鋼箱梁風嘴安裝施工方法

甘 強

(廣西樂百高速公路有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

隨著城市經濟的快速發展，橋梁建設可以帶動城市建設發展，給市民出行交通帶來方便。鋼箱梁橋在城市交通中得到越來越廣泛的應用，而在其建設中，往往需要進行鋼箱梁風嘴的安裝。設計橋梁風嘴是為了減少強風對橋面結構引起的諧振，是橋梁結構組成的一部分。特別在設計特大型橋梁時，橋梁風嘴是設計中不可缺少的輔助結構的重要組成部分。本文對鋼箱梁風嘴的安裝過程進行簡要分析，以期對類似安裝施工有借鑒作用。

1 工程概況

廣西貴港市羅泊灣大橋主跨鋼箱梁全長518 m，鋼箱梁橋面寬為39 m，全橋共61個鋼箱梁節段，主梁兩翼風嘴共有122個。由于鋼箱梁總寬度大于主塔兩立柱之間的寬度，故先頂推主箱梁，現場拼裝箱梁時暫不安裝兩翼風嘴，待頂推過北橋塔/南橋塔后再安裝風嘴，否則箱梁無法頂推通過主塔。

為滿足風嘴安裝施工要求，風嘴在吊裝至橋面后，先在橋面利用20 t平板車將風嘴轉運至待吊裝部位，然后用一臺70 t汽車起重機吊將風嘴吊裝就位。

2 風嘴吊裝

2.1 風嘴外形尺寸及重量

與鋼箱梁相同，風嘴也分為ABCDE五種類型段(見表1)。

表1 風嘴外形尺寸及重量表

2.2 風嘴安裝吊索具及吊車的選擇

根據ABCDE各類型風嘴外形尺寸及重量匯總數據，在進行對比后，吊索具及吊車的選取以滿足A型風嘴吊裝即可，其他類型風嘴吊裝則調整下鋼絲繩長度。

2.2.1 吊索具的選取

根據各類型風嘴特點，保證風嘴重心與中心吊點位置在同一豎直線上，選用4根鋼絲繩進行風嘴吊裝，單根鋼絲繩受力及長度如表2所示。

表2 單根鋼絲繩受力及長度表

風嘴吊裝鋼絲繩選用φ22 mm、6×19W+FC鋼芯鋼絲繩，公稱抗拉強度1 770 MPa，查表可知鋼絲繩最小破斷拉力為304 kN。A型風嘴重約14.100 t，吊裝最大夾角38°，單根鋼絲繩受力為3.525÷cos38°=4.473 t，安全系數n=30.4/4.473=6.796>6，滿足使用要求。

單個吊點最大受力為4.473 t，選用20 t的卸扣，卸扣安全系數n=20/4.473=4.471>4，滿足使用要求。

2.2.2 汽車吊的選用

A型風嘴外形尺寸為(長×寬×高)：3.4 m×9 m×3.2 m，重量為14.100 t。風嘴吊裝時，汽車吊布置在橋面上，橫橋向布置示意圖如圖1所示。

圖1 橫橋向布置示意圖(mm)

根據吊裝部件重量及汽車懸架的性能，選用70 t汽車起重機，汽車起重機型號：ZLJ5459JQZ70V。

3 風嘴安裝

3.1 施工準備

在風嘴安裝前，先檢查施工現場環境，查看是否有異物存在，若有異物則及時清理；準備好纜風繩及手拉葫蘆等輔助工器具；檢查汽車吊性能狀況，汽車吊、司機及指揮持證情況，吊索具和吊耳是否完好等。

3.2 安裝工藝流程

根據現場條件及風嘴的安裝工藝要求，安裝流程如圖2所示。

圖2 風嘴安裝流程圖

3.3 風嘴的運輸及吊裝就位

為降低鋼箱梁頂推通過85 m跨時的安全風險，將1#鋼箱梁頂推至5#臨時墩后，風嘴安裝才能開始進行。先安裝3#～4#主塔之間的25#～37#鋼梁節段，再隨頂推進度16#～27#和38#～45#鋼梁節段，1#～15#鋼梁節段頂推過3#主塔后從1#鋼梁節段開始進行安裝，47#～61#鋼梁節段在頂推平臺至4#主塔間安裝。橋面風嘴運輸的平板車和吊裝用汽車吊采用(80+80)t龍門吊吊裝至橋面。平板車在橋面將風嘴運至待安裝鋼箱梁節段上，汽車吊將風嘴如圖3所示吊裝到待安裝部位，當左右兩側的風嘴安裝完畢后，即可將汽車吊移動至下一節鋼箱梁上，如此循環使用直至將所有風嘴拼裝完畢。風嘴運輸及吊裝示意圖如圖3所示。

圖3 風嘴運輸及吊裝示意圖(mm)

風嘴安裝就位時，必須按預拼裝狀態進行定位，定位完成后對風嘴與主梁間的半寬和風嘴間錨管間距進行復測。風嘴拼接板安裝前，應檢查摩擦面表面，且清除其表面飛邊、毛刺等，按對應編號安裝。風嘴就位時，在每個栓接面先栓接臨時螺栓和安裝沖釘，沖釘直徑要求比螺栓孔小0.1～0.15 mm。

