高架橋曲線(xiàn)形鋼箱梁施工實(shí)踐

楊傳峰

新疆北新路橋集團(tuán)股份有限公司 烏魯木齊 830011

1 工程概況

新疆烏魯木齊市外環(huán)快速路道路擴(kuò)容改建工程（二期）B6標(biāo)，其主線(xiàn)為曲線(xiàn)形連續(xù)鋼箱梁，起點(diǎn)樁號(hào)為Pw6063（W6BK29+620.966），終點(diǎn)樁號(hào)為Pw6071（W6BK29+989.642），共分為3聯(lián)。第1聯(lián)從Pw6063到Pw6065，跨徑組合為48.00 m+46.00 m；第2聯(lián)從Pw6065到Pw6068，跨徑組合為53.00 m+57.00 m +53.00 m；第3聯(lián)從Pw6068到Pw6071，跨徑組合為35.00 m +36.68 m +40.00 m，全長(zhǎng)為368.68 m。在Pw6064處路面高程最高（圖1）。

圖1 鋼箱梁立面示意

主線(xiàn)連續(xù)鋼箱梁平面為曲線(xiàn)形，除第2聯(lián)平面線(xiàn)形為半徑150 m的圓弧曲線(xiàn)外，第1、3兩聯(lián)平面線(xiàn)形均由緩和曲線(xiàn)與半徑150 m的圓弧曲線(xiàn)組成（圖2）。

本工程主線(xiàn)連續(xù)鋼箱梁采用單箱四箱室的封閉結(jié)構(gòu)形式，兩側(cè)設(shè)寬2.48 m的挑臂，橋?qū)挒?9.50 m，結(jié)構(gòu)寬為19.30 m，其中，第3聯(lián)結(jié)構(gòu)寬度由19.30 m緩變至18.52 m；梁高除第2聯(lián)為2.70 m外，其余均為2.30 m。第1聯(lián)、第2聯(lián)主線(xiàn)橫向截面設(shè)置單向1.5%的橫坡，第3聯(lián)設(shè)置超高變坡。

圖2 鋼箱梁平面示意

2 施工技術(shù)難點(diǎn)

1）工程地處烏魯木齊市火車(chē)南站，行人密度高，交通流量大，施工需高空作業(yè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交通組織管理、安全文明施工要求高；

2）工程安裝現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地復(fù)雜、狹窄，構(gòu)件的組裝、存放、拖運(yùn)、吊裝等極為不便，且受運(yùn)輸及吊裝能力的影響，吊裝難度大[1,2]；

3）鋼箱梁結(jié)構(gòu)跨中呈拋物線(xiàn)進(jìn)行預(yù)起拱，第3聯(lián)箱梁右側(cè)設(shè)置1.5%～-1.5%的超高變坡，橋面寬度由19.30 m緩變至18.52 m，施工放樣、成型難度大，對(duì)測(cè)量精度要求高。

3 工藝原理

工程采用胎架拼裝鋼箱梁，可以有效減少焊接變形，提高拼裝質(zhì)量和效率，同時(shí)，胎架也是檢查鋼箱梁制作尺寸的基準(zhǔn)與依據(jù)。本工程胎架采用軋制型鋼，按橫隔板位置分布胎架立柱，間距4 m，立柱高度按橋中心相對(duì)高程精確放樣，再以同規(guī)格型鋼作弦桿，用圓管作支撐形成空間桁架結(jié)構(gòu)，以確保胎架剛度，防止組裝過(guò)程中的變形。

預(yù)拼裝胎架以鋼箱梁底板面為基準(zhǔn)面，并按設(shè)計(jì)的橋梁豎直曲線(xiàn)、橫向坡度和拱度，設(shè)置相應(yīng)的控制點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)。制作胎架時(shí)應(yīng)精確設(shè)置、標(biāo)識(shí)縱橫基線(xiàn)，胎架線(xiàn)值采用放樣后的型值。

4 鋼箱梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)澐峙c制造

總體制造思路：箱型梁分段采用分段匹配“正造”方案,挑臂分段采用單個(gè)分段“反造”方案。

為減少頂板與橫隔板連接焊縫的仰焊焊接，我們將鋼箱梁各個(gè)組裝零部件盡量單元化，在頂板拼裝至鋼箱梁之前采用反變形焊接工裝完成頂板所屬的板肋、U肋與頂板的焊接并做成頂板單元。

根據(jù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，除箱梁左右挑臂分段單獨(dú)反造外，其他鋼箱梁節(jié)段均采用在胎架上同一節(jié)段內(nèi)各分段匹配正造的工廠制造方案，其主要包括單元件制作、梁段匹配制造、表面處理及涂裝3個(gè)工藝階段[3]。

鑒于本工程鋼箱梁具有截面大、翻身施工危險(xiǎn)性較大、成本較高，且容易造成箱型梁二次變形等特點(diǎn)，我們結(jié)合運(yùn)輸能力、吊裝能力、橋址場(chǎng)地等各種條件綜合考慮，確定了鋼箱梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)澐址椒?，以?聯(lián)鋼箱梁?jiǎn)卧?jié)段劃分為例，如圖3所示。

圖3 第1聯(lián)鋼箱梁橫向分段示意

4.1 板單元制作

將鋼箱梁進(jìn)行板單元的劃分，在完成板單元的焊接、矯正后進(jìn)行鋼箱梁的拼裝，減少了鋼箱梁成型后的焊接工作量，有效地減少與控制鋼箱梁變形，更有利于保證鋼箱梁曲線(xiàn)線(xiàn)形。

