跨超寬高速公路連續(xù)鋼箱梁安裝施工

歐立 OU Li；陳義 CHEN Yi

（中交二航局成都城市建設工程有限公司，成都 610000）

0 引言

當橋梁跨越城市主干道或高速公路時，由于下方的道路較寬，為保證下方的通車安全，減少對下方的交通影響，一般采用整跨形式直接跨越下方交通。而連續(xù)梁是上述情況下的理想橋型，在一般情況下多采用預應力混凝土結構連續(xù)梁，但該類型連續(xù)梁在施工時對下方通車限高有嚴格要求，連續(xù)梁采用掛籃施工時對下方交通有較大影響，并且預應力混凝土連續(xù)梁無論是支架法還是懸臂法施工周期較長，對周邊的交通影響時間持續(xù)較長。若采用連續(xù)鋼箱梁可以很好的解決上述問題，連續(xù)梁鋼箱梁可在工廠進行分節(jié)制作，只需運到現(xiàn)場通過大噸位起重設備安接焊裝即可，大大減少了施工作業(yè)周期。通過設置在梁體下方的臨時支墩，可以保證連續(xù)鋼箱梁吊裝時的安全性，同時也保證了梁體焊接后的質(zhì)量和線性。通過現(xiàn)場實際使用，該類型支架在天府農(nóng)博園美麗鄉(xiāng)村示范長廊（一期）項目跨第二繞城高速路施工中取得很好的效果。

1 工程概況

天府農(nóng)博園美麗鄉(xiāng)村示范長廊（一期）項目規(guī)劃快速路在K3+628.715 處跨越既有成都第二繞城高速路，由于二者之間斜交角度為55.5°，因此橋梁兩幅橋采用正交錯孔布置。跨越高速公路主橋采用50+85+44m 的連續(xù)鋼箱梁，其余部分采用30m 跨徑為主的簡支小箱梁形式。（圖1）

圖1 橋位平面圖

本項目單幅鋼箱梁采用50+85+44m 變截面連續(xù)單箱五室鋼箱梁，最大凈高4.25m，單箱室凈寬3.5m，左右幅兩側(cè)懸臂翼緣均外挑1.85m，懸臂根部高度為0.33m。左、右幅鋼箱梁橋面寬度均為20m。橋梁頂板寬度20m，底板寬度16.34m。鋼箱梁頂板厚18mm，底板厚18mm，腹板厚20mm，橫隔板厚12mm，橫隔板布置縱向間距3m 布置，頂板設置U 肋，底板設置板肋，U 肋板厚8mm，板肋板厚14mm。主橋全長179m；單幅橫向分段為5 段，縱向為4段，共計分40 段。

2 連續(xù)鋼箱梁主要施工工藝

2.1 鋼箱梁運輸

①根據(jù)構件尺寸及重量，運輸鋼箱梁擬采用一臺大型平板拖車進行，鋼箱梁運輸盡量在夜晚進行，由于鋼箱梁超長、超寬，因此在運輸時應在構件四方邊界位置設置信號燈或反光貼條，并加以警示燈示意。當運梁車經(jīng)過橋梁時，運梁車經(jīng)橋梁旁邊輔道通行。

②鋼箱梁擱在枕木上，其中梁尾部的枕木應比梁頭部的枕木略高一些以防止梁體向后位移，梁體尾部伸出車體不得超過6m 已確保梁體穩(wěn)定。為保證梁體運輸中的橫向穩(wěn)定性，需在梁體兩側(cè)安裝連接擋板，連接擋板焊接在車廂內(nèi)側(cè)。

2.2 臨時支撐的搭設

梁體臨時支撐架的設計必須具有足夠的強度、剛度及穩(wěn)定性，確保在承受鋼箱梁重量情況下不變形、不垮塌，以及在滿足鋼箱梁安全吊裝的前提下設計，以本次工程所使用最高處支架設計，對此支架施加本次工程支架荷載中最大的荷載，驗算支架結構穩(wěn)定性。詳見圖2。

圖2 臨時支撐立面圖

2.3 鋼箱梁安裝

①鋼箱梁吊裝前在鋼箱梁底板和支座上找出支座設計中心位置并畫出沿長線且在支撐上畫出鋼箱梁橫向分段線邊緣位置，并設置限位擋塊。

②鋼箱梁安裝順序必須保證結構的穩(wěn)定和不發(fā)生永久變形，并能保持或及時校正結構的預拱度和平面位置。

③測量人員需對梁體頂部標高及中心位置進行復測檢查，當超過允許偏差時及時匯報，超過允許偏差的梁體不得安裝。

④測量人員需實時對梁體落梁就位全過程進行監(jiān)測，當發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時必須及時匯報。

⑤鋼箱梁吊裝時應緩慢松鉤，以確保安全。

⑥各梁段拼裝焊接作業(yè)完成之后，及時修補涂裝。

⑦鋼箱梁各段固定需牢固，防止變形和失穩(wěn)。

2.4 鋼箱梁焊接

①焊接順序：先兩側(cè)腹板——加勁板——下翼緣——上翼緣——后蓋板。外露焊縫均需要打磨順滑。

②梁體焊接采用對稱焊接，每個焊接處安排兩名焊工進行對稱焊接。焊接時首先對焊接腹板處，然后焊接翼緣板處，最后實行包角焊接。[1]

