大跨度鋼箱梁的拼裝變形及安裝頂推

李高俊 （中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概況

本工程主線橋跨元和塘處采取鋼連續梁（L=40m+60m+40m）結構，橫截面采取三箱室斷面，斜腹板與底板夾角約77°，箱梁頂、底板平行，挑臂長3.0m，梁高2.7m。面板加勁除在挑臂外側采用板肋外，其余均采用U肋。底板處均采用板肋作為加勁肋。箱梁腹板主要加設有橫縱向加勁板肋。主線橋橫向劃分成8個箱梁制造分段，縱向劃分為A～I 9個分節段。

2 鋼箱梁拼裝

本項目主線鋼梁為多箱單室截面，鋼梁分為中間主箱室、挑臂兩大部分。其主要是由面板、腹板、底板、隔板單元組裝而成，鋼梁每隔2.5m處設置一道橫隔板，具體鋼梁結構形式如圖1所示。

圖1 鋼梁結構形式圖

鋼梁拼裝在專用的鋼結構胎架上進行分段組裝成型。在每個節段加工制造的同時設置預拱度，并與箱梁支架安裝時的線形控制保持一致，進而保證成橋的線形滿足設計要求。

2.1 拼裝過程中的變形控制

鋼梁設計所采用的鋼板較厚其中包括25mm、30mm的厚板，鋼梁腹板處的橫縱向加勁板肋較多，支座橫隔板及底板腹板處的頂推加勁、橫梁、臨時吊點等焊縫較密集、焊接量大、容易造成較大的變形。因此在拼裝過程中，采取下列措施來加以控制。

①嚴格控制胎架制作，為了盡可能使胎架模板支撐在分段硬點（橫隔板處）上，模板采用邊角料下料，規格約為12mm×80mm×100mm。模板安裝必須先用水準儀掃水平后再焊接模板，嚴禁采用先焊模板。并且底板與胎架的模板之間必須緊密貼合，并采用剛性連接進行固定。

②制定合理的單元件拼裝順序，嚴格控制裝配后的尺寸貼合縫隙。箱梁拼裝成半箱型后，優先焊接隔板與底板的平角焊縫及與底板I肋的立角焊縫，再對橫隔板與腹板的立角焊縫及與腹板I肋的平角焊縫進行施焊，最后再進行腹板與底板的平角焊縫焊接；組裝頂板后焊接橫隔板與頂板及頂板U肋的仰角焊縫，最后焊接腹板與頂板的仰角焊縫。

③向節段的底板和面板端頭處以及橫向箱梁隔板處設置合理的緩焊區，為后續的拼裝焊接消除應力，同時還可以在拼裝過程中對對接處的變形進行矯正。其次焊縫宜采用自動焊焊接，當自動焊小車無法操作時也可以采用半自動焊焊接。

④箱梁焊接時嚴格控制好焊縫尺寸的大小，片面地去加大焊縫尺寸對減小焊接變形反而不利。因此我們在符合其強度要求的前提下，嚴禁對焊角尺寸進行隨機的加大或者減小。

⑤特殊構造復雜（如支座橫隔板及加勁、橫梁、臨時吊點等），焊接產生很大的殘余應力的節點與接頭，在施焊前進行了焊接性試驗，確定相應的預熱溫度及焊接材料，減少變形的產生。

3 鋼箱梁的現場安裝

本鋼梁一共分為9個節段，節段較多跨度大，一節段重量約有240t。因此施工所有臨時支架地基均采用混凝土硬化，拼裝支架擴大基礎面積為3.5m×3.5m，頂推臨時支架擴大基礎面積為4.5m×4.2m。河中頂推臨時支架直接架設在河中橋墩承臺上。

針對節段多、重量大等因素現場拼裝臨時支架立柱全部采用φ377×7mm鋼管立柱。鋼管立柱之間設置H14工字鋼作為縱、橫向連接系，鋼管立柱柱頂橫橋向設置HW440×300型鋼作為柱頂分配梁，分配梁上布置φ273×7mm鋼管作為調節短管，示意圖見圖2所示。

