公路鋼箱梁高位落梁施工技術探討

【摘要】本文通過沈陽繞城高速公路改擴建工程后丁香大橋鋼箱梁高位落梁施工實踐，詳細論述了高速公路改擴建或舊橋移除施工過程中鋼箱梁高位落梁的方法選擇、數據計算、施工流程、施工設備、安全、質量控制措施等控制要素，對同類施工具有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】鋼箱梁；高位落梁；施工流程；質量控制

1、工程概況

沈陽繞城高速公路改擴建工程后丁香大橋，大橋全長2823米，橋梁上部為鋼箱梁+預應力混凝土T梁結構。鋼箱梁部分共三聯，分別稱為一、三、四號橋，總長498米，橋梁平面位于直線、緩和曲線、圓曲線上，跨越沈山上行、于馬三線，大西進場線，沈山北道上行線、秦沈上下行、于虎上下行十一股道電氣化鐵路，鐵路承力索距梁底最小距離不足1米。三、四號橋橋位，由于鋼箱梁處于于洪機場飛機起降航道位置，跨越鐵路主干線（秦沈客運專線），為減少鐵路運營風險及搭設臨時結構的時間，在滿足結構安全的條件下，采用大噸位吊車進行梁段的吊裝， 減少對飛機起降的影響，取消臨時墩，將頂推設備放置于永久橋墩頂部。

三、四號橋共有8個橋墩，三號橋的15#、16#、17#墩頂，四號橋的19#、20#墩頂各布置有4套頂推設備。17#～19#橋墩間為鋼梁拼裝支架區(qū)。支架區(qū)共設置有6套頂推設備。

三號橋落梁總重量約1800噸，四號橋落梁總重量約1150噸。最大落梁高度2.1米。

鋼箱梁采用單箱整體式斷面結構，標準梁高3112.5mm，箱室底板總寬11250mm，腹板間距3750mm，鋼箱梁腹板豎直，底板水平，頂板頂面橫坡同路線橫坡。

2、高位落梁施工方法的選擇

頂推設備包含水平滑移裝置、豎直頂升裝置和支撐鋼梁，總高2.0m。鋼箱梁底距墩頂永久支座2.1m，落梁高度2.1m。

落梁過程中承載支墊材料至關重要，必須保證有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性，滿足安全要求，而且施工方便、成本經濟。根據現場情況，從以下兩種施工方案中比選：

方案一：用鋼墊塊從底到頂支撐，整體卸除頂推設備。

方案二：采用落葉松方木層間縱橫交錯布置支撐，支撐高度不大于120cm，分階段卸除頂推設備的水平滑移裝置、豎直頂升裝置和支撐鋼梁。

經過專家論證，鋼墊塊支墊太高，穩(wěn)定性差，落梁最后階段空間有限，墊塊重量大，不易移除，施工極不方便，成本較大。而方木支墊，重量輕，高度低，易操作，成本相對較低。用壓力機對購置的方木進行承載力和壓縮量試驗合格后，最后選定方案二進行高位落梁。

3、高位落梁設計計算

3.1計算依據

①《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003

②《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2001

③ 相關結構設計圖紙

3.2計算荷載

根據梁體自重，卸載時16#墩單點最大受力203t。

3.3計算模型

卸載驗算運用ANSYS軟件對其結構進行強度分析，采用shell63板單元模擬結構的鋼板按照實際尺寸定義不同的板厚。根據設計圖幾何尺寸，利用ANSYS有限元軟件，建立結構模型，其余物理參數如下：

拉壓彈性模量：Pa；

泊松比：PRXY=0.3；

密 度：。

3.3.1支座支墊受力卸載主橋結構計算

由整體計算可知，16#墩單點最大反力203t，以面力形式施加在墊梁頂面與主橋底部接觸面上，同時約束主橋結構截斷面邊線的6個自由度。荷載及邊界條件如圖3-1所示：

3.4支墊結構計算

支墊斷面尺寸為1.5m×1m，采用落葉松方木層間縱橫交錯。根據《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》JTJ 025-86，東北落葉松橫紋受壓（螺栓墊板下）及承壓應力為4.5MPa。支墊采用的方木斷面尺寸為15cm×15cm，每層采用6根。單點最大受力為（乘以1.4的安全系數）：

