市政高架橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)

陶立群 肖星

中交一公局第二工程有限公司 江蘇蘇州 215121

某高架橋互通匝道共設(shè)計三聯(lián)10.2m寬鋼箱梁，共長235m，為下穿既有高架形式。既有現(xiàn)澆箱梁底部與設(shè)計鋼箱梁匝道橋凈空僅為6m，無法采用傳統(tǒng)汽車吊吊裝。該技術(shù)詳細分析了低凈空條件下鋼箱梁吊裝施工難點，以及吊裝設(shè)備的選用、鋼箱梁分段、吊點設(shè)置及現(xiàn)場施工部署，并結(jié)合工程實例進行了理論分析，為低凈空條件下的鋼箱梁吊裝施工提供了理論指導(dǎo)，可為今后同類工程施工提供參考依據(jù)。

1 工程概況

某項目新建橋梁包括1座高架主線橋、A、B、C、D 4條互通匝道、2座上下匝道（SW匝道橋、WS地面匝道）。其中SW匝道橋第3聯(lián)為鋼箱梁，跨徑布置為41m+41m，下穿中環(huán)北線高架。鋼箱梁橋?qū)?0.2m，梁高1.8m。現(xiàn)場安裝橋下分段時，凈空緊湊，實測高架橋底距現(xiàn)有地面最小高度為15m，其中支架高7m，梁高2m，則最小凈空為6m[1]。

2 低凈空吊裝施工主要難點

SW3鋼箱梁08#墩位于中環(huán)北線高架正下方，現(xiàn)場安裝橋下分段時，凈空緊湊。根據(jù)現(xiàn)場情況，需合理考慮：橋下分段不宜過長、過重；吊車型號規(guī)格的選擇；吊臂最高點距吊鉤不宜過長；橋下分段吊裝時計算好各工況構(gòu)件吊點、吊車工作半徑、梁車停放位置等。

3 鋼箱梁場內(nèi)分段

既有高架現(xiàn)澆箱梁底板寬14.9m，箱梁高度2.2m，則鋼箱梁受低凈空影響吊裝段落長14.9m，同時根據(jù)交通運輸、現(xiàn)場起吊設(shè)備能力等條件，SW3鋼箱梁橋下分段。

4 鋼箱梁吊裝準備

4.1 吊裝方法和吊裝機械的選擇

根據(jù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點、尺寸、重量、吊裝方法、吊裝高度及起重（回轉(zhuǎn)）半徑及各梁段重量、現(xiàn)場條件等情況，決定采用120t流動式吊車1臺、100t流動式吊車1臺及200t汽車吊1臺。120t、100t流動式吊車吊臂最高點距吊鉤約0.5m，用于安裝中環(huán)北線高架橋下SW3聯(lián)D3-D5分段，保證吊裝過程中吊臂與高架橋底無沖突，能保持靈活作業(yè)；200t汽車吊用于安裝其他分段[1]。

4.2 吊裝組件

（1）吊耳選取

根據(jù)計算，鋼梁最大分段重量43t，采用4點吊裝，每個分段設(shè)置4個20t級D型標準吊耳，吊耳材質(zhì)為Q345B，屈服點為345N/mm2，D型吊耳采用開坡口與頂板全熔透焊。

經(jīng)計算：

吊耳最大拉應(yīng)力σ=47.3MPa<[σ]=138.0MPa；

吊耳最大剪應(yīng)力τ=22.8MPa<[τ]=79.63MPa。

（2）鋼絲繩選用

分段吊裝總重量=最大分段重量43t+吊耳0.8t+吊索卸扣0.2t=44t，分段吊裝采用4根鋼絲繩，按3根受力，取折減系數(shù)0.75，則單根鋼絲繩受力：F1=169.4kN。

