寬幅鋼箱梁跨輕軌臨時支架驗算與線型控制

李澤鵬

(中鐵上海工程局集團第四工程有限公司 天津市 300450)

吊裝施工技術是一種高效靈活的施工技術，因施工原理簡單、施工速度快等優(yōu)勢在橋梁建設領域得到廣泛應用。寬幅鋼箱梁在吊裝過程中受力復雜，不確定因素多，容易失穩(wěn)，帶來施工風險，某高架橋寬幅鋼箱梁吊裝施工時，采用仿真分析進行支架強度計算及采用多角度線型測量控制法對整個吊裝過程進行施工監(jiān)控，確保工程施工安全及精度。

1 工程概況

本工程位于遼寧省沈陽市渾南區(qū)，擬建渾南大道快速路工程，朗月街-文匯街高架橋朗月街至朗明街部分。該段由西向東依次跨越朗月街、朗日街、朗明街，起點里程K7+900.00，終點里程K9+393.00，全長1493m。其中由起點K7+900.00～K8+012.00為112m引道部分，位于有軌電車兩側，臨近有軌電車，從K8+012.00～K8+374.00為匝道橋部分全長362m，位于有軌電車兩側，雙向6車道高架橋，上跨朗月街，高架在K8+374.00處由兩幅合并為單幅，至終點K9+393.00共1019m均設置在有軌電車之上，實現(xiàn)快速路與有軌電車同步快速化。橋梁部分在朗月街、朗日街、朗明街設置鋼箱梁，其余橋梁部分采用鋼混組合梁。

鋼組合梁共有11聯(lián)采用斜腹板梁，每道腹板上翼緣板寬700mm。梁寬23.5m，懸臂長2.3m，懸臂端部高度0.3m，根部高度0.75m，5道腹板每個間距4m，順橋向每4m設置一道橫隔板。鋼箱梁為等高斜腹板鋼箱結構梁，梁高2.295m，梁寬23.5m，每側懸臂長2.3m，懸臂端部高度0.4m，根部高度0.845m，共有5道腹板，腹板間距為3.4m、4m。鋼箱梁共計4孔，跨度為55～60m，形式見圖1～圖4。

2 跨軌道寬幅鋼箱梁吊裝施工特點及難點

(1)吊裝階段箱梁的受力狀態(tài)難以固定。連續(xù)梁橋在吊裝施工中，每個施工階段受力既獨立又影響，箱梁的各個結構在吊裝過程中不斷產生次內力，且在施工過程中會使橋梁的結構體系變化，各種施工因素影響使得施工尺寸較難掌控。

(2)溫度對鋼材的物理性能變化影響較大，因此鋼箱梁的形變及內力分布受溫差變化而導致計算難度增加。為減少社會的經濟損失，吊裝施工大多在夜晚進行，溫度變化較大，從而引起鋼箱梁的應力重分布的概率加大，需進行大量細致地分析。

(3)結構吊裝定位影響因素多，控制較為復雜。橋下施工環(huán)境復雜，存在軌道高壓線，若定位出現(xiàn)誤差，會導致橋梁施工狀態(tài)與設計要求的偏差，輕者導致連接困難、橋梁支座偏心受力、橋梁長度不滿足要求等問題。

3 臨時支架的設計與有限元驗算

3.1 臨時支架的設計

因工程施工場地環(huán)境特殊，梁底中間是沈陽有軌交通5號線的運行線路，周圍高壓線路密集，采用普通滿堂支架法支撐落梁的方法無法操作，經項目組研究決定采用榀組合支架作為臨時支撐結構，臨時支架基礎采用C20a槽鋼與20mm鋼板焊接形式。臨時支架采用Φ180×10主管，腹桿采用L75×8角鋼，各主管連接板采用20mm鋼板，腹板連接板采用8mm鋼板；單組支架采用4榀栓接隔構式臨時支架，支架上方架設2根雙拼I56b工字鋼，雙拼工字鋼間連接I56b工字鋼及Φ121×6圓管支撐，雙拼工字鋼上方設置Φ159×6圓管帽頭。液壓千斤頂安裝的位置應布置在鋼管立柱500mm處，用于鋼橋微調，支架底部與路基板焊接固定，路基板內設十字形工字鋼支撐，形成單體結構穩(wěn)定體系。