圖2 主線橋拼裝區支架布置圖

鋼梁分段四角均設置有支撐調節短管，確保鋼梁分段四角均勻受力，鋼梁分段焊接時是以無應力拼裝的。

拼裝區主線橋主體分段吊裝采用220t汽車吊進行吊裝施工。

3.1 拼裝平臺分段總拼

根據現場實際條件和場地布置情況以及復核起重吊裝設備的作業半徑，多維度驗算起重能力，制定了下列安裝步驟。見圖3所示。

圖3 吊裝順序示意圖

①主線橋拼裝時，220t汽車吊在匝道拼裝區站位吊裝梁段，運梁車停放匝道兩側。

②分段拼裝，橫向吊裝順序：主線橋由中間箱室Z-*4/5→Z-*3/6→Z-*2/7→Z-*1/8兩側挑臂順序吊裝。

③主線橋第一輪拼裝節段：Z-A、ZB、Z-C、Z-D。

④裝配導梁，導梁與分段焊接牢固，連接部位需進行加強。

3.2 安裝過程控制

①做好鋼箱梁進場的檢查、驗收與交接，嚴禁存在質量缺陷的鋼梁進場。

②履帶吊機在現場拼裝完成后先進行試吊，合格后方可進行鋼箱梁正式吊裝。

③起吊時，先慢速啟動卷揚機，使各起重索逐漸受力，然后反復調整，確保各起重索受力均勻。

④在每節梁段吊裝安裝前，先用全站儀準確標定出架設梁段的位置，并進行相對應的吊具定位試驗，通過準確的定位調整后，方可進行該梁段的起吊，進而防止該梁段在即將吊離時，因梁段位置偏移而產生橫擺。

⑤安裝梁段時，梁段高程的確定應在溫度相對穩定、風速較小的時段進行，并應考慮溫度造成的影響。就位后，快速對臨時匹配件進行固定，并及時進行接縫施焊。

⑥采用2臺高精度全站儀交匯監測鋼箱梁線形，確保安裝的精度。

⑦合攏段選擇在合適的環境溫度下進行安裝，并提前做好相關余量的切割工作。

4 鋼箱梁的現場頂推

本項目鋼梁橫跨元和塘,主跨長60m，頂推施工跨度大；過程中最多時有12套步履機同步進行頂推施工，對操作系統的同步控制精度要求較高；并且需要嚴格控制臨時支墩上面所承受的水平載荷。

4.1 頂推步驟

針對箱梁頂推跨度大以及臨時支墩所能承受的水平載荷，我們制定了下列詳細頂推步驟，見圖4所示。

圖4 頂推示意圖

①主線橋第一輪箱梁A～D節段在拼裝平臺上拼裝成整體、安裝鋼導梁。

②整體向蘇涇路方向頂推45.3m，吊裝拼接E、F節段,L1步履機懸空后周轉至L6支架上。

③整體向蘇涇路方向頂推16.3m，吊裝拼接G、H節段。

④持續向前頂推，當鋼梁的前端抵達L6支架后，分別拆除第一節、第二節導梁（總共24m）。

⑤前兩節導梁拆除后，將L2步履機周轉至L7支架上。

⑥繼續向前頂推，鋼梁前端到達L7支架后適時拆除第三節導梁。

⑦在箱梁落梁后先對線型進行調整，然后對I節段進行吊裝。

⑧拆除設備及臨時支架結構并轉運。

4.2 頂推控制

①頂推設備對鋼梁所施加的頂推力必須傳遞到腹板上，我們采用的步履式頂推，在頂推設備和鋼梁的底板之間墊上扁擔梁，使得鋼梁腹板位置的底板與頂推設備之間的接觸面增大，從而分散鋼箱梁局部受力，避免產生局部變形。

②頂推前對頂推支架的鋼管樁沉降和支架分配梁繞度進行觀測，在每個鋼管樁做好高程標記，在每節段梁跨中做好繞度標記。頂推鋼梁之前，觀測記錄初始數據，施工過程中，每天觀測一次。鋼梁頂推過程中，對梁的繞度進行觀測，記錄每次最大變形。

③頂推過程中，安排專業人員實時對導梁、箱梁以及頂推力進行檢查和監測，在發現頂推力驟升的情況下，立刻停止頂推施工并進行檢查，主要查看導梁構件、步履機上的支撐架是否變形或者箱梁局部位置是否有變形的情況。

④頂推過程中，鋼梁的線形控制也非常重要，我們會在鋼梁前端和尾端頂面設中線偏移監測點，頂推過程中連續觀測。在滑道的外側用醒目的反光涂料畫出精確到厘米的刻度，這樣能讓操作人員在滑道旁更直觀地觀測到兩側進度是否一致。同時對頂推力和頂推位移進行雙向控制，以頂推位移為主，頂推力為輔，確保鋼梁左右側前行位移量協調統一。

5 總結

隨著鋼箱梁在市政橋梁工程中的廣泛使用，我們也應該意識到鋼箱梁施工質量控制的重要性。因此我們要牢牢抓住質量這個核心，制定合理的措施并落實到位，就能有效地控制鋼箱梁制作的質量，努力提高企業施工的技術能力。