鋼絲繩作吊索使用，安全系數(shù)取K=8。

計算鋼絲繩破斷拉力P＝F1×K=1355.2kN

若采用6×37S+IWR，抗拉強度1670MPa級，直徑50mm的鋼芯鋼絲繩，最小破斷拉力P’=1490kN＞P=1355.2kN，能滿足吊裝要求。

卸扣型號選用M-DW50JB/T8112-1999。

5 鋼梁的提升

5.1 提升輔助設(shè)備與提升系統(tǒng)應(yīng)在提升前由專人進行調(diào)試和全面檢查

在不啟動泵站的前提下，通過手動操作主控制器按鈕，對截止閥、電磁閥進行動作檢查，保證每一提升器編號與各截止閥相對應(yīng)。為保證用作承重系統(tǒng)的鋼絞線滿足施工要求，在提升前由專人負責(zé)檢查工作，保證其外表無電焊疤，不得有錯位、彎折、松股現(xiàn)象；液壓提升器錨具缸、主油缸、泵站油管連接務(wù)必正確；液壓提升器、泵站、同步控制系統(tǒng)的控制線與電纜線務(wù)必連接正確。同時，必須對液壓泵主軸轉(zhuǎn)動方向進行校核。

5.2 鋼梁合龍口定位控制

大節(jié)段提升合龍。目前已進入夏季，安裝合龍段前，由于溫度變化及安裝兩側(cè)鋼箱梁的累積誤差，會造成安裝單元長度發(fā)生變化。為解決這一問題，在合龍施工前應(yīng)做好準備工作：對合龍段連接構(gòu)件的長度進行實測，弄清理論長度與實際長度的差別；對合龍單元交界箱梁于兩側(cè)已完成單元控制坐標進行復(fù)測，找出偏差值；對出現(xiàn)問題的原因進行分析，對出現(xiàn)較大差別的構(gòu)件進行修整，以調(diào)整構(gòu)件實際制作長度。合龍口定位測量。大節(jié)段提升合龍，受現(xiàn)場溫度影響較大，因此在合龍施工前需要分時段、多次反復(fù)通過全站儀進行測量，記錄測量時間及數(shù)據(jù)，為合龍施工提供相關(guān)數(shù)據(jù)。鋼梁合龍口定位控制。測量的位置主要是連接的環(huán)口位置，監(jiān)測點布置在上頂板及下底板上。測量施工。在大節(jié)段合龍施工前需采用坐標測量法將溫度對合龍段的影響進行觀測。在大節(jié)段合龍前3天，應(yīng)在合龍段同一時間、同一天氣狀況及氣溫情況下進行提升梁段及合龍口長度尺寸進行測量，對比分析，做好記錄。測定時間為凌晨5點至上午9點，每隔1小時測定一次，選擇7點作為合龍時間，并繪制梁段尺寸及合龍口尺寸的變化曲線。為大節(jié)段合龍施工提供精確的指導(dǎo)數(shù)據(jù)[2]。

5.3 大節(jié)段合攏施工

通過對測量數(shù)據(jù)的比較，確定溫差產(chǎn)生的系數(shù)，決定最終提升具體時段、焊接時段及修裁余量。按照合龍口尺寸進行梁段長度的配切，梁段長度比合龍口尺寸小 1.5cm（單側(cè)），有利于精確合攏。

5.4 試提升

先進行分級加載試提升。試提升時，按實際壓力的 20%，40%，60%，80%，90% 緩慢分級增加各吊點提升器伸缸壓力，檢查各項指標均滿足要求后，再增加壓力至 100%，把試提升結(jié)構(gòu)吊離車輛。在分級壓力提升時，加載完每級壓力后，應(yīng)停止加壓，對結(jié)構(gòu)、支撐柱的穩(wěn)定情況、加載前后上、下吊點的變形等進行全面檢查。