③焊接前需打好坡口，焊接時需多層進行。每層焊道接頭不得處于同一位置，應間隔3-5cm。不同焊工焊接的焊道接頭也需嚴格注意接頭位置，每個焊道焊接完畢后需及時清理焊渣和碎屑，焊接時要注意控制兩層焊道的溫差，焊接完畢后要及時進行檢測，若有缺陷需及時處理。

3 鋼箱梁吊裝及臨時支墩受力驗算

3.1 地基承載力計算

履帶吊對地基承載能力計算：

400 噸履帶吊起重機數(shù)據(jù)：

G1——履帶吊基礎自重330 噸；

G2——超起桅桿（48m 臂架）和超起裝置20 噸；

G3——超起配重120 噸；

G4——200 噸級吊鉤自重5.7 噸；

G5——吊裝用鋼絲繩自重3 噸；

G6——鋼箱梁自重163.8 噸；

每個履帶的受力[2]

履帶吊履帶面積：S 面積=長×寬=12m×2.2m=28.8m2

根據(jù)“1+1”理論計算，履帶吊對地面壓力要求為：

3.2 吊裝鋼絲繩驗算

本次吊裝最大構件重量約為163.8 噸，當鋼箱梁起重重量固定不變時，鋼絲繩豎向夾角越大，吊索所收到的拉力也越大；或者說，當?shù)跛魉芾Σ蛔儠r，隨著起吊重量會隨著鋼絲繩豎向夾角的增大而減小。

本工程所吊裝的所有鋼箱梁鋼絲繩與水平面的夾角在45°～60°范圍內(nèi)，以鋼絲繩與水平面的夾角為60°計算（最重箱梁），動荷載系數(shù)取1.2 計，采用四根鋼絲繩同時起吊，安裝最不利3 繩受力考慮，則單根鋼絲繩所受的拉力P 為：

選擇鋼絲繩直徑時，一般可根據(jù)鋼絲繩受到的拉力（即許用拉力P），求出鋼絲破斷拉力總和ΣS0，再查表找出相應的鋼絲繩直徑。如所用的是舊鋼絲繩，則以上所求得的許用拉力P 應根據(jù)繩的新舊程度，乘以0.4～0.7 的系數(shù)。鋼絲繩的容許拉力可按下式計算：

式中：P——鋼絲繩的容許拉力（kN）；

ΣS0——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和（kN）；

α——考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，對6×19、6×37、6×76 鋼絲繩，α 分別取0.85、0.82、0.80；

K——鋼絲繩使用安全系數(shù)。

所以P=αΣS0/（K×100%）中，α 取值0.82、K 取值8。得：

ΣS0=K×100%×P/α=8×757/0.82≈7385kN

本工程采用雙繩吊裝，單繩破斷拉力為3693kN，查詢《重要用途鋼絲繩》（GB8918-2006）規(guī)范，選擇直徑為80mm 的公稱抗拉強度1770MPa 的6×37 的纖維芯鋼絲繩，破斷拉力為3740*2=7480kN>7385kN 完全滿足施工要求。

3.3 臨時支架驗算

本工程臨時支架采用MIDAS GEN2017 進行驗算。箱梁支撐區(qū)域按最重段鋼測算是平均重量進行驗算，最重鋼箱梁為163.8 噸，考慮動載系數(shù)為1.1，163.8*1.1≈180 噸，箱梁考慮平均受力計算，則箱梁支撐區(qū)域結構受力為900kN，計算結果如圖3 所示。

圖3 位移等值線圖及應力圖

鋼管立柱最大計算長度10m，λ＝10000/219＝46，按照b類構取的穩(wěn)定系數(shù)查表可得為0.87，穩(wěn)定性計算如下：

滿足要求[4]。

4 安全保證措施

①當?shù)踯嚻鸬鯐r，吊索需保持垂直，起吊距離不得超過起重機回轉(zhuǎn)半徑從而對吊物產(chǎn)生拖拉，以免造成起重質(zhì)量超負荷使得鋼絲繩損壞或滑落。起橋時吊物應設置牽拉繩防止其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或擺動[3]。②起重機的臂桿升降及回轉(zhuǎn)需均勻緩慢平穩(wěn)，不得將吊物在空中進行搖晃，同時要防止緊急制動和沖擊振動，防止對臂桿產(chǎn)生較大扭動。起重機使用前應取得相關部門的檢驗批準證書，嚴禁無證上崗操作。起重重量應在規(guī)定范圍內(nèi)，堅決杜絕超負荷起吊。③作業(yè)區(qū)不得有易燃、易爆物品，并按現(xiàn)場消防要求辦理動火證，下方派專人監(jiān)護，防止火災事故的發(fā)生。④電焊機每次使用后需及時關閉，有專人進行檢查，焊接后電焊頭要及時清理，焊鉗要懸掛在專業(yè)掛鉤上并做好絕緣措施，防止與金屬構件接觸。

5 結束語

通過對連續(xù)鋼箱梁進行分節(jié)制作和安裝，從而很好的解決了大跨度連續(xù)鋼箱梁上跨超寬高速公路的難題，不但保證了連續(xù)鋼箱梁的吊裝安全，同時也確保了下方高速公路通車的安全性。通過設立在下方的臨時支墩，使得梁體吊裝后的焊接安裝更加精確，避免了由于梁體自身影響所產(chǎn)生的施工偏差，保證了梁體成型后的線性質(zhì)量。此方法為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。