汕揭高速上跨汕汾高速鋼箱梁吊裝施工技術

王振龍，梁永益，劉偉文，蓋圣巍

(1.廣東省路橋建設發展有限公司汕揭分公司，廣東 廣州　510635；2.中鐵十二局集團有限公司，山西 太原　030000)

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汕揭高速上跨汕汾高速鋼箱梁吊裝施工技術

王振龍1，梁永益1，劉偉文1，蓋圣巍2

(1.廣東省路橋建設發展有限公司汕揭分公司，廣東 廣州510635；2.中鐵十二局集團有限公司，山西 太原030000)

摘要：以汕揭高速公路上跨汕汾高速公路鋼箱梁吊裝為例，分析了本鋼箱梁吊裝的特點和難點，結合現場實際地質情況，對吊車支腿的支點基礎以及卸扣、焊縫、吊耳、鋼絲繩進行了詳細的承載力驗算；根據鋼箱梁的重量，選用260 t和500 t吊車組拼、吊裝鋼箱梁，采用現場組拼，整體吊裝的施工工藝，節省時間，減小了交通壓力，為以后上跨高速公路鋼箱梁吊裝提供了參考。

關鍵詞：鋼箱梁；吊裝；組拼；焊縫

1工程概況

汕揭高速公路上跨汕汾高速公路MF和SM匝道采用連續梁+鋼-混組合梁形式， MF 匝道橋14#～15#墩跨徑36 m，平曲線半徑120 m，橋寬10.5 m，橫坡6%，橫向按3 片梁布置，主梁梁高采用全橋等高1.681 m(箱室內中心高度)，單梁箱室內寬1.7 m，梁間距3.2 m，梁高與跨徑比值為1/21.42；1#～3#梁長分別為37.248 m、36.283 m、35.319 m；SM 匝道橋25#～26#墩跨徑41 m，平曲線半徑300 m，橋寬12 m，橫坡5%，橫向按4 片梁布置，主梁梁高采用全橋等高1.8675 m(箱室內中心高度)，單梁箱室內寬1.5 m，梁間距2.9 m, 梁高與跨徑比值為1/21.95；1#～4#梁長分別為42.277 m、41.86 m、41.444 m、41.026 m，每片梁分3個梁段。單梁斷面為混凝土頂板+槽型鋼箱組合，按直梁設置，利用橋面板懸臂變寬適應路線曲線,箱梁橋面橫坡由腹板高度及箱梁放置高度調整，底板保持水平，頂板橫向設置橫坡同路線橫坡，鋼箱上翼板采用焊釘剪力鍵與橋面混凝土澆筑成整體，形成鋼-混凝土組合梁。

鋼箱梁采用工廠制作，現場組拼和吊裝的方式，確保鋼箱梁安全、精確、快速的吊裝是本工程的難點之一，圍繞鋼箱梁吊裝前的特點、準備工作、吊裝過程的協調、吊機的選擇、主要部件承載力的驗算等展開了論述。

2鋼箱梁吊裝施工特點

(1)為確保汕汾高速公路的正常運營，吊裝方案需經過專家審議通過方可實施，在吊裝的過程中需要得到路政、交警、消防、急救等各部門的配合和支持。

(2)經查詢汕汾高速公路不同時間段的車流量，確定在每日車流量最小的時段進行吊裝，因此必須每日周密安排現場準備、道路運輸、試吊、起吊等各道工序，嚴格在封路的時間段內完成。

(3)為確保汕汾高速公路的正常運營，上跨汕汾的兩處匝道采用搭建防護棚和防拋網 ，并咨詢了路政、交警的意見。

(4)工程所在地為沉積平原，軟基深且厚，為確保吊機基礎的穩定，必須編制吊點地基專項處理方案并經設計院驗算后方可實施。

3鋼箱梁吊裝準備工作

3.1鋼箱梁吊裝方案編制原則

汕揭高速上跨汕汾高速公路鋼-混凝土結合梁分段及吊裝方案編制的總體原則為：必須保證結構在吊裝、運輸、以后使用過程中的穩定性和不發生永久變形；能保持或及時校正結構的預拱度、平面位置以及胎架、支架等的強度、剛度、穩定性；編制詳細的施工組織方案，包括交通組織、安全應急演練、施工防護和圍蔽等；滿足單體結構分段一次跨越汕汾高速公路。