5.5 正式提升

試提升均滿足規(guī)定要求后才能進行正式提升。液壓提升器一個行程即為一個提升流程，通過一個提升流程將被提升構(gòu)件提升至一個行程高度，反復(fù)循環(huán)，提升構(gòu)件到規(guī)定的位置。對提升關(guān)鍵部件的提升承重系統(tǒng)進行認真檢查。對每個同步提升過程，應(yīng)對結(jié)構(gòu)、各吊點提升平臺的穩(wěn)定性、各吊點的同步性及其提升器的均勻受載情況、提升過程中鋼梁的同步性進行隨時檢查。

6 臨時支架

6.1 安裝支架

根據(jù)箱梁的平面及豎曲線，在箱梁分段線位置，設(shè)置臨時支架兩個，并在支架頂設(shè)兩根40號工字鋼橫梁。

梁底支點采用雙拼14號槽鋼，與支架頂部橫梁焊接連接，槽鋼頂部焊16mm×200mm×200mm鋼板，用以支承鋼箱梁重量。支架高度根據(jù)梁底標高結(jié)合鋼梁加工豎曲線計算而得（加工豎曲線=豎曲線+成橋預(yù)拱+施工預(yù)拱）。支架規(guī)格為1200mm×1200mm×h，支架高度h=接縫位置梁底標高-地面鋼板平面標高-支點高度-工字鋼橫梁高度。根據(jù)現(xiàn)場實測情況，h小于7m，計算按h=8m。為保證支架頂部40號工字鋼橫梁的穩(wěn)定性，每間隔1m增加兩塊12mm加勁板。支架基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆（5000×1800×500）mm（長×寬×高）條形基礎(chǔ)，預(yù)埋連接件，支架與基礎(chǔ)預(yù)埋件焊接連接。橫向支架間用16號角鋼連接，保證整體穩(wěn)定。位于中環(huán)北線高架下方支架基礎(chǔ)，承臺周邊回填后壓實，再澆筑混凝土條形基礎(chǔ)。

經(jīng)計算：

1.格構(gòu)式立柱λx=15.5<[λ]=150；

σ=N/φA=17N/mm2 ≤ [f]=235N/mm2。

2.40 號工字鋼橫梁

σmax=191.59N/mm2<[f]=215N/mm2；

τmax=68.45N/mm2<[fv]=125/mm2；

v=L/1290.2<[v]=L/250。

3.基礎(chǔ)承載力

PK=N/A=95.5k Pa≤fa=160k Pa，承載力滿足要求。

6.2 現(xiàn)場安裝

箱梁分段采用公路運輸?shù)浆F(xiàn)場，用吊車將各分段按順序吊上臨時支架，調(diào)節(jié)標高、調(diào)整分段接縫線后，與支架點焊臨時固定，相鄰分段間用碼板連接，再進行大接縫焊接。焊接檢驗合格后，可進行整體落梁、拆支架、涂裝。箱梁各分段在廠內(nèi)加工制作、預(yù)拼、防腐油漆處理（留一度面漆現(xiàn)場整體噴涂）；然后，根據(jù)現(xiàn)場吊裝計劃，按順序?qū)⑾鄳?yīng)分段運至施工現(xiàn)場。同時需要注意的是，運輸車須根據(jù)梁段安裝位置，調(diào)整車輛，吊裝時構(gòu)件直接從運輸車輛上吊起，先試吊，再安裝。120t、100t流動式吊車抬吊SW3聯(lián)D5-D3分段時，取折減系數(shù)0.7，在12.4m主臂工況下，最大吊重（38+31）×0.7=48.3t，根據(jù)D5-D3分段重量，為26t-28t，采用120t、100t抬吊安全[3]。

7 結(jié)語

目前，為便于施工，我國跨既有線路施工設(shè)計多采用鋼結(jié)構(gòu)跨越既有線路，以此減少下方道路施工占用時間。然而，在一些互通匝道設(shè)施施工過程中，較低的凈空往往給鋼箱梁吊裝帶來了較多的問題。本文以某快速路改造工程匝道施工為依托，詳細闡述了中環(huán)北線高架下SW匝道第3聯(lián)鋼箱梁的低凈空吊裝工藝，以此給同類工程施工提供借鑒。