3.4 風嘴的栓接及焊接

3.4.1 風嘴的栓接

風嘴連接板的栓接采用高強度螺栓，擰緊方式為扭矩法。擰緊分為初擰、復擰和終擰，擰緊高強度螺栓連接需要擰緊螺母。初擰前，施工人員必須掌握由技術人員提供的不同批次高強度螺栓的施工方法及檢查扭矩值，并要求初擰施工時扭矩達到終擰施工扭矩值的50%。在使用扭矩扳手之前，必須檢查扭矩扳手的扭矩誤差是否大于使用扭矩值的±5%。在每班操作前后，必須對施工用的扭矩扳手的扭矩進行校正，校正人員要把校正結果填入記錄表中，并簽字確認。電動扳手應配置控制箱，控制箱配置獨立供電設備并且保證電源的穩定。

安裝高強度螺栓時，應注意螺母及墊圈的安裝方向。墊圈有倒角的一側朝向螺母帶圓臺面和螺栓頭為安裝方向。高強度螺栓施擰時，從節點中剛度大的中間部分向不受約束的邊緣進行擰緊。對初擰完的螺栓要用記號筆進行標記。當天未安裝完的高強度螺栓連接副要重新放回包裝箱內進行保管，擺放要整齊有序。在安裝高強度螺栓時，不得損壞螺紋。

復擰扭矩同初擰扭矩，終擰扭矩為已計算出的施工扭矩值。高強度螺栓施擰時，只允許在螺母上施加扭矩，從連接板一端向另一端按順序擰緊。對終擰完的螺栓要用記號筆(顏色與初擰記號顏色不同)作好標記。終擰完1 h以后、48 h之前，要完成對高強度螺栓扭矩的檢查。在檢查過程中，使用扭矩扳手必須滿足其扭矩誤差不得大于使用扭矩的±3%。檢查方法采用松扣、回扣法進行檢查，不合格率不得超過20%，如超過此值，繼續進行累計抽查，直至累計合格率達到80%為止，然后對檢查過程中出現欠擰的進行補擰、超擰的進行更換后重新擰緊。

3.4.2 風嘴的焊接

風嘴的焊接施工內容主要包括風嘴拼接板的焊接和風嘴與主梁間頂、底板對接焊縫及梁段間環縫的焊接以及頂、底板板條肋嵌補段焊接，其工藝流程為：風嘴拼接板的角接→風嘴與主梁間底板的角接→風嘴與主梁間頂板對接→斜底板環縫對接→頂板的對接→底板板條肋的嵌補角接→頂板板條肋嵌補角接。

風嘴焊接的原則性要求：

(1)焊接質量是風嘴安裝的關鍵，安裝精度是影響焊接質量的重要因素，安裝公差調整必須在規范允許范圍之內。

(2)根據風嘴結構和現場施工的特點，風嘴的焊接必須嚴格按照經業主、監理審批的焊接工藝進行施工，施工過程中如調整施工工藝，必須上報業主及監理審批同意后才能施工。

(3)風嘴焊接施工作業前，要把準備工作做好：搭建好臨時工作平臺；配置相關施工器材。在降雨的情況下，一般要求停止施工。若因進度要求，在滿足施工和防護措施要求的情況下才能進行施工。

(4)進行焊接時，環境滿足風力<5級(施焊部位)、溫度≥5 ℃、濕度≤80%的條件下進行。

(5)進行焊接時，如遇到環境條件在溫度<5 ℃、濕度>80%的情況，首先對焊縫母材實施預熱，預熱范圍要求為焊縫中心兩側各100 mm以上。

(6)在接頭焊縫兩側50 mm范圍內，必須用鋼絲砂輪除銹并清理表面，確保接頭位置清潔。

(7)如果定位焊縫出現裂紋或其他嚴重缺陷，則應在焊接前除去缺陷。

(8)在風嘴安裝過程中，要求全面檢查相鄰風嘴間頂板和底板的吻合程度和間隙尺寸及接頭坡口尺寸，確保橋梁線型符合設計要求并且美觀。

為滿足風嘴斜底板的焊接施工作業條件，設計了風嘴焊接工作平臺，如圖4所示。

(a)平面

(b)立面

在風嘴頂部焊接一16#工字鋼做輪槽使用，鋼箱梁底部檢修小車軌道可制作成風嘴操作平臺移動系統，其高度為600 mm，寬度為1 200 mm，中間利用爬梯可安全進行上下，平臺行走時利用人力進行推動。

當此風嘴焊接完畢后，可將前一組16#工字鋼搭接至下一組風嘴處，循環利用。

4 結語

橋梁設計中，風嘴旨在減少強風對橋面結構引起的諧振，是橋梁結構的組成部分。本文的施工工藝主要用以指導廣西貴港市同濟大橋鋼箱梁風嘴安裝的施工與管理，完成質量好、效率高，確保了施工安全。