淺析鋼橋梁安裝方法

王海龍

（中冶天工上海十三冶鋼結(jié)構(gòu)分公司，上海 201900）

1 工程概況

1.1 工程內(nèi)容及實(shí)物量

內(nèi)環(huán)線浦東段快速化改建工程（龍陽(yáng)路段）五標(biāo)段的主要安裝施工內(nèi)容為兩跨跨橋鋼箱型梁（K39、K40）的吊裝，兩段箱型梁橋墩跨度均為32 m、寬度為24 m、梁高1.880 m，梁最高點(diǎn)頂部標(biāo)高為20.994 m，地面標(biāo)高3.96 m，吊裝高度為17 m。K39、K40均需跨越楊高南路立交，且立交滿布在 K39、K40段中間。本標(biāo)段總鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重量為711 t，每跨355.5 t。

1.2 工程特點(diǎn)及施工難點(diǎn)介紹

現(xiàn)場(chǎng)安裝平面狹小，楊高南路立交滿布在K39、K40段，中間無(wú)法進(jìn)車，需跨外吊裝，作業(yè)半徑范圍較大。且施工現(xiàn)場(chǎng)路段車流量較大，為保證安全，箱型梁吊裝時(shí)，應(yīng)申請(qǐng)封道，且應(yīng)避開(kāi)車流高峰時(shí)段，安排在晚上吊裝，施工照明措施必須設(shè)置到位。

每跨箱型梁按要求分四段進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，每段寬度6 m，長(zhǎng)度26.4 m，自身重量約75.3 t，由于結(jié)構(gòu)體系和現(xiàn)場(chǎng)條件（38、39、40線橋墩和楊高南路立交的距離最多只有3.83 m）限制，無(wú)法制作臨時(shí)支撐，故端梁和主縱梁需地面拼裝，整體吊裝，吊裝噸位大、體積大，給運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)吊裝帶來(lái)一定難度，因此吊裝時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地合理布置尤為重要，并且由于現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和作業(yè)半徑?jīng)Q定需要選用特大型吊裝機(jī)械承擔(dān)本次吊裝任務(wù)。為保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)路面，及滿足大型吊車的地耐力要求，吊車進(jìn)場(chǎng)組裝區(qū)域及主工字形組合梁拼裝區(qū)域應(yīng)鋪設(shè)路基箱，措施量大。另外由于吊機(jī)要中途轉(zhuǎn)場(chǎng)一次，因此，K39、K40每段橋必須一次性吊裝結(jié)束，因此箱型梁的安裝及制作順序必須協(xié)調(diào)統(tǒng)一，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝順序安排制作廠的制作出廠順序，構(gòu)件安排，組織必須到位。還有高空焊接量大，每跨箱型梁分四段進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，吊裝就位后高空焊接 3道縱向接口、2道橫向接口，再加上隔板等均需高空焊接，且焊接及涂裝部位下方均是道路，車輛來(lái)回通行，為防止梁底板焊接過(guò)程中焊渣及油漆掉落，必須采取防護(hù)措施，保證橋下車輛通行安全。

由于K39、K40段鋼橋位于主干道上，采用搭腳手架方案周期長(zhǎng)、交通影響較大，因此焊接后的打磨、探傷及刷油擬采用伸降車載式操作平臺(tái)局部封道進(jìn)行施工，施工成本高。故采用400 t履帶吊進(jìn)行吊裝，吊裝前確認(rèn)吊車的站車及行走區(qū)域是否有地下管線，如果有地下管線，確定其具體位置，并考慮相應(yīng)的防護(hù)措施。

2 安裝方法

2.1 主要施工流程

圖1 施工流程圖

2.2 吊裝機(jī)械的選擇及吊機(jī)站位布置

此次吊裝，兩橋墩之間的跨距（K39、K40）均為32 m，每跨梁的重量為355.5 t，分四段進(jìn)場(chǎng)，除去端梁，每段重量按75.3 t計(jì)算。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和箱型梁實(shí)際重量，需要選擇大型吊裝機(jī)械400 t履帶吊（LR1400/2），以35 m主臂、28 m付臂，SDWB塔式工況（外加135 t配重、260 t滿額超起）作為本次施工的主導(dǎo)機(jī)械。另使用一臺(tái)100 t汽車吊配合裝卸超起和配重及配合大吊機(jī)挪車轉(zhuǎn)場(chǎng)。