3.2 臨時支架的有限元驗算

采用榀組合支架作為臨時支撐結構，這使得對該支架的安全穩(wěn)定性要求變高，所以必須要驗算臨時支撐的承載能力。該工程使用有限元軟件進行精確驗算，按照設計圖紙及其實際施工要求，荷載組合時考慮1.3的安全系數，每跨施工人員和設備總重量之和按26kN，邊支點荷載約150kN，中支點荷載約200kN，支架高度按10m計算。支架桿件單元均采用梁單元建立，腹桿和立柱直接用螺栓連接，對于腹桿和立柱的連接用釋放梁單元約束來模擬，相當于腹桿和立柱之間為鉸接連接，采用有限元計算程序Midas Gen建立鋼梁安裝施工支架計算結果見5、圖6。

按照有限元模型計算標準組合下施工支架最大組合應力為86.63MPa，小于Q235B鋼材的拉、壓強度設計值190MPa；因腹桿和立柱直接為鉸接連接，其桿件最大剪切應力為6.03MPa，小于Q235B鋼材的剪切應力設計值110MPa；最大軸向應力為58.9MPa，小于Q235B鋼材的拉、壓強度設計值190MPa。荷載組合作用下，立柱受最大軸向內力556.7kN，施工支架強度滿足要求。

4 寬幅鋼箱梁線型測量與控制

4.1 測量步驟

(1)控制點的加密

根據測量成果表和實地的導線點為依據，進行加密。測設過程中采用二級導線精度，沿著設計線路在施工地段西側布設。加密點必須堅實牢固，保證道路施工過程中相鄰導線點能互相通視，然后用電錘鉆孔，埋設直徑14mm鋼鉚釘頭，導線起始點必須與測量成果表的復測點閉合。對其精度應滿足以下指標：

①相對閉合差≤1/10000；

②測角中誤差 8″；

(2)高程點的加密

4.2 鋼梁的調整與控制

(1)標高：吊裝之前將標高測量完畢，構件直接落在臨時支撐上，落實之后采用千斤頂進行標高的微調。軸線定位：采用全站儀進行定位，鋼梁吊裝基本就位后，在吊裝的梁邊緣焊接馬板，間隔3～4m設置一道，然后在吊裝梁和已安裝完的周圍梁上焊接絲桿，通過絲杠進行梁節(jié)間的微調，待梁節(jié)與梁節(jié)間距離滿足規(guī)范要求后完成馬板另一端與鄰近鋼梁的連接。最后加密馬板數量，一般0.5m一道。局部采用手板葫蘆、鋼絲繩輔助校正。高低差：相鄰梁節(jié)高低差大于規(guī)范2mm的，采用油頂與L件配合使用壓碼等方式進行調節(jié)。

(2)為施工需要(焊接把線，通風，施工通行)，經設計同意可在鋼箱梁段頂板上開設若干橢圓形臨時人孔，人孔尺寸300×600mm，人孔開設位置為兩U肋間，錯開U肋焊道20mm，施工完成后將其補焊，并按全熔透焊縫進行檢驗。各梁段間的端部連接部位必須焊接馬板，馬板間距為400～600mm，馬板的下料尺寸為20×150×300mm，單邊中部位置切割R=35mm過焊孔。

(3)吊裝就位過程中預拱度的計算：鋼箱梁安裝必須設置預拱度，起拱值由跨中至墩臺頂按二次拋物線過渡，施工時應根據支架計算及施工經驗增加預拱度值。

(4)梁段吊裝到位后，先對梁段間的尺寸微調，合格后焊接。

鋼箱梁成品幾何尺寸允許偏差見表1。

表1 鋼梁安裝后的允許偏差

5 結束語

通過論述渾南大道快速路工程鋼箱梁跨軌道吊裝施工，通過對寬幅鋼梁榀組合支架進行設計和有限元軟件分析得到，施工支架最大組合應力為86.63MPa，最大剪切應力為6.03MPa，最大軸向應力為58.9MPa，均小于Q235B鋼材的各項極限值，滿足施工要求；與此同時介紹了寬幅鋼箱梁吊裝施工的線型測量與控制措施，確保工程安全與精度要求。