4.2 板單元?jiǎng)澐?/h3>

以鋼箱梁第1段為例，主梁包含板件379塊，其中頂板單元1塊，底板單元1塊，腹板單元3塊，隔板單元14塊，加勁板單元360塊。單元?jiǎng)澐秩鐖D4所示。

4.3 腹板單元件制造流程

圖4 鋼箱梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)澐?/p>

制造時(shí)應(yīng)注意腹板水平加勁肋為通長(zhǎng)部件，要穿過(guò)橫隔板，故拼裝腹板單元時(shí)只拼裝豎向加勁肋，待腹板上胎進(jìn)行節(jié)段整拼時(shí)，再將腹板水平加勁肋插入橫隔板割孔，插入時(shí)應(yīng)注意水平加勁肋與腹板的垂直度。

4.4 鋼箱梁拼裝、焊接

箱形分段采用分段匹配“正造”方案。以底板組合單元件的底板下表面作為胎架基準(zhǔn)面，組裝順序?yàn)椋旱装褰M合單元件→橫隔板單元件→腹板單元件→頂板組合單元件→分段整體焊接→矯正。

挑臂分段采用單個(gè)分段“反造”方案。以頂板單元件的頂板上表面作為胎架基準(zhǔn)面，組裝順序?yàn)椋喉敯鍐卧翰考M裝檐板→焊接→矯正。

5 焊接工藝及質(zhì)量要求

鋼箱梁橋梁結(jié)構(gòu)為封閉箱形，為減少焊接變形、保證焊接質(zhì)量，應(yīng)采取合適的焊接方法與焊接順序。且由于工程對(duì)焊縫質(zhì)量要求較高，對(duì)焊工的操作水平要求也較高。

1）施焊前焊工應(yīng)復(fù)查組裝質(zhì)量和焊縫區(qū)的處理情況，清除工件焊接區(qū)域50 mm范圍的水、銹、油污、毛刺等，如不符合要求，應(yīng)待修整合格后方能施焊。

2）厚度為25 mm以上的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行定位焊、手弧焊及埋弧焊時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度80～120 ℃，預(yù)熱范圍為焊縫兩側(cè)寬50～80 mm。厚度大于50 mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼焊接前也應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱。

3）對(duì)接接頭的焊縫，其兩端必須配置引弧板和收弧板，其材質(zhì)和坡口型式應(yīng)與被焊工件相同。焊接完畢后，必須用火焰切除被焊工件上的引弧板、引出板和其他卡具，并沿受力方向修磨平整，嚴(yán)禁用錘擊落。

4）定位焊縫應(yīng)距設(shè)計(jì)焊縫端部30 mm以上，焊縫長(zhǎng)應(yīng)為50～100 mm，間距為400～600 mm，定位焊縫的焊腳尺寸不得大于設(shè)計(jì)焊腳尺寸的1/2；定位焊不得有裂紋、氣孔、夾渣、焊瘤等缺陷。

5）不應(yīng)在焊縫以外的母材上打火引弧[4]。

6 整體拼裝及分段運(yùn)輸

運(yùn)輸與現(xiàn)場(chǎng)吊裝是工程施工必須考慮的因素之一，由于鋼箱梁橋梁質(zhì)量較大、體積較大，在鋼箱梁的制作、運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)安裝施工過(guò)程中，需要考慮分段運(yùn)輸、吊裝。為確保鋼箱梁分段位置鋼板拼接尺寸的相對(duì)精度，制作拼裝時(shí)應(yīng)根據(jù)施工場(chǎng)地大小，盡可能地采用整體拼裝，在需要運(yùn)輸分段的位置不做焊接[5]。

7 測(cè)量與檢驗(yàn)

本工程曲線(xiàn)形箱鋼梁的主要檢驗(yàn)手段為：

1）線(xiàn)形及斷面尺寸檢測(cè)：全站儀、水準(zhǔn)儀、鋼卷尺。

2）焊接質(zhì)量檢測(cè)：焊檢尺、X射線(xiàn)探傷、超聲波探傷、磁粉探傷。

經(jīng)檢測(cè)，本工程各項(xiàng)質(zhì)量要求均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不論是外觀還是內(nèi)在質(zhì)量，均達(dá)到了理想的效果[6]。

8 結(jié)語(yǔ)

為滿(mǎn)足橋梁設(shè)計(jì)整體的線(xiàn)形美觀，在鋼箱梁的施工中需解決平曲線(xiàn)、豎曲線(xiàn)、超高邊坡、單向橫坡、橫坡變坡、寬度漸變等結(jié)構(gòu)形式對(duì)其放樣、成型的影響，減少和控制因焊接引起的變形對(duì)鋼箱梁線(xiàn)形的影響，并合理地進(jìn)行編排以使各單元件尺寸準(zhǔn)確。

在安裝過(guò)程中，需對(duì)組裝、存放、拖運(yùn)、吊裝等施工環(huán)節(jié)編制好相應(yīng)的施工技術(shù)措施，才能確保施工的進(jìn)度和質(zhì)量。

通過(guò)對(duì)本工程的施工方法進(jìn)行總結(jié)，以期為類(lèi)似工程的實(shí)施提供可資借鑒的經(jīng)驗(yàn)。