汕揭高速公路兩處上跨汕汾高速鋼箱梁根據設計圖紙分為21個節段，所有節段在廠家焊接、拼裝，節段參數見表1。

3.2吊裝機械準備

鋼箱梁梁段成品廠加工分三段運輸到橋位現場，分別在MF15#～16#跨現澆梁橋面和SM26#～27#預制梁跨橋面做拼裝場地，使用一臺260 t汽車吊進行卸車、吊移拼裝。組拼前，做好拼裝胎架，胎架平面位置及高程按設計要求布置，在胎架上組拼及試拼。根據吊重載荷和場地特點選用一臺500 t汽車吊架設。

表1　鋼箱梁節段參數

3.3鋼箱梁吊裝地基處理及驗算

由于工程所在地地處沖擊平原，軟基深且厚，平均軟基約30 m，為保證吊車支點的穩定性，吊車支腿鋼板面積2.5×2.5 m，下鋪 400×450×3 cm鋼板，下面換填1.5 m磚渣，機械夯實。承載力計算過程如下。

(1)荷載沖擊系數按1.4取值。

(2)單支腿最大受力分析，36 m鋼箱梁吊裝時約1 300 kN，41 m鋼箱梁吊裝時約1 500 kN (吊車自重96 t、配重160 t，36 m梁最重35.9 t，41 m梁最重43 t)。

(3)地基承載力驗算。

吊車支腿處換填1.5 m磚渣，機械夯實后經現場檢測試驗，1.5 m深處地基容許承載力約140 kPa。吊車支腿按300角擴散至1.5 m時的地基承載力：A=(2.5+1.5×tan30×2)2=17.9 m2

σ1=P/A=1 300×1.4/17.9=101.7 kPa<140 kPa

σ2=P/A=1 500×1.4/17.9=117.3 kPa<140 kPa

經測算地基承載力滿足要求。

4卸扣、焊縫、吊耳、鋼絲繩承載力計算

吊點設置焊接在鋼箱梁廠實施完成。 吊點，在每段、每榀鋼箱粱上板面對稱設置4個吊耳，焊接在鋼箱粱翼緣板上。

為了提高吊裝的安全系數，根據設計院的計算和建議，對吊點的位置及吊耳的結構尺寸進行以下調整：吊耳板厚調整為25 mm，吊耳與翼緣板焊接的長度易調整為250 mm以上，相應的上圓環板寬度易加大至80 mm；縱向吊耳的間距24 m，可以調整為20 m，驗算過程如下。

(1)根據GB559-87規范要求，選用25 t卸扣，實際載荷為13.9 t，滿足安全要求。

(2)焊縫應力計算。

底部焊縫長500 mm，焊高10 mm。焊縫面積A=500×10/2=2 500 mm2。

焊條使用E50系列屈服應力fy=390 MPa,許用應力[fy]=fy/1.33=293 MPa，許用剪應力[ft]=0.6[fy]=175.8 MPa。

焊縫受正拉力P=13.9 t≈139 000 N

剪力Pτ=P×tan(90°-69°)=139 000×tan21°=53 357 N

正應力σ=P/A=139 000/2 500=55.6 MPa<[fy]=293 MPa

剪應力τ=Pτ/A=53 357/2 500=21.34 MPa<[ft]=175.8 MPa

焊縫計算校核安全。

(3)吊耳剪力驗算。

吊耳選用Q345鋼材，容許剪應力[ft]=120 MPa.上圓弧最大剪應力τ=P0/A=197 000/50/25/2=78.8 MPa<[ft]=120 MPa。滿足安全要求。

