，最高的桥墩从基础到顶部高85米。墩与墩之间的距离除北岸第一孔是128米外，其余9孔均为160米，桥下可行万吨巨轮。正桥两端有4座70多米高的桥头堡。岩床埋在正桥河床33～47米以下，9个桥墩基础分别采用重型混凝土沉井、钢沉井加管柱、浮式钢筋混凝土沉井、钢板桩围堰管柱等基础。正桥10孔钢筋梁中9孔为160米跨度，采用优质合金钢杆件在现场铆接拼装架设。
（二）弗里芒特桥
美国俄勒冈州的弗里芒特桥建于1973年。该桥为3跨连续加劲拱，中间两支座为固定铰支座，两端为活动支座。中跨跨长为382.63m，中跨拱矢高103.83m，拱肋为箱形截面，两拱肋间距23.47m。该桥具有双层桥面,两桥面高差为10～11m，上层为钢桥面板，下层为混凝土桥面板，桥面宽20.73m。该桥的最大特点为中跨的架设方法，中央的275.185m的桥梁部分重约6000t，是一次提升架设起来的。
四、大跨度钢结构桁架桥的发展趋势
随着实践经验的逐渐积累，刚桁架桥的设计理论和施工方法也将趋于完善，跨越能力也会不断提高，相信在以后会有越来越多的方案倾向于这种桥型。另外，钢结构符合可持续发展的概念，也可做环保住宅。在我国目前大力推广住宅产业化的时代背景下，钢结构体系必将成为住宅结构体系的主流。我国钢结构发展十分迅速，钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。一批有特色有实力的专业研究所、设计院、建筑施工单位、施工监理单位都在日臻成熟，专业性、技术性、规模化更加完善。
总结
我国在大跨径钢桁架拱桥的制造和架设正处于快速发展的过程中，依托工程实例对此种桥型施工方法进行总结显得尤为重要，也为今后同类工程施工提供了参考和借鉴。大跨度钢结构的发展状况与施工技术水平已成为代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
参考文献
[1]李阿特，苏赠来.大跨度钢桁架拱桥施工技术[J].黑龙江交通科技.2008. 11.
[2]中华人民共和国待业标准.公路桥涵设计通用规范.北京：人民交通出版社，2004．
[3]岳丽娜，陈思甜.钢桁粱桥施工架设方法研究综述[J].公路交通技术，2006.6.
[4]程斌，吴斌暄，庄冬利，肖汝诚. 大跨度中承式钢桁架拱桥初步设计的体系优化.公路工程2007.6.
关键词：钢结构；桁架桥；施工工艺
Abstract: in recent years, with the rapid development of social economy, the construction of the space structure of the form and the development trend of diversification, large-span steel structure has the construction speed is quick, energy conservation and environmental protection, building modelling beautiful, seismic performance is good wait for a characteristic, because this is developing very fast, and widely used in large bridge building. This paper introduces the architectural features of the steel structure, and discusses the big span steel structure truss bridge construction process.
