大噸位曲線鋼箱梁安裝施工技術(shù)

摘 要：隨著近年來(lái)城市道路建設(shè)的大幅度發(fā)展，鋼橋在公路上的應(yīng)用逐漸廣泛，鋼橋形式向大跨度、結(jié)構(gòu)多樣化發(fā)展。文章以太原市南中環(huán)太榆路互通立交橋?yàn)槔?，?jiǎn)述非固接式模塊化支架拼裝法在鋼箱梁橋架設(shè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：城市道路；鋼箱梁橋；非固接式模塊化支架拼裝；架設(shè)

1 工程概況

太原市南中環(huán)太榆路立交為快速路與加強(qiáng)型主干路相交，節(jié)點(diǎn)的功能定位為：解決太榆路主線與南中環(huán)的快速轉(zhuǎn)換、火車南站與太榆路南北兩向的溝通，另外，解決晉陽(yáng)街對(duì)外出入，立交按全互通設(shè)置。共有2條主線，9條匝道，匝道總長(zhǎng)3606.648m。

鋼箱梁共計(jì)13聯(lián)，43個(gè)吊裝段，主要結(jié)構(gòu)形式為倒梯形單箱單室結(jié)構(gòu)，主要分為梁寬10.5m（ES匝道）、梁寬9.5m（其他）和變寬（WNU08聯(lián)、SWU03聯(lián)）三種形式，太原南中環(huán)太榆路立交橋鋼箱梁為全焊結(jié)構(gòu)，采用單箱單室截面，根據(jù)跨徑的不同，梁高分別為2-2.6m、2m和1.6m。

2 適用范圍

本施工技術(shù)適用于城市橋梁建設(shè)項(xiàng)目中的大噸位（通常吊裝節(jié)段不小于200噸）、小曲線半徑的鋼箱梁（一般曲線半徑不大于50米），在短期內(nèi)的大批量安裝作業(yè)。

3 主要工程施工工藝

3.1 鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)二次拼裝

二次拼裝場(chǎng)地設(shè)置在南中環(huán)跨太榆路立交沿太榆路南北各一個(gè)，利用既有道路路面作為拼裝場(chǎng)地的基礎(chǔ)，在路面上布置臨時(shí)拼裝胎架，在每個(gè)拼裝場(chǎng)地道路兩側(cè)布置龍門吊機(jī)軌道，每個(gè)拼裝場(chǎng)設(shè)置2臺(tái)50t龍門吊（鋼箱梁拼裝使用），2臺(tái)120t龍門吊（成品梁下胎、出場(chǎng)、裝車使用）。鋼箱梁半成品在工廠加工完成后，使用汽車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拼裝場(chǎng)內(nèi)，在拼裝胎具上進(jìn)行總拼裝。

3.2 非固接式模塊化支架體系安裝

由于本工程所有鋼箱梁均為連續(xù)梁。鋼箱梁分段時(shí)必須避開墩頂部位，因此在吊裝前必須在分段部位搭設(shè)臨時(shí)支架，以確保鋼箱梁吊裝就位后的整體穩(wěn)定性，并提供節(jié)段對(duì)接焊縫的作業(yè)平臺(tái)。同時(shí)考慮到施工工期緊、經(jīng)濟(jì)性等因素，通過(guò)對(duì)臨時(shí)支架體系方案的不斷優(yōu)化，最終選擇鋼梁安裝的臨時(shí)支架體系采用非固接式模塊化支架體系，有效提高支架的安拆效率及周轉(zhuǎn)次數(shù)，滿足了大批量梁段吊裝需求。

3.2.1 臨時(shí)支架結(jié)構(gòu)及布置

因鋼箱梁分段不能在橋墩處進(jìn)行分段，計(jì)劃將13聯(lián)鋼箱梁共計(jì)43個(gè)吊裝段，于每個(gè)分段接口處下部設(shè)置一組鋼管柱支架，支架采用框架式支架：結(jié)構(gòu)形式見下圖示意：

臨時(shí)支架布置立面圖（橫橋向）

3.2.2 支架基礎(chǔ)

基礎(chǔ)采用2.3m*2.3mC30混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂部設(shè)置預(yù)埋鋼板，鋼立柱直接焊接在鋼板上。

3.2.3 鋼立柱

鋼立柱采用φ630*8螺旋焊管，每處平臺(tái)設(shè)置4根，高度按照比每跨鋼箱梁的梁底標(biāo)高低500mm設(shè)置。鋼管柱縱向采用法蘭螺栓形式進(jìn)行連接，鋼管柱之間采用鋼管支撐進(jìn)行連接。

3.2.4 柱頂橫梁

鋼立柱柱頂橫橋向設(shè)置雙拼工字鋼橫梁，用以支撐鋼箱梁。工字鋼采用工50b型，拼裝橫梁按鋼梁寬度+4m布置（預(yù)留寬度鋪設(shè)人工作業(yè)平臺(tái)），采用雙拼結(jié)構(gòu)形式為一組，用以承載鋼箱梁箱體。