(4) 鋼絲繩承載力驗算。

鋼繩選用60.5 mm鋼繩扣，單根能力252 t，每根鋼絲繩長為28 m，卸扣選用25 t。

鋼箱梁最大重量42.89 t，4個吊點每個豎向受力p=42.89×1.3/4=13.9 t，鋼絲繩與平面夾角69°，單根鋼絲繩受力p0=13.9/sin69°=14.9 t，吊裝用鋼絲繩為纖維芯6×37Φ45，破斷拉力為98 t，安全系數98/14.9=6.6。滿足安全要求。

4鋼箱梁現場吊裝

4.1吊裝時間安排

(1)預計鋼箱梁現場組拼時間，提前通知汕汾高速路政及交警，并通過媒體發布公告，采用間歇性全幅封閉交通。吊裝作業安排在白天。

(2)先架設MF匝道36 m鋼箱梁，吊裝時，待第一片箱梁吊離胎架后，通知路政、交警封閉交通，鋼箱梁安裝粗略定位并做好臨時支撐后，放行交通，時長約30 min；然后再做第二片梁的吊裝準備工作，吊裝時再封閉交通。

(3)MF匝道36 m鋼箱梁架設完成后，吊車轉場；轉場時間約2 d，然后再吊裝SM匝道41 m鋼箱梁，方法同36 m鋼箱梁。

4.2鋼箱梁組拼及吊裝

鋼梁架設擬分兩個階段完成。第一階段先完成MF匝道橋36 m鋼梁架設，第二階段完成SM匝道橋41 m鋼梁架設。由于兩階段鋼箱梁組拼、吊裝流程基本一樣，僅介紹SM匝道鋼箱梁吊裝。

(1)SM匝道橋現場梁段組拼

SM匝道橋25#～26#墩跨徑41 m，組拼四聯鋼箱梁(1#、2#、3#、4#)跨架汕汾高速公路,SM匝道梁段自成品廠加工分三段運輸到橋位現場，在26#～27#預制梁跨橋面做拼裝場地，使用一臺260 t汽車吊進行卸車、吊移拼裝；考慮到鋼箱梁自重和吊車幅長，結合吊車起重參數，按照先組拼1#、2#梁安裝就位后，再組拼3#、4#梁安裝就位。組拼前，做好拼裝胎架，胎架平面位置及高程按設計要求布置，在胎架上組拼及試拼。

(2)現場鋼箱梁架設

SM 匝道橋安裝4榀/41 m鋼箱梁(1#、2#、3#、4#)跨架汕汾高速公路。每榀鋼箱梁重量41.68～43.43 t；吊臂幅長在26 m范圍；根據吊重載荷和場地特點選用一臺500 t汽車吊架設。

5結語

汕揭高速公路上跨汕汾高速2處鋼箱梁組拼和吊裝在各方的配合和支持下，通過精心的交通組織，合理的組織施工、嚴格的吊裝工藝控制和有力的安全保證措施，于2014年10月29日安全吊裝完畢，通過本工程鋼箱梁的吊裝作業，得出以下心得和體會。

(1) 本工程鋼箱梁吊裝的難點是保證既有高速公路正常運營的前提下安全、精確、快速的吊裝鋼箱梁。

(2) 工程所在地處于沖擊平原，軟基深且厚，吊車支點的地基承載力必須滿足要求，在吊裝的過程中必須實時監測支腿沉降情況。

(3) 因地制宜，根據鋼箱梁的重量，綜合考慮機械設備的可行性和可靠性。吊裝施工準備

參考文獻：

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[5]常大寶.泰州長江大橋鋼箱梁吊裝施工關鍵技術[J].中外公路,2012，(4).

收稿日期：2015-10-07

作者簡介：王振龍(1982-)，男，碩士，中級。

中圖分類號：U445

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)05-0104-03