超長鋼箱梁分段安裝施工技術(shù)

孟虹宇

中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司第三工程分公司 山東青島 266000

1 工程概況

1.1 工程簡介

縱一路橋橋梁工程為中鐵世界博覽城一攬子配套工程PPP項(xiàng)目中的一個單位工程，本工程位于山東省青島市黃島區(qū)中鐵青島世界博覽城北側(cè)，工程范圍南起青草河南路，北至明富大道，跨越青草河主河道。橋梁總共3跨，跨徑布置為22．5+30+22．5=75m；橋梁總寬度為31．6m。橋梁基礎(chǔ)為灌注樁結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)采用鋼混疊合梁，梁高1．3-1．8m，每跨由17片縱向鋼梁組成，鋼梁之間通過橫隔板連接。

主梁采用焊接鋼板進(jìn)行拼接，上翼緣采用20mm厚鋼板滿鋪，腹板厚度16mm，下翼緣厚度為30mm。

1.2 工程特點(diǎn)及應(yīng)對措施

縱一路橋鋼結(jié)構(gòu)梁總長75m，寬31．6m，總重約1700t，最大跨距為30m，為本工程的施工難點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)安裝時需考慮構(gòu)件運(yùn)輸、現(xiàn)場施工條件、工效、質(zhì)量、安全等各方面因素，鋼結(jié)構(gòu)梁合理分段及安裝工藝也決定了橋梁施工速度，如何保質(zhì)保量地安裝鋼結(jié)構(gòu)梁是整個工程的關(guān)鍵。

本文從質(zhì)量、安全、工期、成本等方面分析過程控制要點(diǎn)，對鋼結(jié)構(gòu)梁安裝工藝進(jìn)行探討。

2 施工工藝選擇及工作原理

2.1 施工工藝選擇

由于橋的鋼梁跨度較大，傳統(tǒng)施工工藝采用鋼梁在工廠分節(jié)段制造，由平板車運(yùn)輸?shù)焦さ睾?，現(xiàn)場進(jìn)行整體組裝及焊接，完成單跨單片鋼梁現(xiàn)場焊接后，采用大型吊車進(jìn)行吊裝。

本工程中鋼主梁安裝采用臨時支架法安裝，在河道內(nèi)處搭設(shè)4道型鋼支撐，將原3跨結(jié)構(gòu)改成5跨，鋼結(jié)構(gòu)分成5段制作，可以免去現(xiàn)場預(yù)拼裝工序，鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸至現(xiàn)場后直接由吊車吊裝鋼梁于支架上，節(jié)點(diǎn)焊接完畢后再拆除臨時支架。

2.2 工作原理

本工程通過對原有鋼箱梁進(jìn)行合理分段，梁段廠內(nèi)組焊完成后整體運(yùn)輸，解決了構(gòu)件在運(yùn)輸、安裝中的難題。在節(jié)段拼接位置增加臨時支架的措施，既能保證梁段受力的完整性，又能滿足梁段安裝要求，有效解決了傳統(tǒng)施工工藝中現(xiàn)場焊接工作量大、效率低、吊裝困難的問題。

3 施工工藝流程

3.1 準(zhǔn)備工作

3.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

針對本工程的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范及制定的作業(yè)指導(dǎo)書編制各分項(xiàng)具體細(xì)化的施工文字方案并進(jìn)行交底，使各級施工管理人員做到心中有數(shù)，從各方面保證施工處于有效受控狀態(tài)。

3.1.2 現(xiàn)場安裝準(zhǔn)備

為滿足現(xiàn)場運(yùn)輸車輛進(jìn)出及汽車吊吊裝要求，現(xiàn)場道路采用50cm厚石渣進(jìn)行換填。臨時支撐搭設(shè)前對地基首先進(jìn)行50cm厚石渣換填，確保滿足承載力要求。構(gòu)件進(jìn)場后盡量直接吊裝，減少對施工場地的占用。

3.2 鋼箱梁分段

鋼梁施工分段主要考慮以下方面：

①構(gòu)件分段滿足公路運(yùn)輸要求。

②保證鋼梁結(jié)構(gòu)的完整性，接頭盡可能設(shè)在橋梁彎矩零點(diǎn)處。

③滿足工期要求，盡可能減少工地施工工作量。

鋼梁分段后，運(yùn)輸和吊裝過程中產(chǎn)生的變形主要是自重產(chǎn)生的下?lián)献冃危憾蜗聯(lián)献冃沃饕揽宽數(shù)赘拱宓膭偠葋砜刂?，所以相同受力情況下，頂?shù)赘拱鍙?qiáng)度越小，下?lián)显酱?。分析可知，所以下?lián)献畲筇帪閱胃拱宓牧憾危宰畲箝L度A梁段為例，長16．17m，重量36噸。