3.2.5 柱間支撐

柱間支撐采用φ325*5直縫焊管制作，環(huán)繞鋼立柱進(jìn)行布置。

3.2.6 臨時(shí)支架搭設(shè)

非固接式模塊化支架，即將鋼管柱支架預(yù)制成標(biāo)準(zhǔn)段，按所需采用螺栓連接進(jìn)行搭配組裝，直接放置于鋼梁分段位置。

（1）支架標(biāo)準(zhǔn)段制作。將鋼管柱加工成6m、3m、1m、0.5m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，加工時(shí)采用數(shù)控鉆機(jī)進(jìn)行頂?shù)装迓菟椎你@制，并采用預(yù)拼裝的方法將6m、3m鋼管柱進(jìn)行組裝焊接。首先做出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)框架，其余鋼管柱拼裝時(shí)都以此為基礎(chǔ)來(lái)調(diào)節(jié)4根鋼管柱法蘭盤位置，確保任意節(jié)段支架可以進(jìn)行隨機(jī)組裝。1m、0.5m鋼管柱待6m、3m鋼管柱框架安裝完畢后根據(jù)需要單獨(dú)組配。

（2）組裝搭配。支架組裝前，平整支架組裝處的地面，實(shí)地測(cè)量該處地面標(biāo)高，計(jì)算出所需支架高度，按需求挑選標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段進(jìn)行搭配組裝，組裝完成后，支架頂部與鋼梁底部的非標(biāo)準(zhǔn)高差采用圓管墊塊補(bǔ)足。為了臨時(shí)支架拆除方便，臨時(shí)墩預(yù)埋鋼板上，焊接0.3m單側(cè)法蘭盤鋼管與標(biāo)準(zhǔn)框架螺栓連接，避免拆除時(shí)損壞標(biāo)準(zhǔn)框架。

3.3 梁段運(yùn)輸就位

鋼箱梁在現(xiàn)場(chǎng)拼裝場(chǎng)拼裝成吊裝節(jié)段后，吊裝段寬度約10m，長(zhǎng)度約40m。針對(duì)吊裝段尺寸，設(shè)計(jì)專用的炮車，使用平板拖車作為機(jī)頭，進(jìn)行鋼箱梁吊裝段的倒運(yùn)。炮車采用2排24輪形式，寬度7m，車頂平臺(tái)兩側(cè)設(shè)置限位擋塊用以保持運(yùn)輸時(shí)鋼箱梁的穩(wěn)固。

3.4 梁段吊裝

鋼梁安裝位置處地面構(gòu)造物較為雜亂，吊裝前根據(jù)地形布設(shè)吊機(jī)位置，根據(jù)每臺(tái)吊機(jī)的性能參數(shù)確定其作業(yè)半徑及負(fù)荷量，并結(jié)合梁段的外形尺寸，重心位置計(jì)算出每臺(tái)吊機(jī)所對(duì)應(yīng)的吊耳布設(shè)位置，選用合理的鋼絲繩及卡具，確保吊裝過(guò)程的安全。

3.4.1 吊機(jī)選擇

由于橋位吊裝位置多數(shù)為匝道交匯處，平板車運(yùn)至適當(dāng)?shù)臉蛭坏跹b位置比較難，因此在保證吊機(jī)能合理站位后，采用汽車吊（固定位置吊裝）和履帶吊（移動(dòng)位置吊裝）相互配合抬吊和空中接力進(jìn)行橋位吊裝作業(yè)，最大限度地實(shí)現(xiàn)了重型鋼梁的空間直線移動(dòng)和曲線吊裝就位。

鋼箱梁吊裝難度最大工況為梁重200噸，起吊高度22m。在構(gòu)件起吊22m高度，構(gòu)件與吊車臂保持必要安全距離的前提下，吊車最大作業(yè)半徑12m，臂長(zhǎng)42m，根據(jù)此工況，選擇兩臺(tái)500噸汽車吊進(jìn)行抬吊。

表1 徐工500噸汽車吊吊裝性能參數(shù)表

主臂+超起性能表-平衡重180t，支腿全伸9.6m，超起安裝角15度

該工況吊裝參數(shù)：500噸汽車吊+180噸超起配重，支腿全伸，最大作業(yè)半徑12m，主臂長(zhǎng)42.1m，額定起重量為108.3噸，梁重200噸，108.3×2=216.6>200噸，滿足吊裝要求。

3.4.2 吊耳布置

吊耳布置在每個(gè)吊裝段實(shí)腹隔板處，鋼梁兩端各布置4個(gè)吊耳，每個(gè)吊耳受力25噸，考慮安全儲(chǔ)備，每個(gè)吊耳按起吊能力50噸進(jìn)行設(shè)計(jì)，吊耳結(jié)構(gòu)形式如圖2：

