淺析公路鋼箱梁制作與頂推安裝施工工藝

楊金翠

摘 要：鋼箱梁，又叫鋼板箱形梁，是大跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式。外型像一個(gè)箱子故叫做鋼箱梁。鋼箱梁一般分成若干梁段制造和安裝，安裝的方法有兩種，第一種是吊裝，第二種是頂推。吊裝是比較常規(guī)的安裝方式，但吊裝時(shí)需要截?cái)嘞麓┕方煌鳎瑢?duì)于橋跨下面有重要結(jié)構(gòu)物或下穿道路無法截?cái)嘟煌鞯那闆r，頂推施工是較好的安裝方法。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁 制作 頂推安裝 施工工藝

中圖分類號(hào)：U445.58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（b）-0065-02

近年來，鋼箱梁結(jié)構(gòu)工程在公路橋梁、市政高架立交等工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，比如：江蘇省蘇通長江大橋、杭州灣跨海大橋、浙江省西堠門大橋都是運(yùn)用鋼箱梁相當(dāng)成功的宏偉工程。特別是目前現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，公路網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，上跨下穿已成常態(tài)，鋼箱梁已成為上跨公路、鐵路、大江大河、市政道路工程中最主要的橋梁結(jié)構(gòu)形式。作者參與的云南省某高等級(jí)公路建設(shè)項(xiàng)目施工，全線有兩座橋梁分別上跨安楚高速和楚大高速公路，由于被交的安楚高速、楚大高速是G56杭瑞國家高速公路通往滇西出境的大通道，滇中大動(dòng)脈，兩條公路交通流特別大，無法截?cái)嘟煌?，?jīng)過反復(fù)對(duì)比論證，最終確定采用鋼箱梁上跨，并首次在本地區(qū)采用頂推法安裝鋼箱梁。目前，兩座鋼箱梁橋梁已順利完工，鋼箱梁頂推法安裝工藝在工程中得到成功運(yùn)用，不僅是建橋工藝技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，也是立交工程鋼箱梁安裝工藝的創(chuàng)新，為同類工程的使用和安裝積累了經(jīng)驗(yàn)，也培養(yǎng)和鍛煉了一批大型鋼橋梁建設(shè)的精英人才。

1 鋼箱梁結(jié)構(gòu)概述

該路的兩座鋼箱梁大橋，跨徑組合均為（50+60+50）m三跨連續(xù)鋼箱梁。主梁采用雙幅等截面直腹板鋼箱連續(xù)梁，頂板為正交異性板結(jié)構(gòu)。下部結(jié)構(gòu)墩身采用混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，樁基采用鉆孔灌注樁。鋼箱梁底板與頂板平行，頂板設(shè)置于橋面同坡。鋼箱梁為等截面梁，中心梁高2.4m，梁高與中跨跨徑比值為1/25。鋼箱梁單幅梁寬15.75m，箱體寬度12.0m。采用單箱5室結(jié)構(gòu)，3個(gè)主箱室，箱室寬為3.2m，2個(gè)現(xiàn)場拼接箱室，箱室寬12m。頂板采用16mm的厚度。底板在順橋向不同區(qū)段采用了12mm、14mm、16mm、18mm四種不同的板厚。腹板在順橋向不同區(qū)段采用了12mm、16mm兩種不同的鋼板厚度。箱梁外側(cè)與橫隔板對(duì)應(yīng)位置均設(shè)置挑臂，挑臂腹板厚12mm，翼緣厚度16mm。

2 鋼箱梁制作

（1）節(jié)段劃分：左幅鋼箱梁縱向全長共劃分為13個(gè)節(jié)段，縱向長度組合為（2×8.71+2×13.5+11+3×13.5+8.5+11+10.42+2×12）m。右幅鋼箱梁縱向全長共劃分為14個(gè)節(jié)段，縱向長度組合為（2×8.71+2×13.5+11+3×13.5+8.5+11+2×13.5+2×8.71）m。

（2）橫向板單元?jiǎng)澐郑簶?biāo)準(zhǔn)節(jié)段板單元共分29塊，其中頂板單元8塊，底板單元6塊，腹板單元6塊，橫隔板單元50塊。大部分焊縫在板單元內(nèi)進(jìn)行，既保證了焊縫質(zhì)量，也保證了節(jié)段總拼的質(zhì)量。

（3）分段原則：鋼箱梁縱向分段對(duì)接縫距墩頂中心均為5.5m；節(jié)段對(duì)接縫距跨中最小距離6m，且距橫隔50cm以上。橫向分塊盡可能考慮與原材寬度匹配，頂、底板分塊焊縫離腹板最小矩離45cm以上，并設(shè)于U型肋之間；分塊尺寸較大，是為減少總拼時(shí)焊縫數(shù)量，提高總拼效率，同時(shí)考慮運(yùn)輸方便。

3 鋼箱梁頂推安裝方法

頂推安裝順序：由預(yù)先設(shè)定的存放場地一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行。頂推采用后端雙點(diǎn)同步頂推的方式，擬整幅鋼箱梁分4個(gè)頂推循環(huán)完成，鋼箱梁每頂推前進(jìn)一個(gè)輪次，在鋼箱梁支撐墩上設(shè)置縱橫移調(diào)整裝置調(diào)整鋼箱梁狀態(tài)，待鋼箱梁全部頂推到位后，采用千斤頂落梁的方法將鋼箱梁整體調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后安裝支座。具體安裝準(zhǔn)備及流程如下。