計(jì)算下?lián)现禃r，按照最不利的簡支狀態(tài)進(jìn)行考慮，計(jì)算出最大撓度為跨中位置:8．09m，計(jì)算最大撓度值：

（鋼梁控制撓度按照1/400考慮）。所以鋼梁的節(jié)段變形滿足規(guī)范要求，且存放吊運(yùn)過程中，吊點(diǎn)均不設(shè)在端頭位置，所以鋼梁的變形值不超過設(shè)計(jì)值。

3.3 鋼箱梁單元件制作及總成

本工程鋼結(jié)構(gòu)分隔板單元件、底板單元件和腹板單元件。

零件采用數(shù)控下料，保證鋼板軋制方向與重要受力方向一致，焊縫按規(guī)范布置。配件在專用平臺胎架裝配固定，在相鄰腹板上上劃好安裝線，采用CO2保護(hù)焊裝焊，焊接完成后對腹板豎向平面度進(jìn)行矯正。

3.4 設(shè)置臨時支撐

本工程鋼梁采用臨時支架支撐分片、分段吊裝法安裝，梁段進(jìn)場前，需要分段處設(shè)置臨時支架，然后再進(jìn)行梁段安裝。臨時支撐如圖1所示：

圖1 臨時支撐布置示意圖

3.5 鋼箱梁吊裝

3.5.1 吊機(jī)選擇

鋼箱梁分段單件最大重量為36t時，吊裝距離在14m左右；最大吊裝距離20m時，吊裝重量約為25t，。參照下表1，選用200t汽車吊能夠滿足吊裝要求。

3.5.2 吊耳布置

吊耳設(shè)置在鋼梁隔板和勁板相交處的鋼梁頂面，具體位置需要根據(jù)吊裝時回轉(zhuǎn)的需要進(jìn)行布置，每段鋼梁設(shè)置4個吊耳。吊耳形式均采用通用吊耳，吊耳的等級、制作、焊接及吊點(diǎn)局部加強(qiáng)等須符合工藝。

梁段最大重量36噸，每個梁段采用4個吊耳，考慮梁段重量不均勻系數(shù)1．1和動荷載系數(shù)1．1，則吊耳承載規(guī)格需滿足36＊1．1＊1．1/4=10．89t，吊耳采用 A-32 型或以上規(guī)格吊耳，安全負(fù)載滿足32t要求。

表1 200t汽車吊性能表

4 施工注意事項(xiàng)

（1）鋼箱梁需做好線型控制，其分段后制造運(yùn)輸單元較大，制造運(yùn)輸?shù)跹b過程中要保證鋼主梁的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變形。

（2）梁段的零件應(yīng)在胎模和平臺上拼裝、施焊。采用多節(jié)段進(jìn)行組裝，以保證零件及構(gòu)件的幾何尺寸。構(gòu)件的工地接頭均應(yīng)設(shè)置工地拼裝定位裝置，以保證構(gòu)件之間的工地連接準(zhǔn)確度。

（3）鋼主梁結(jié)構(gòu)板厚主要為20mm和30mm，焊接時需要控制內(nèi)應(yīng)力和變形。確定裝配焊接順序，盡可能的控制和減小變形，減小內(nèi)應(yīng)力。在裝配過程中，主要采用鐵錘敲擊和機(jī)械振動的方法來釋放應(yīng)力；焊接完成后，對焊接殘應(yīng)力和變形大的位置，主要采用外力和火焰矯正的方法來消除應(yīng)力和變形。

5 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)橋梁外觀美觀，自重輕，適用于大跨度、城區(qū)景觀橋，目前已成為城市橋梁建設(shè)的趨勢。

采用固定支架法分段吊裝施工方便，對吊裝機(jī)械、現(xiàn)場條件等要求較低，比整體吊裝變形量小，安全性高。對于大型鋼結(jié)構(gòu)梁，分段吊裝更簡便可行，可進(jìn)行廣泛推廣。