單根方木受壓應力為：

故采用方木作為支墊滿足承壓要求。

3.5結論

由上述結果可知，高位落梁卸載時對主橋結構的強度、剛度、穩(wěn)定性及方木支墊承壓都滿足規(guī)范要求，安全可靠。

4、鋼箱梁高位落梁施工方法

4.1高位落梁總體布置

三號橋落梁第一階段采用頂推設備落梁，第二階段采用單向千斤頂落梁，總共布置單向千斤頂4組20套，其中，在14#、17#永久墩頂部布置4套千斤頂，15#、16#永久墩頂各布置6套千斤頂。第三階段總共布置三向千斤頂4組16套，每個墩頂各4套。

四號橋落梁第一階段采用頂推設備落梁，第二階段采用單向千斤頂落梁，總共布置單向千斤頂3組14套，其中，在19#、21#永久墩頂部布置4套千斤頂，20#永久墩頂布置6套千斤頂。第三階段總共布置三向千斤頂3組12套，每個墩頂各4套。

4.2高位落梁流程

后丁香大橋三四號鋼箱梁落梁高度2.1米，分三個階段進行落梁。

第一階段：

①用步履式頂推設備直接落梁29cm，鋼箱梁落于頂推設備梁段的箱型墊塊上。

②拆除頂推設備上部水平滑塊及滑塊四周反力座，用頂推設備下部頂升裝置落梁51cm，鋼箱梁落在工56型鋼上。

第二階段：

①在支座墊石之間搭設三個墊墩，長100cmX寬150cmX高100cm，墊墩上放置180噸單向千斤頂（高度55cm），將鋼箱梁頂起，油缸鎖死，拆除頂推設備。②拆除原放置頂推設備的懸臂梁支架。③在箱梁永久支座上搭設落梁支墊四個，長100cmX寬150cmX高120cm。④箱梁落在支座位置落梁支墊上，落梁10cm。 ⑤以后每次落梁15cm，循環(huán)7次累計落梁100cm。

第三階段：

①將180噸單向千斤頂改為200噸三向千斤頂（高度20cm）。

②用三向千斤頂落梁20cm，落梁到位。

③固定橋梁支座，落梁作業(yè)順利完成。

5、高位落梁主要設備

6、質量安全控制

①落葉松方木分批次用壓力機進行承載力和壓縮量試驗，合格后進入現場。②根據計算結果，在鋼箱梁內部肋板千斤頂著力處局部加強，擴大應力擴散面積。③落梁最后階段采用三向千斤頂落梁，對鋼箱梁縱、橫向進行微調，使鋼箱梁平面位置精確就位，最終將鋼箱梁落于支座上，確保鋼箱梁安裝質量。

7、結束語

沈陽繞城高速公路改擴建工程后丁香大橋鋼箱梁高位落梁施工技術的實踐，充分利用現場材料及頂推設備頂升功能，結合高端頂升微調定位設備實施作業(yè)，使得工序安排流暢、施工技術控制簡便易行，最終在施工質量優(yōu)良、工期及成本全面可控、施工安全及鐵路運營安全得到保證的基礎上順利完成了施工任務。為橋梁合攏通車提供了可靠的保證。

參考文獻

[1]《鐵路鋼橋制造規(guī)范》.TB10212—2009

[2]《剛結構工程施工及驗收規(guī)范》.GB50205—2001

[3]《公路橋涵施工技術規(guī)范》.JTJO41—2000

[4]《公路工程質量檢驗評定標準》.JTJ071—98

[5]《鋼結構設計規(guī)范》.GB50017-2003