400 t履帶吊組車區(qū)域選擇在37－38線和40－41線之間，外加一臺(tái)100 t汽車吊配合組車，主機(jī)區(qū)域和吊裝站車位置滿鋪2 m×9 m路基箱。吊車組裝主臂35 m、付臂28 m，機(jī)身長(zhǎng)度5.2 m，共計(jì)68.2 m。現(xiàn)場(chǎng)組車使用場(chǎng)地應(yīng)具備70 m長(zhǎng)，且可以?？科嚨醯奈恢茫?jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，吊車組裝位置擬選擇在龍陽(yáng)路右側(cè)的車道上，順車道進(jìn)行組裝。由于吊裝時(shí)，柱頂蓋梁已經(jīng)施工，蓋梁距離右側(cè)道路隔離帶僅有 3 m，因此組車位置需占用長(zhǎng)15 m、寬4 m的綠化帶。

2.3 鋼箱梁吊裝順序

K39、K40跨兩端有端梁，為保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定，先將鋼箱梁K39－2及兩端的端梁K39－5、K39－6在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，整體吊裝，然后按照順序吊裝K39－3、K39－1、K39－4。

K40跨的吊裝順序和K39相同，先將K40－2及端梁K40－5、K40－6現(xiàn)場(chǎng)拼裝，整體吊裝，然后按照K40－3、K40－1、K40－4的順序吊裝。

2.4 鋼箱梁卸車

K39跨的鋼箱梁安排在36－37線進(jìn)行拼裝，K40跨的鋼箱梁安排在41－42線進(jìn)行拼裝，因此，按運(yùn)輸方案行駛線路，運(yùn)輸車沿龍陽(yáng)路右側(cè)行駛到42－43線時(shí)拐到左側(cè)的車道，可利用該處的上下匝道調(diào)整車位后，進(jìn)入指定卸車地點(diǎn)，運(yùn)輸車在到達(dá)卸車點(diǎn)附近時(shí)由安裝現(xiàn)場(chǎng)派專人進(jìn)行車輛的指揮，以保證運(yùn)輸車一次性就位。

2.5 鋼箱梁吊裝

K39、K40拼裝場(chǎng)地選擇在龍陽(yáng)路36－37線和41－42線兩橋墩間進(jìn)行，拼裝完后K39、K40段組合梁外形尺寸為長(zhǎng)30.9 m、寬24 m，龍陽(yáng)路路面寬度為30 m，36－37線橋墩凈距離30 m，41－42線橋墩凈距離28 m，場(chǎng)地滿足拼裝要求。拼裝前首先在縱向主梁拼裝位置路面鋪六塊路基箱，配置門(mén)型支架，門(mén)型支架用H型鋼制作，規(guī)格為HW250×250×9×14，縱向主梁卸車后在事先預(yù)制的支架上進(jìn)行臨時(shí)放置（吊車不松鉤）。用100 t汽車吊進(jìn)行端梁的拼裝。對(duì)接好后，將梁接口處設(shè)置的螺栓終擰完，復(fù)核組合梁的對(duì)角線，及后續(xù)段梁的安裝尺寸，滿足要求后設(shè)置加強(qiáng)板，保證結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定。

2.5.1 吊裝步驟

為保證組合梁的穩(wěn)定，組合梁采用8點(diǎn)起吊，吊耳最大間距16 m，兩節(jié)端梁從端頭往里0.5 m和5.2 m位置各設(shè)置一個(gè)吊耳，用4個(gè)卸扣和鋼絲繩調(diào)節(jié)端梁平穩(wěn)。待組合梁起吊高度約為0.5 m左右時(shí)，先使得鋼箱梁的所有重量都承受在主要吊耳及鋼絲繩上。然后根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)平衡卸扣，為防止組合梁變形，卸扣只起平衡作用，持力較小。