3.4.3 卡具及鋼絲繩選擇

鋼繩選用∮64mm鋼絲繩扣二對(duì)。

鋼絲繩的選擇計(jì)算：

鋼梁?jiǎn)渭丶s200噸。

初步選用6*37+1的鋼絲繩，d=64mm，ψ修 =0.82

P破 =500d2 =500*64*64=2040000N

查表，做機(jī)械起重吊索用K=5，則

[P]=P破*ψ修/5

=2040000*0.82/5

=334560N

即單根該鋼絲繩的容許拉力為334.56KN（33.4t）。

用8根6*37+1，d=64mm鋼絲繩吊裝，起吊能力為33.4*8=267.2t>200t，能滿足鋼梁吊裝需要。

每片鋼箱梁設(shè)置8個(gè)吊點(diǎn)，鋼箱梁200噸，每個(gè)卡具受力25噸?？紤]2倍安全系數(shù)，采用50噸U型卡。

3.4.4 吊裝指揮系統(tǒng)

起吊過(guò)程由一名起重工作為起重總指揮，負(fù)責(zé)指揮起重機(jī)；兩臺(tái)吊機(jī)分別配備一名司索工作為副指揮，負(fù)責(zé)向總指揮提供各自監(jiān)控吊機(jī)的走位信息；兩臺(tái)吊機(jī)的操作員根據(jù)起重總指揮的指揮進(jìn)行操作。

以上人員根據(jù)專業(yè)起重口哨及手勢(shì)信號(hào)進(jìn)行指揮，并各自配備一臺(tái)對(duì)講機(jī)輔助交流使用。

3.5 梁段測(cè)量定位

安裝精度標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行表2：（《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ2-2008））

表2 鋼梁安裝允許偏差

梁段吊裝至預(yù)定位置后，需對(duì)鋼梁線型進(jìn)行精調(diào)，調(diào)梁全程采用全站儀進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量進(jìn)行定位。針對(duì)城市立交橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及鋼箱梁的制作工藝，確定測(cè)量定位以鋼箱梁頂板的道路中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行。

3.5.1 建立模型

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的測(cè)量控制點(diǎn)及橋梁線型參數(shù)圖，建立本橋的坐標(biāo)網(wǎng)，以東西方向?yàn)閄軸、南北方向?yàn)閅軸、高程為Z軸。

模型建立后，將鋼箱梁按照道路中心線（即鋼梁結(jié)構(gòu)中心線）布置在坐標(biāo)網(wǎng)內(nèi)。

3.5.2 測(cè)控點(diǎn)布置

梁段頂板接口部位和橋梁支座設(shè)置測(cè)控點(diǎn)，在坐標(biāo)網(wǎng)內(nèi)算出該點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在實(shí)際調(diào)梁過(guò)程中檢測(cè)該點(diǎn)的三維坐標(biāo)作為鋼梁的定位依據(jù)。由于全橋坐標(biāo)模型的建立，在測(cè)量過(guò)程中如遇置鏡點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)不能通視的情況，可隨機(jī)選取頂板處任意點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，同樣可以達(dá)到定位調(diào)整的效果。避免了重新置鏡、后視甚至挪移吊車而降低效率。

3.5.3 橫坡測(cè)量

鋼梁結(jié)構(gòu)中心線定位完成后，測(cè)量鋼梁頂板支座處內(nèi)外弧所設(shè)置的兩個(gè)點(diǎn)的高差，參照設(shè)計(jì)坡度，反算出設(shè)計(jì)高差，通過(guò)比較，調(diào)整鋼梁橫坡。

3.5.4 鋼梁橋位調(diào)整就位

采用50-100噸電動(dòng)倒鏈和千斤頂組合根據(jù)測(cè)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)梁體的理論設(shè)計(jì)線型和支座固定位置。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上就是非固接式模塊化支架體系安裝法在南中環(huán)太榆路互通立交橋鋼箱梁架設(shè)中的應(yīng)用，證明了支架拼裝法在鋼箱梁架設(shè)中的可行性和實(shí)用性。支架拼裝法的高效、快捷、安全可靠的特點(diǎn)滿足目前不斷加快的城市立交橋建設(shè)步伐的需要，只是該項(xiàng)施工技術(shù)還是有一定的局限性，不太適用于跨越既有鐵路的鋼橋，但還是有很好的應(yīng)用推廣前景。

參考文獻(xiàn)

[1]建筑鋼結(jié)構(gòu)施工手冊(cè).

[2]城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范.

[3]鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范.

作者簡(jiǎn)介：馮棟棟（1985，2-），男，漢族，山西省長(zhǎng)治市（籍貫），助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：橋梁工程。