市政連續鋼箱梁橋節段吊裝施工控制研究

任錦明

(晉中市工程代建服務中心，山西 晉中 030600)

0 前 言

隨著工程技術和工程材料的快速發展，鋼制箱梁及鋼-混凝土組合梁結構已經逐步代替了傳統的鋼筋混凝土箱梁結構，尤其在市政橋梁施工項目中，省內市政鋼箱梁結構占比已經超過70%；鋼箱梁截面和傳統的鋼筋混凝土箱梁截面相比，其抗彎承載力、抗變形剛度、抗扭剛度及箱梁自重均較后者有更加顯著的優勢，目前，鋼箱梁截面形式已經成為市政橋梁設計及施工過程中的首選橋型。在市政鋼箱梁橋施工實踐中，鋼箱梁節段吊裝施工技術是最常用的施工方法之一，將工程預制的鋼箱梁運輸至施工現場，根據鋼箱梁整體的設計跨徑和吊裝施工作業環境要求，制定合理的節段吊裝施工方案。和傳統的轉體、頂推施工技術相比，節段吊裝施工技術的環境適應性更強，能夠抵御外部惡劣環境；此外，鋼箱梁采用工廠化預制，極大地削減了現場現澆施工帶來的施工困難，控制了總體施工進程，間接控制了施工總投資，節段吊裝后直接定位連接，省去了傳統箱梁施工臨時支撐工序，控制了施工過程中的各種不安全因素；采用鋼箱梁直接吊裝施工，省去了傳統施工過程中的剛性連接環節，避免了鋼箱梁吊裝施工過程中的橫向及縱向碰撞，提高了施工過程的可控性和穩定性。連續鋼箱梁已經成為市政連續梁橋結構體系中最常用的橋型之一，其相較于傳統的鋼筋混凝土連續梁結構在截面抗扭、抗彎剛度、抗彎承載能力及自重和跨越能力方面均顯示出更明顯的優勢。

1 市政連續鋼箱梁節段吊裝方案設計

1.1 市政連續鋼箱梁節段吊裝起吊方案

本文以省內某地級市新建連續鋼箱梁橋施工項目為研究背景，對連續鋼箱梁不同節段的吊裝施工方案進行相應分析。工廠預制鋼箱梁結構可以分為三個基本節段，即：鋼箱梁板單元預制、鋼箱梁小節段制作及鋼箱梁大節段拼裝，以上流程均在工廠預制完成。鋼箱梁節段預制完成以后，結合項目現場實際情況擬選用兩臺50 t級的起重設備完成吊裝，吊裝過程中配合人工輔助定位，為了保證起吊安全和人工操作的可控性，逐節段吊裝質量控制在起重設備的合理起吊范圍內。圖1為現場吊裝施工流程圖。

圖1 現場吊裝施工流程圖

大節段鋼箱梁吊裝施工過程中除了單聯首節段鋼箱梁直接支撐在主跨墩上以外，其余節段均單層支撐在主跨墩上，另一側支撐在已經吊裝完成的鋼箱梁節段上；現場在吊裝節段上加裝控制牛腿，并在已經吊裝完畢的節段的頂板位置加設臨時支座，吊裝過程中可以將調整牛腿直接支設在臨時支座上，實現臨時支撐和位置精調的目的。臨時支撐位置和支座切換時間點直接關系到偏移量的大小，應合理確定臨時支撐的布置和切換時間點。表1為部分吊裝施工流程統計情況。

表1 部分吊裝施工流程統計情況

1.2 鋼箱梁節段位置微調施工流程

鋼箱梁節段微調施工具體分為三個子流程，第一跨節段吊裝完成后，第一個支撐墩為臨時過渡墩，另一墩為中間墩，位置微調采用千斤頂人工操控完成，鋼箱梁節段在運輸至吊裝現場前應提前將主梁底部的滑動支座和墊板移動到預定位置并固定，墊板高度應適宜，厚度不宜過小保證為后續微調預留充分的空間，正常情況下，鋼箱梁底部和固定支座之間應保證至少30 mm的預留凈空。起重機械吊裝以后可以保證鋼箱梁準確落入微調支座上，并實現順暢的橫向及縱向平移；位置微調完成以后，應借助臨時位移限制塊體對單聯臨時固定支座實現橫向及縱向的位置鎖定，防止微調后位移受后續吊裝影響出現位置偏離。

