橢圓形人行天橋鋼箱梁分段吊裝定位技術研究

龔 政，馮 濤，蔣少武，閆學沖，劉鑫章，毛漢平

（中建三局集團有限公司工程總承包公司，湖北 十堰 442000）

隨著城區人口的增多和車輛保有量的增加，城市道路早已不堪重負。人行天橋是現代化都市中協助行人穿過道路的一種建筑，修建人行天橋可以使穿越道路的行人和道路上的車輛實現完全的分離，保證交通的通暢和行人的安全，使市區交通壓力得到有效緩解。為保證與城市的自然環境及歷史條件的特色相結合、相協調，同時為滿足人們對美感和其視覺欣賞的需要，人行天橋的結構設計也是種類繁多。但這樣卻給施工帶來了一定的難度，因此需要提前規劃，選擇合適的施工方案。

本文簡要介紹了十堰市郵電街口人行天橋橢圓形鋼箱梁分段吊裝精準定位的施工過程，為后續類似工程施工提供參考。

1 工程概況

如圖1 所示，十堰市郵電街環形天橋位于十堰市人民北路五堰片區與郵電街路、東山路的十字交叉口，考慮用地相對局促、人流量大、樹木保護等因素，采用橢圓環形天橋方案，上部結構采用鋼結構箱梁，平面造型為郵電街-東山路長軸48m，人民北路短軸39.5m，橋梁中軸線全長137m，主橋寬4.8m，主橋重約227t。

圖1 天橋效果圖

2 工程特點

郵電街是十堰市主要的電子產品銷售中心，郵電街口所在的人民北路五堰片區是十堰市商業中心，人流量極大。該地段處于十堰市商業及交通樞紐地段，人車沖突大，對道路交通影響極大。新建人行天橋對緩解該區域交通壓力至關重要。

該天橋位于十堰老城區，兩側房屋密集，人行道內樹木高聳，從設計和施工都需考慮對房屋和樹木的保護，而這也是設計成橢圓環形的直接原因。

該天橋體量大，結構復雜，無法進行整體吊裝，只能采用現場搭設臨時胎架分段拼裝的方式進行。考慮運輸及吊裝需求，工廠在加工時共分成了13 段，如圖2 所示。

圖2 鋼箱梁分段示意圖

考慮現場拼接需要，加工廠在加工單個節段時會多出2～3cm 方便現場根據需要進行切割，導致每個分段按設計圖紙提取的坐標與實際加工的每個分段邊角點不能完全地吻合，因而其精準的平面位置比較難以確定。受此影響，當單個節段采用邊角定位時，現場精準度難以控制，一旦定位錯誤，輕則使圓弧不夠平順，影響橋梁美觀，重則將使橋梁整體偏離設計軸線，后期調整糾偏難度大。

因此選擇正確的節段定位方案成了影響天橋施工成敗的關鍵。

3 定位方案的選擇

由于節段加工時留有一定的富余，其具體富余長度不規則，且各節段之間的富余有差距，無法做到與設計節段的完全吻合，因而實際加工節段的4 個角點坐標與設計圖紙上的4 個角點坐標存在不一致的情況，而且節段劃分屬于施工時的臨時措施，加工時分段位置精度不高，故安裝時按照每個分段的角點進行定位難以保證安裝精度，極易出現安裝偏差。

研究該天橋結構的特性，雖然每個節段的分段位置在加工時出現了偏差，但每個節段的內外弧與設計圖紙的內外弧是一致的，且由于橢圓形的特點，相鄰節段的內外弧曲率不同，故安裝時調整實際加工節段的內外弧與設計圖紙保持一致即保證了橋梁安裝軸線，也就實現了節段安裝精準定位。

據此，確定定位方案如下。

1）粗略定位根據節段編號、現場參照物和加工時的標記，確定單個節段的大致位置。

2）精準定位在確定大致位置的基礎上，通過吊裝時節段實際圓弧與圖紙設計圓弧相擬合的方式進行節段微調，以實現精準定位，保證安裝精度。

3）焊接固定在精準定位復核無誤后，對已完成節段進行臨時焊接固定，防止后續節段對已安裝節段的擾動。

4）合攏段精準切割合攏段吊裝前根據橢圓弧擬合的方法在橋下預先對合攏段多余長度進行精準切割，可實現快速吊裝到位。

5）焊接焊接成整體，拆除臨時焊接及胎架等后續工作。

4 吊裝過程

4.1 首段的吊裝

首段精準定位是本橋梁安裝成功的關鍵，一旦首段定位出現偏差，將嚴重影響后續節段的安裝精度，其后續糾偏難度大，進而影響整個橋梁的線性，甚至使支座偏移設計位置，影響主體結構的安全。