K39段組合梁吊離地面后，扒桿將水平距控制在16 m半徑，吊桿右轉(zhuǎn)，使其車身與履帶成90 °，然后走車至前履帶跨過(guò)38線橋墩約1 000 mm的位置，吊桿繼續(xù)右轉(zhuǎn)至構(gòu)件安裝位置，增加超起配重，按設(shè)定參數(shù)，爬桿至安裝位置。

由于組合梁安裝后，重心偏向龍陽(yáng)路右側(cè)，因此，在吊機(jī)松鉤前在38、39線橋墩右側(cè)端梁設(shè)置臨時(shí)支撐，采用現(xiàn)有Ф1 200×12的鋼管配以100 t千斤頂。支撐高度必須經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量確定，支撐基礎(chǔ)采用2 m×6 m路基箱，將鋼管支撐和路基箱焊接。

2.5.2 其他縱向主梁吊裝

其他縱向主梁的吊裝，400 t站位和吊裝組合梁的位置相同，運(yùn)輸車輛進(jìn)場(chǎng)后同在對(duì)面馬路上，系好鋼絲繩直接起吊。400 t主臂繞過(guò)橋墩，吊裝就位。

2.5.3 鋼絲繩的選擇

根據(jù)《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》之相關(guān)規(guī)定，鋼絲繩使用拉力公式T<1.249Q/［K］，其中Q為鋼絲繩的最小破斷力，［K］為吊裝鋼絲繩的法定安全系數(shù)，取 6，起吊時(shí)每根鋼絲繩承受的拉力為289.991 KN，可求得需要鋼絲繩的最小破斷力為：

選擇直徑為D60纖維芯鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度1 980×103N/mm2﹥1 393×103N/mm2。

結(jié)論：D60鋼絲繩滿足強(qiáng)度要求。

2.5.4 卸扣的選擇

根據(jù)上述計(jì)算，每根鋼絲繩承受的最大拉力為289.991 KN，因此，選擇32 t卸扣滿足吊裝要求。使用前應(yīng)著色檢測(cè)卸扣的質(zhì)量，保證使用安全。

2.5.5 穩(wěn)定組合梁用倒鏈的選擇

組合梁拼裝后，端頭梁偏心 3 m，由此引起端梁偏心力矩為M1＝6×12＝72 t·m。使用10 t倒鏈，角度按45 °計(jì)算，可得倒鏈的抵抗矩為：M2＝10×sin45 °×12＝84.84 t·m，因此10 t倒鏈滿足平衡要求。（端頭梁每米按1 t計(jì)算）

3 結(jié)束語(yǔ)

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)大跨徑橋梁建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)高峰時(shí)期，相繼建成和正在建設(shè)一大批的大跨徑斜拉橋、懸索橋、鋼箱形橋梁。由于大跨徑鋼箱形橋梁的安裝精度要求越來(lái)越高，所以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加工施工工藝、焊接變形控制等均有較高的要求，因此，國(guó)內(nèi)外大跨徑鋼箱形橋梁在使用年限內(nèi)發(fā)生破壞的情況時(shí)有發(fā)生。如我國(guó)已建成并投入使用的大跨徑鋼箱形橋梁有10余座，運(yùn)營(yíng)時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但大部分橋梁通車后不久就出現(xiàn)了變形、疲勞不同程度的問(wèn)題。因此，大跨徑鋼箱形橋梁技術(shù)的研究受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的高度重視，多年來(lái)已投入大量的資金、人力和物力對(duì)鋼橋進(jìn)行深入研究。本橋采用了大量新方法、新工藝，在制作過(guò)程中，針對(duì)鋼箱形橋梁結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、鋼板厚度大的特點(diǎn)，從板單元、塊體和箱體等各階段設(shè)計(jì)制作專用工裝，在變形控制方面采取了反變形控制、內(nèi)外胎約束、剛性固定以及特殊部位采取特殊控制等措施，克服了制作方面變形的問(wèn)題。在安裝過(guò)程中，為了減小現(xiàn)場(chǎng)焊縫焊接變形，沿橋面橫向設(shè)置13～17個(gè)勁板，縱向設(shè)置24～29個(gè)加勁，使鋼橋梁在安裝焊接過(guò)程中減小焊接變形，正是在這種新的施工工藝指導(dǎo)下，順利完成了本橋梁的制作安裝。