Keywords: steel structure; Truss bridge; Construction technology
中图分类号：TU393.3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
引言
在大跨度桥梁的设计中，钢结构桁架桥以其承载力高、跨越能力大、外形雄伟壮观等优点受到越来越广泛的重视和应用。钢结构桁架桥的社会需求和工程应用逐年增加，这给我国钢结构的进一步发展带来良好的契机，同时也对钢结构技术水平提出了更高的要求。
一、现代钢结构的建筑特点
（一）桁架结构是在网架结构的基础上发展起来的，与网架比，有用钢量经济的特点。
预工程化程度高，使不同材料、不同形状的建筑结构配件有一定的互换性和通用性，大大降低了建设成本，并且加快了施工速度，使工期缩短，资金周转速度加快，建筑能够更早投入使用。桁架属于单向受力结构，平面外的稳定主要依靠撑杆和系杆来承担，只需计算平面内的强度和稳定即可。桁架结构和网架相比，省下了弦纵向杆件和网架的球节点。大跨度结构系跨度等于或大于60m的结构，由于大跨度钢结构造型越来越新颖，跨度也越来越大，结构体系越来越复杂，施工也越来越难。目前，大跨度钢结构常用的安装方法也都有其优缺点和一定的針对性。为了体现建筑美学和设计师理念，大跨度钢结构往往是一个个性化的变异设计，不同的结构形式、场地条件及工程实际情况，所采用的施工技术也会有所差异。 （二）原材料可以循环使用，有助于环保和可持续发展。
我国人口众多，资源、能源非常短缺，因此，发展钢结构的意义就显得尤为重要，中国是世界上最大的混凝土建筑大国。钢材是一种高强度高效能的材料，再循环价值很高，边角料不需要制模施工，也有很高的价值。目前我国已引入国际上引人瞩目的新型产品，与砖混结构比较，节约所需能源，减小维护费用。具有环保节能的特点。
（三）钢结构桁架桥能够满足超高度和超跨度的要求。
钢材组织均匀，其密度与强度的比值远小于砖石，混凝土，木材，并且强度高，弹性模量亦高。在受力相同情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。
（四）建筑与结构的设计与功能一体化,使建筑更富有功能化。
在钢结构桁架桥中，结构的形体，构件，节点从很大程度上制约着建筑的形象。建筑与结构的设计与功能只有做到一体化，才能使建筑更富有功能化以便随后的各个设计环节进行下去，创造出技术与艺术融为一体的钢结构建筑。比如重庆朝天门大桥主桥采用（190＋552＋190）ｍ中承式钢桁连续系杆拱桥，双层桥面布置，上层为双向六车道和两侧人行道，桥面总宽36m，下层中间为双线城市轨道交通，两侧各预留一个汽车车行道。
二、大跨度钢结构桁架桥的施工工艺
施工方案的选择主要取决于结构形式。在实际工程中，由于受建筑体型、场地、造价、工期等因素制约，一种单纯的吊装方案，往往不能满足要求。下面介绍几种钢桁拱桥的施工方法：（一）行走吊机架设法
拱上吊机主要分为步履式和移动式，由千斤顶或卷扬机牵引行走，通过后平衡装置保持稳定，并逐节段安装外伸。起吊安装时，吊机与主体结构锚固，结构稳定性好，有利于构件的准确定位和安装。这个方法在城市高架桥的架设中得到广泛应用。而且在高水位的河面上架桥，也可以使用这种方法。
（二）浮吊架设法
在桥梁上方设置门吊，将组装好的整孔主梁逐孔起吊，放置在桥墩、台间，然后依次安装桥面系和平纵联。浮吊架设的优点在于钢桁架的拼接可以在岸上进行，这样可以避免大量的高空作业。随着钢桁架拱桥跨度的增大，其对起重和运输设备的要求高，操作难度大；此外，这种施工方法对桥址的地形条件和天气状况要求也较高。韩国的傍花大桥、加拿大魁比克桥、新光大桥均采用这种架设方法进行施工。
（三）有支架架设法
有支架架设法可以使结构受力更加明确，施工难度减小。施工较小跨径的钢桁架拱桥时，在条件允许的情况下（水深较浅，航运要求不高或陆地上）可以采用满堂临时支架进行施工。天津国泰桥即采用此种方法进行施工。大跨径的钢桁架拱桥在其边跨也可以采用临时支墩进行施工，这种方法可以缩小边孔的悬臂长度，改善结构的受力，重庆朝天门大桥也采用了这种方法。