按照橢圓弧擬合的思路，首段鋼箱梁運輸到現場后，先對首段①內外邊各做3 個標記點，并編號，如圖3 所示。

圖3 首段①鋼箱梁上做標記示意

然后起吊首段①落放到大致位置，由測量員采集該6 個標記點的實際坐標值（表1），根據實測坐標值在設計CAD 圖紙上畫出首段①的平面形狀（圖4），并標記出實測圖形6 個標記點與設計圖形橢圓弧的偏距。

表1 首段①初次實測坐標值及偏距

圖4 首段①初步定位圖

比較實測圖形與設計圖形的擬合情況，各點與設計橢圓弧都有一定偏移（表1），在CAD 圖中按照偏移值對圖形進行平移、旋轉等調整，直至實測圖形的兩條橢圓弧與設計圖形的內外邊最大程度重合（圖5），此時在CAD 圖中拾取1、1＇、3、3＇四個點的坐標值（表2）。

圖5 首段①擬合圖

表2 圓弧擬合坐標值

根據圖紙中提取的擬合坐標值反饋給現場，利用千斤頂、手拉葫蘆等對首段①進行調整，直至1、1＇、3、3＇四個點的后續實測坐標值與擬合坐標值在誤差范圍內。

核對檢查無誤后，將首段①與墩柱Z1 及胎架臨時固定成整體，防止后續節段吊裝時對首段的擾動。

4.2 后續節段的吊裝

首段①已經安裝就位，節段②與首段企口連接，故節段②與首段①連接端的位置已經確定，只需確定另外一端的位置。此時根據分段圖紙在節段②的內外弧各拾取一個坐標值，如圖6 所示4、4＇兩點。

圖6 節段②拾取坐標示意圖

現場起吊節段②，落在大致位置，并與首段①對齊，按拾取的2 個坐標值放點，確定是否在節段②的內外圓弧上，若不在，則對節段②進行微調，直至在誤差允許范圍內，然后與首段①進行永久固定，并與胎架臨時固定。

按此方法依次完成后續節段的吊裝，直至倒數第二節段①2，如圖7 所示。

圖7 后續節段安裝完成示意圖

4.3 合攏段的吊裝

根據經驗，合攏段加工時通常會比設計多出20～30cm，在現場合攏時根據實際情況再進行切割，以防止合攏長度不夠時需要進行現場接長，而接長部分往往是受力薄弱位置，可能會影響結構安全。

為節約安裝時間，先對合攏段一次性精準切割，然后一次性吊裝到位，防止反復切割，具體如下。

第一步，由測量員現場采集已完成鋼箱梁節段的4 個角點準確坐標，并反映到設計圖紙中，如圖8 所示。

圖8 已完成節段4個角點實測坐標值

第二步，合攏段①3 運輸到橋下，調整成設計坡度，實測出合攏段①3 的4 個角點準確坐標，然后在CAD 軟件中畫出合攏段①3 的實測圖形，通過平移、旋轉等操作對合攏段①3 進行擬合，并與第一步的4 個點位進行比較，確定合攏段①3 內圓弧需切割34.6cm，外圓弧需切割36.3cm，如圖9 所示。

圖9 合攏段①3擬合示意圖

第三步，按照第二部切割要求對合攏段①3 進行現場切割。

最后，對切割完成的合攏段①3 進行吊裝，定位并焊接。

5 結語

1）針對橢圓形鋼箱梁分段有富余而難以準確通過角點進行坐標定位的情況，選取橢圓弧參照進行擬合的方法有效地解決了單一節段定位問題。

2）首段定位是關鍵，采用現場實測數據與設計圖形相擬合的方法，保證了首段的精準定位。后續節段充分利用前一節段的定位情況，減少了擬合坐標數量，控制線性不偏離設計軸線的同時加快了吊裝的進度。

3）節段吊裝中注意現場實際測量數據與室內CAD 數據處理的密切配合，并將擬合情況及時反饋給現場以進行節段的微調，保證了安裝精度和效率。

4）合攏段的吊裝采用先擬合以確定切割長度的方法，保證了合攏段安裝精度，同時大大節約了合攏的時間。