中跨位置的鋼箱梁節段吊裝單側應完整跨越墩頂，另一側借助牛腿和已經就位的鋼箱梁臨時固接，牛腿布置在梁頂部，布置方向為橫橋向。鋼箱梁正式吊裝之前應保證臨時支撐、墊板及牛腿等結構提前安裝就位，梁端部采用牛腿實現臨時支撐。順橋向和垂直橋向位移精確調整完成后，采用臨時支設的位移限定塊能夠實現對橋梁墩頂和牛腿滑移的位移控制。鋼箱梁與鋼箱梁頂板、底板焊接后，鋼箱梁橫向加勁肋與腹板通過栓焊組合形式連接，焊接完畢后及時拆除牛腿實現位置精調。

1.3 鋼箱梁支座安裝過程

在鋼箱梁吊裝過程中，支座類型根據施工進度可以細分為臨時支座和永久支座，結構體系轉換前后實現臨時支座和固定支座的切換，具體的安裝流程如圖2所示。

圖2不同類型支座安裝流程

2 市政連續鋼箱梁節段吊裝控制重點

2.1 荷載復雜，線性控制標準不唯一

本施工項目采用工廠化小節段預制，并在吊裝現場完成拼裝。由于鋼箱梁從吊裝至最后成橋必須經歷兩次支座形式改變和一次荷載體系轉換，且鋼箱梁截面積較大，空間荷載特性顯著，在各種荷載和體系轉換等因素的耦合作用下，必須做好現場吊裝及節段拼裝過程中的應力控制工作，防止因施工因素導致的局部應力集中問題；此外，鋼箱梁吊裝過程由節段吊裝、節段拼裝、二期鋪裝荷載施工等節段構成，在施工控制過程中選用的線性控制標準不唯一，需要根據施工進度變更線性控制標準。其中，在節段吊裝過程中箱梁處于無約束狀態，應選用無應力線性控制標準，吊裝至臨時支座上以后，鋼箱梁在自重荷載和焊接作用下從短暫的簡支轉變為連續形式，應選用連續梁線性控制標準，體系轉換完成并完成橋面鋪裝以后，需要采用成橋控制線形。

2.2 溫度、施工偏差等多因素耦合控制

在施工過程中，受到溫度及施工荷載的耦合作用，將不同程度影響鋼箱梁的吊裝、焊接及最后成橋的精準性。鋼箱梁屬于典型的溫度敏感型材料，在溫差作用下，鋼箱梁上下頂板溫差作用下將出現明顯的溫度應力和應變，在施工前應對鋼材進行溫度敏感性分析，調整施工控制參數，以抵消溫度的影響；此外，施工偏差主要集中表現在支座偏差方面，由于連續梁屬于多聯多跨結構形式，由于部分支座定位不精確，導致主梁固定后的自身應力水平增加，嚴重情況下將導致焊縫剝離影響鋼箱梁的整體剛度。可以考慮在橋墩支座的蓋板和中心線中間增設偏移富裕量，以抵消支座定位誤差引起的內應力提高，抵消主梁位置偏差效應，防止出現局部應力集中和偏心受壓等問題，提高主梁的整體性和耐久性。

3 總 結

綜上分析可知，鋼箱梁吊裝環節大致可以分為節段吊裝、節段拼接和節段體系轉換三個流程，在施工過程中應根據施工進度調整應力和線性控制標準，保證施工全過程始終處于合理的應力和變形控制范圍內，盡可能抵消因施工荷載、溫度荷載、施工偏差等引起的偏移，消除鋼箱梁內部應力，保證成橋后各控制截面應力和變形滿足設計要求。

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