超長鋼箱梁分段安裝施工技術

孟虹宇

中國鐵建港航局集團有限公司第三工程分公司 山東青島 266000

1 工程概況

1.1 工程簡介

縱一路橋橋梁工程為中鐵世界博覽城一攬子配套工程PPP項目中的一個單位工程，本工程位于山東省青島市黃島區中鐵青島世界博覽城北側，工程范圍南起青草河南路，北至明富大道，跨越青草河主河道。橋梁總共3跨，跨徑布置為22．5+30+22．5=75m；橋梁總寬度為31．6m。橋梁基礎為灌注樁結構，上部結構采用鋼混疊合梁，梁高1．3-1．8m，每跨由17片縱向鋼梁組成，鋼梁之間通過橫隔板連接。

主梁采用焊接鋼板進行拼接，上翼緣采用20mm厚鋼板滿鋪，腹板厚度16mm，下翼緣厚度為30mm。

1.2 工程特點及應對措施

縱一路橋鋼結構梁總長75m，寬31．6m，總重約1700t，最大跨距為30m，為本工程的施工難點。鋼結構安裝時需考慮構件運輸、現場施工條件、工效、質量、安全等各方面因素，鋼結構梁合理分段及安裝工藝也決定了橋梁施工速度，如何保質保量地安裝鋼結構梁是整個工程的關鍵。

本文從質量、安全、工期、成本等方面分析過程控制要點，對鋼結構梁安裝工藝進行探討。

2 施工工藝選擇及工作原理

2.1 施工工藝選擇

由于橋的鋼梁跨度較大，傳統施工工藝采用鋼梁在工廠分節段制造，由平板車運輸到工地后，現場進行整體組裝及焊接，完成單跨單片鋼梁現場焊接后，采用大型吊車進行吊裝。

本工程中鋼主梁安裝采用臨時支架法安裝，在河道內處搭設4道型鋼支撐，將原3跨結構改成5跨，鋼結構分成5段制作，可以免去現場預拼裝工序，鋼結構運輸至現場后直接由吊車吊裝鋼梁于支架上，節點焊接完畢后再拆除臨時支架。

2.2 工作原理

本工程通過對原有鋼箱梁進行合理分段，梁段廠內組焊完成后整體運輸，解決了構件在運輸、安裝中的難題。在節段拼接位置增加臨時支架的措施，既能保證梁段受力的完整性，又能滿足梁段安裝要求，有效解決了傳統施工工藝中現場焊接工作量大、效率低、吊裝困難的問題。

3 施工工藝流程

3.1 準備工作

3.1.1 技術準備

針對本工程的特點，結合現行規范及制定的作業指導書編制各分項具體細化的施工文字方案并進行交底，使各級施工管理人員做到心中有數，從各方面保證施工處于有效受控狀態。

3.1.2 現場安裝準備

為滿足現場運輸車輛進出及汽車吊吊裝要求，現場道路采用50cm厚石渣進行換填。臨時支撐搭設前對地基首先進行50cm厚石渣換填，確保滿足承載力要求。構件進場后盡量直接吊裝，減少對施工場地的占用。

3.2 鋼箱梁分段

鋼梁施工分段主要考慮以下方面：

①構件分段滿足公路運輸要求。

②保證鋼梁結構的完整性，接頭盡可能設在橋梁彎矩零點處。

③滿足工期要求，盡可能減少工地施工工作量。

鋼梁分段后，運輸和吊裝過程中產生的變形主要是自重產生的下撓變形，梁段下撓變形主要依靠頂底腹板的剛度來控制，所以相同受力情況下，頂底腹板強度越小，下撓越大。分析可知，所以下撓最大處為單腹板的梁段，以最大長度A梁段為例，長16．17m，重量36噸。

計算下撓值時，按照最不利的簡支狀態進行考慮，計算出最大撓度為跨中位置:8．09m，計算最大撓度值：

（鋼梁控制撓度按照1/400考慮）。所以鋼梁的節段變形滿足規范要求，且存放吊運過程中，吊點均不設在端頭位置，所以鋼梁的變形值不超過設計值。

3.3 鋼箱梁單元件制作及總成

本工程鋼結構分隔板單元件、底板單元件和腹板單元件。

零件采用數控下料，保證鋼板軋制方向與重要受力方向一致，焊縫按規范布置。配件在專用平臺胎架裝配固定，在相鄰腹板上上劃好安裝線，采用CO2保護焊裝焊，焊接完成后對腹板豎向平面度進行矯正。

3.4 設置臨時支撐

本工程鋼梁采用臨時支架支撐分片、分段吊裝法安裝，梁段進場前，需要分段處設置臨時支架，然后再進行梁段安裝。臨時支撐如圖1所示：

圖1 臨時支撐布置示意圖

3.5 鋼箱梁吊裝

3.5.1 吊機選擇

鋼箱梁分段單件最大重量為36t時，吊裝距離在14m左右；最大吊裝距離20m時，吊裝重量約為25t，。參照下表1，選用200t汽車吊能夠滿足吊裝要求。

3.5.2 吊耳布置

吊耳設置在鋼梁隔板和勁板相交處的鋼梁頂面，具體位置需要根據吊裝時回轉的需要進行布置，每段鋼梁設置4個吊耳。吊耳形式均采用通用吊耳，吊耳的等級、制作、焊接及吊點局部加強等須符合工藝。

梁段最大重量36噸，每個梁段采用4個吊耳，考慮梁段重量不均勻系數1．1和動荷載系數1．1，則吊耳承載規格需滿足36＊1．1＊1．1/4=10．89t，吊耳采用 A-32 型或以上規格吊耳，安全負載滿足32t要求。

表1 200t汽車吊性能表

4 施工注意事項

（1）鋼箱梁需做好線型控制，其分段后制造運輸單元較大，制造運輸吊裝過程中要保證鋼主梁的結構不發生變形。

（2）梁段的零件應在胎模和平臺上拼裝、施焊。采用多節段進行組裝，以保證零件及構件的幾何尺寸。構件的工地接頭均應設置工地拼裝定位裝置，以保證構件之間的工地連接準確度。

（3）鋼主梁結構板厚主要為20mm和30mm，焊接時需要控制內應力和變形。確定裝配焊接順序，盡可能的控制和減小變形，減小內應力。在裝配過程中，主要采用鐵錘敲擊和機械振動的方法來釋放應力；焊接完成后，對焊接殘應力和變形大的位置，主要采用外力和火焰矯正的方法來消除應力和變形。

5 結語

鋼結構橋梁外觀美觀，自重輕，適用于大跨度、城區景觀橋，目前已成為城市橋梁建設的趨勢。

采用固定支架法分段吊裝施工方便，對吊裝機械、現場條件等要求較低，比整體吊裝變形量小，安全性高。對于大型鋼結構梁，分段吊裝更簡便可行，可進行廣泛推廣。