機二高工程的鋼箱梁施工工藝介紹

趙學(xué)亮 方文兵

（廣州市市政集團有限公司）

1 工程概況

鋼箱梁是橋梁常用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其抗彎及抗扭剛度大[1-3]，重量相對較輕[4]，外形簡潔美觀[5]。工程為廣州新白云國際機場第二高速公路項目，其中包括一座120m長、20m寬、3.35m高、單箱四室的鋼箱梁橋。

2 鋼箱梁的制造、加工

鋼箱梁采用Q345D低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼制造，梁腹板縱橫向拼接間距不小于10倍的腹板厚度。構(gòu)件連接時，鋼板的軋制方向與部件主要受力方向一致，腹板的縱向拼接焊縫，布置在受壓區(qū)。對于現(xiàn)場組裝部位，應(yīng)按接頭曲線預(yù)留出不小于200mm的余量。

鋼箱梁各分部構(gòu)件加工完成后，在胎架上進行組裝。T型構(gòu)件、橫隔板構(gòu)件、底板，在小合攏階段進行組裝；頂板、U肋、橫隔板和腹板，在中合攏進行組裝。

鋼箱梁的制造流程如圖1所示。值得注意的是，常見的鋼面板焊接之后，易出現(xiàn)較大變形，造成后期矯正工作量大。經(jīng)過多次試驗與優(yōu)化，本工程在焊接組裝之前，先在面板上焊接U型肋板，通過U型肋板來約束面板的變形，從而減少面板焊接之后的收縮量，使焊接之后的矯正工作量減少了90%。

圖1 鋼箱梁的制造、加工流程

3 臨時支墩的施工

在鋼箱梁運至工地之前，應(yīng)完成臨時支墩的施工并達到設(shè)計承載力。臨時支墩包括基礎(chǔ)、立柱、墩頂平臺三部分。

基礎(chǔ)采用厚100cm的鋼筋混凝土，混凝土強度等級為C20，距基礎(chǔ)下表面20mm處的混凝土中鋪設(shè)200mm×200mm的?12鋼筋網(wǎng)，墊層中預(yù)埋鋼板，用于焊接支墩立柱。

支墩立柱采用?600×12mm鋼管柱，其長度根據(jù)鋼箱梁底部的離地高度而定。鋼管柱采用2排9列，縱橋向為2排，間距200cm；橫橋向9列，間距250cm。鋼管柱與鋼管柱之間采用22#槽鋼作為水平及交叉綴條連接。

墩頂平臺位于支墩柱頂。鋼管柱頂上縱向架設(shè)3條長度3.5m的40b工字鋼；工字鋼上架設(shè)橫向單層雙排貝雷架，貝雷架共3組，其中2組長度9m，1組長度3m；貝雷架上鋪設(shè)重型枕木以及調(diào)整鋼箱梁標(biāo)高用的32t千斤頂，枕木和千斤頂上設(shè)橫向2×32#工字鋼。鋼箱梁將吊裝、安置在2×32#工字鋼上。

臨時支墩與鋼箱梁的立面位置如圖2所示。

圖2 臨時支墩與鋼箱梁的立面

4 鋼箱梁的拼裝、起吊、就位

鋼箱梁各部位運至工地，分塊拼裝成型。鋼箱梁縱向分為3個節(jié)段，橫向分為4塊，其中箱間橫梁由預(yù)埋段和現(xiàn)場拼裝段組成，預(yù)埋段在加工場內(nèi)完成，現(xiàn)場拼裝段則到現(xiàn)場進行拼裝。為運輸與施工方便，鋼箱梁的分段長度為20m。鋼箱梁的接縫為階梯形，頂板、腹板、底板的焊縫位置依次錯開500mm，各腹板平齊。

采用2臺300噸汽車起重機進行吊裝。吊索安全系數(shù)為10，吊索與梁體交角為45°～60°。鋼箱梁構(gòu)件綁扎應(yīng)牢固，單點起吊的吊環(huán)應(yīng)在構(gòu)件重心上方，兩點或多點起吊時，應(yīng)根據(jù)各吊點受力均勻一致的原則來確定吊環(huán)位置。使用兩臺起重機抬吊同一構(gòu)件，要根據(jù)雙機協(xié)作系數(shù)選擇吊機，使各起重機力距均控制在安全力距以內(nèi)。

為了實現(xiàn)鋼箱梁的精確就位，本工程采用“有余量拼裝”措施，鋼箱梁的精確微調(diào)包括位置微調(diào)和余量切割兩部分。鋼梁位置微調(diào)包括豎向微調(diào)和水平微調(diào)，豎向微調(diào)通過臨時支墩上的千斤頂來調(diào)節(jié)；水平微調(diào)通過電動可調(diào)葫蘆來調(diào)節(jié)。余量切割包括“無負荷切割”和“有負荷切割”兩種情況。根據(jù)本工程場地條件，采用“無負荷切割”方式。

5 焊接

本工程以鋼板組焊為主，采用對接平焊及板與板之間立接角焊。施焊前必須清除連接接觸面和焊縫邊緣30～50mm范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢。每一層連接處焊接結(jié)束后，應(yīng)及時清除藥皮、熔渣、溢流。

定位焊時應(yīng)符合下列規(guī)定：焊縫應(yīng)距設(shè)計焊縫端部30mm以上，焊縫長應(yīng)為50～100mm，間距應(yīng)為400～600mm，定位焊縫的焊腳尺寸不得大于設(shè)計焊腳尺寸的1/2；焊接后，焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣、焊瘤等缺陷。

縫磨修和返修焊時應(yīng)符合下列規(guī)定：焊接結(jié)束后，切掉構(gòu)件的兩端引板，并磨平切口；焊腳尺寸超出相關(guān)規(guī)定允許的正偏差點焊縫，及小于1mm超差的咬邊，必須磨修勻順；焊縫咬邊超過1mm或外觀檢查超出負偏差的缺陷，應(yīng)用手工電弧焊進行返修；16Mn鋼板厚度大于25mm返修焊時，應(yīng)預(yù)熱至100～150℃。

6 防銹處理

鋼材在雨露、鹽霧、灰塵、氧氣與酸性氣體作用下，容易發(fā)生化學(xué)銹蝕與電化學(xué)銹蝕[6-7]，鋼材表面氧化成疏松、易剝落的鐵銹[8-9]，久而久之，銹蝕將降低鋼材的強度、韌性等力學(xué)性能[10]，減小鋼構(gòu)件的截面尺寸，縮短鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命[11]。為了提高鋼箱梁的抗銹蝕性能，本項目采用刷油漆進行防銹處理。

防銹處理流程為：基層處理→涂防銹漆→涂磷化底漆→涂刷面漆。首先將鋼材表面上的灰塵、油污、銹斑、焊渣、毛刺等清除干凈，使其露出金屬光澤；然后涂紅丹防銹漆；為了使金屬表面的油漆能有較好的附著力，延長油漆的使用期，紅丹防銹漆干燥后，在其表面涂一層磷化底漆；最后涂飾丙烯酸聚氨酯面漆。

7 結(jié)語

本工程的鋼箱梁橋已竣工1年多，從未出現(xiàn)破損、變形、銹蝕等質(zhì)量問題，使用性能良好，受到了業(yè)主的好評。