（四）悬臂架设法
用移动式刚腿转臀起重机，一面拼装，一面逐渐向前推进。悬臀法架设钢梁是在桥位上不用临时脚手架支撑，而是将杆件依次悬拼至另一墩（台）上。其特点是不受桥渡水文条件、通航、流水、墩高和季节的限制，而且其专用辅助结构和辅助设备费用较少。对于多跨的连续桁架刚性拱桥而言，该安装方法使结构受力简单明确、施工工期大大缩短，缅甸曼德勒桥就采用这种方法。
（五）缆索吊装架设法
缆索吊装施工方法的特点是吊机安装、拆卸比较方便，适用于多种拼装方式，且对拱和梁的运输方式和地点限制少。缆索吊机主塔多数情况下同时也作为临时扣索索塔，不仅造成主塔的受力复杂，吊机起吊时主塔产生的变形还将通过临时扣索影响到主体结构的变形，这对全桥的施工线形和内力的控制是很不利的。
（六）斜拉扣挂架设法
对于单孔的大跨度钢桁架拱桥，斜拉扣挂施工方法是经常被采用的。如在广西邕宁邕江大桥（312m）施工中开发研究了千斤顶钢绞线斜拉扣挂法，由于该技术采用了高强度、低松弛、张拉行程控制准确的预应力钢绞线作为拱肋悬臂拼装的扣索，使得拱肋的线形控制相对容易。
三、钢桁梁架设方法在桥梁施工中的应用
（一）南京长江大桥
南京长江大桥江中正桥为钢桁梁结构，共有9墩10孔，共有10孔（1×128米+9×160米），由1孔128m简支钢桁梁和3联（3孔为一联）9孔跨度各160m连续钢桁梁组成，主桁采用带下加劲弦杆的平行弦菱形桁架，采用悬臂拼装法架设。每个桥墩高80米，每墩底部面积400多平方米，比一个籃球场还大，最高的桥墩从基础到顶部高85米。墩与墩之间的距离除北岸第一孔是128米外，其余9孔均为160米，桥下可行万吨巨轮。正桥两端有4座70多米高的桥头堡。岩床埋在正桥河床33～47米以下，9个桥墩基础分别采用重型混凝土沉井、钢沉井加管柱、浮式钢筋混凝土沉井、钢板桩围堰管柱等基础。正桥10孔钢筋梁中9孔为160米跨度，采用优质合金钢杆件在现场铆接拼装架设。
（二）弗里芒特桥
美国俄勒冈州的弗里芒特桥建于1973年。该桥为3跨连续加劲拱，中间两支座为固定铰支座，两端为活动支座。中跨跨长为382.63m，中跨拱矢高103.83m，拱肋为箱形截面，两拱肋间距23.47m。该桥具有双层桥面,两桥面高差为10～11m，上层为钢桥面板，下层为混凝土桥面板，桥面宽20.73m。该桥的最大特点为中跨的架设方法，中央的275.185m的桥梁部分重约6000t，是一次提升架设起来的。
四、大跨度钢结构桁架桥的发展趋势
随着实践经验的逐渐积累，刚桁架桥的设计理论和施工方法也将趋于完善，跨越能力也会不断提高，相信在以后会有越来越多的方案倾向于这种桥型。另外，钢结构符合可持续发展的概念，也可做环保住宅。在我国目前大力推广住宅产业化的时代背景下，钢结构体系必将成为住宅结构体系的主流。我国钢结构发展十分迅速，钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。一批有特色有实力的专业研究所、设计院、建筑施工单位、施工监理单位都在日臻成熟，专业性、技术性、规模化更加完善。
总结
我国在大跨径钢桁架拱桥的制造和架设正处于快速发展的过程中，依托工程实例对此种桥型施工方法进行总结显得尤为重要，也为今后同类工程施工提供了参考和借鉴。大跨度钢结构的发展状况与施工技术水平已成为代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
参考文献
[1]李阿特，苏赠来.大跨度钢桁架拱桥施工技术[J].黑龙江交通科技.2008. 11.
[2]中华人民共和国待业标准.公路桥涵设计通用规范.北京：人民交通出版社，2004．
[3]岳丽娜，陈思甜.钢桁粱桥施工架设方法研究综述[J].公路交通技术，2006.6.
[4]程斌，吴斌暄，庄冬利，肖汝诚. 大跨度中承式钢桁架拱桥初步设计的体系优化.公路工程2007.6.