（1）在預(yù)先設(shè)定的一側(cè)橋臺(tái)后平整100m×36m的拼裝場地。

（2）在場地前端布置60m鋼箱梁拼裝胎架。

（3）在拼裝胎架上布置滑道，調(diào)整滑道標(biāo)高。

（4）施工各墩臨時(shí)支墩，其上布置滑移、糾偏和起頂裝置。

（5）在拼裝胎架上拼裝導(dǎo)梁，導(dǎo)梁是為頂推需要而設(shè)計(jì)的。導(dǎo)梁長度按照需要安裝的鋼箱梁橋最大跨徑確定。

（6）安裝頂推系統(tǒng)，控制鋼箱梁頂推前移速度在800mm/min左右。

（7）導(dǎo)梁向前頂推，直至胎架上預(yù)留出第一輪次拼裝鋼箱梁長度位置為止。

（8）在導(dǎo)梁尾部拼裝第一頂推輪次鋼箱梁。

（9）連接鋼箱梁與導(dǎo)梁。

（10）向預(yù)設(shè)置拼裝場地的另一側(cè)側(cè)頂推第一輪次鋼箱梁，人工喂板實(shí)現(xiàn)橋梁墩臺(tái)處梁底滑板連續(xù)。

（11）在頂推過程中利用墩頂和橋臺(tái)處的糾偏裝置，對(duì)連續(xù)鋼箱梁進(jìn)行橫向糾偏。

（12）在胎架上拼裝第二輪次鋼箱梁。

（13）頂推第二輪次鋼箱梁。

（14）導(dǎo)梁不得在高速公路上方懸臂過久，可在公路兩側(cè)搭設(shè)臨時(shí)支墩臨時(shí)支撐。

（15）頂推過程中利用墩頂和橋臺(tái)處的糾偏裝置，對(duì)連續(xù)鋼箱梁進(jìn)行橫向糾偏。

（16）重復(fù)拼裝頂推鋼箱梁，直至導(dǎo)梁達(dá)到橋墩位置。

（17）頂推過程中利用墩頂處的糾偏裝置，對(duì)連續(xù)鋼箱梁進(jìn)行橫向糾偏。

（18）當(dāng)?shù)谝还?jié)導(dǎo)梁從邊橋墩出來后，拆除第一節(jié)導(dǎo)梁。隨后繼續(xù)頂推。

（19）繼續(xù)頂推連續(xù)鋼箱梁，直至全部拆除導(dǎo)梁，連續(xù)鋼箱梁縱向達(dá)到設(shè)計(jì)位置。

（20）通過調(diào)整橋墩處糾偏裝置，調(diào)整連續(xù)鋼箱梁橫向位置至設(shè)計(jì)位置。

（21）安裝落梁裝置，利用墩頂落梁裝置，把連續(xù)鋼箱梁頂離滑塊，拆除滑塊、拼裝支架。

（22）通過落梁裝置，采用邊抽邊落的方法，下放鋼箱梁。把連續(xù)鋼箱梁調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（23）利用橫向糾偏裝置，再次調(diào)整鋼箱梁平面位置與設(shè)計(jì)相符。

（24）安裝連續(xù)鋼箱梁支座，采用球型支座。

（25）拆除墩頂落梁裝置、糾偏裝置及各墩臨時(shí)支墩，完成鋼箱梁的受力體系轉(zhuǎn)換，鋼箱梁架設(shè)完成。

4 施工的難點(diǎn)、重點(diǎn)

（1）鋼箱梁段跨度大，跨越的高速公路車流繁忙，頂推施工難度較大。

（2）鋼箱梁為曲線（連續(xù)）梁，平面處在圓曲線和緩和曲線上，橫坡處于變化狀態(tài)，在拼裝過程中需要同時(shí)保證成橋平面曲線形和豎向立面線形，線型精度要求高，控制難度大。

（3）鋼箱梁為全焊鋼結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場焊接的工作量較大，存在手工電弧焊、CO2氣體保護(hù)和埋弧自動(dòng)焊等，焊接位置存在平焊、橫焊、立焊和仰焊，焊接工位多，同時(shí)焊接要求高，大多的焊縫要進(jìn)行超聲波、磁粉及X射線等探傷。因此，如何控制其焊接變形和焊接殘余應(yīng)力，保證鋼箱梁幾何尺寸精度是鋼箱梁制造的難點(diǎn)。

（4）在高空施工要設(shè)置施工操作平臺(tái)，在跨線部分上方施工時(shí)，在下面道路未封閉狀態(tài)下，要在高空進(jìn)行防護(hù)，防止火花、小物件等墜落。

（5）頂推就位后，落梁高度高，施工難度大。

5 結(jié)語

鋼箱梁橋梁工程采用頂推安裝是一種比較先進(jìn)的方法，具有很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。本項(xiàng)目原安裝方案是采用350T大吊車進(jìn)行吊裝，由于被交叉高速公路車流量特別大，無法截?cái)嘟煌髁?，因此原設(shè)計(jì)方案，在吊裝前，還需要修建分流車輛的輔助道路，輔助道路預(yù)算造價(jià)約1900萬元。采用頂推安裝方案后，需要增加頂推及拼裝平臺(tái)、臨時(shí)支墩等臨時(shí)結(jié)構(gòu)工程，需要增加費(fèi)用約300萬元。綜上，對(duì)于本項(xiàng)目而言，采用頂推安裝方法，比采用吊裝方法節(jié)約投資1600萬元，經(jīng)濟(jì)效果明顯。且采用頂推工藝安裝鋼箱梁高效、安全，便于機(jī)械化施工，能有效降低吊裝過程中對(duì)橋跨下穿結(jié)構(gòu)物、公路車輛的干擾，大大提高了車輛通行的安全性和公路運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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