基于某轉(zhuǎn)體橋特點構(gòu)建下的鋼箱梁制作施工探索

王天榮

（中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 404100）

1 引言

本工程為某市繞城改線工程上跨石太鐵路橋梁，孔跨布置形式：（1×40 m 簡支T 梁+2×100 m 轉(zhuǎn)體鋼箱梁T 構(gòu)）；本橋平面位于圓曲線和直線上，跨鐵路孔的孔跨設(shè)計為2×100 m轉(zhuǎn)體T 構(gòu)，按整幅設(shè)計，橋面寬度24.5 m。轉(zhuǎn)體橋范圍內(nèi)線位處于直線和圓曲線上。先沿鐵路線搭設(shè)臨時支架拼裝焊接T構(gòu)鋼箱梁，完成后逆時針轉(zhuǎn)體54°就位，轉(zhuǎn)體質(zhì)量9 050 t。本文結(jié)合該轉(zhuǎn)體橋工程特點分析了鋼箱梁制作施工要點。

2 轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁制作施工工藝分析

本轉(zhuǎn)體橋工程的鋼箱梁采用的是全焊結(jié)構(gòu)形式，這使得成品焊縫較為密集，且殘余應(yīng)力較大，容易出現(xiàn)焊接變形等質(zhì)量缺陷。為保證鋼箱梁制作加工質(zhì)量，提高制造加工的效率，在鋼箱梁的制造中采用了在車間生產(chǎn)零件及板單元，并在車間外利用連續(xù)整體胎架完成板單元及各零部件拼接的制作加工方式。根據(jù)該轉(zhuǎn)體橋的施工特點，在本次鋼箱梁的制作加工中加強對箱形基本組成部件板單元加工的幾何形狀、尺寸規(guī)格和組裝精度的控制，為鋼箱梁整體制作質(zhì)量控制奠定良好的基礎(chǔ)。同時，應(yīng)嚴格按照設(shè)計準確控制箱形隔板周邊幾何尺寸、相鄰邊夾角的控制以及縱向加勁肋缺口位置精度，箱型隔板的加工精度將直接關(guān)系到箱形的組裝精度[1]。在鋼箱梁的焊接施工時則應(yīng)合理選擇焊接方法以及焊接工藝流程，并重點控制對腹板與頂、底板焊縫及拼接焊縫等主要傳力焊縫的焊接施工質(zhì)量，確保鋼箱梁的幾何精度以及焊接質(zhì)量能夠達到設(shè)計要求。此外，還應(yīng)準確控制整體胎架各點標高和鋼箱梁線形精度，以保證成品制作質(zhì)量符合設(shè)計標準。

3 轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁制作節(jié)段劃分分析

在劃分轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁制作節(jié)段時，應(yīng)以保證鋼結(jié)構(gòu)整體性為原則，結(jié)合制作工廠現(xiàn)有制作加工技術(shù)水平、鋼箱梁連接和接口錯開尺寸要求、起重設(shè)備的起重能力、鋼箱梁成品運輸要求、施工現(xiàn)場工況條件等各種因素科學(xué)劃分各聯(lián)鋼箱梁節(jié)段，為鋼箱梁線形控制創(chuàng)造有利條件。同時，鋼箱梁節(jié)段的劃分還應(yīng)考慮經(jīng)濟因素，盡量減少拼接段數(shù)量以及臨時支護安裝數(shù)量。在劃分鋼箱梁制作階段時應(yīng)設(shè)置單向以及雙向胎架拼裝分段，以防止鋼箱梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)永久變形等問題。且胎架剛度應(yīng)滿足制作加工要求，其還應(yīng)具備對鋼結(jié)構(gòu)水平以及預(yù)拱度進行校正的功能，以便于在完成各節(jié)分段組裝后開展復(fù)測調(diào)整工作。在完成鋼箱梁制作節(jié)段的劃分后，應(yīng)準確標記所有分段的零部件。

4 轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁廠內(nèi)制作技術(shù)分析

在加工制作轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁零部件上應(yīng)先對原材料進行拋丸除銹處理，再按照設(shè)計標準下料切割。在拼裝分段前，應(yīng)根據(jù)鋼材規(guī)格合理確定主要受力構(gòu)件拼縫位置。通常不得在箱梁面板跨中以及墩頂處設(shè)置橫橋向拼縫，且在腹板在高度方向不得采用拼接方式，而應(yīng)采用整板。在拼裝時應(yīng)盡量錯開拼縫，以防止出現(xiàn)通縫現(xiàn)象，影響鋼箱梁整體結(jié)構(gòu)強度[2]，如圖1、圖2 所示。如受運輸條件限制需要采用分段運輸方式時，應(yīng)錯開設(shè)置底板、頂板以及腹板接縫，且應(yīng)保證其不重合于前后分段節(jié)段錯開處。制作鋼梁時應(yīng)結(jié)合轉(zhuǎn)體橋設(shè)計線形和曲線合理設(shè)置預(yù)拱度，且應(yīng)根據(jù)二次拋物線確定梁跨中起拱曲線。在對鋼箱梁分段進行拼裝時應(yīng)首先進行廠內(nèi)試拼裝，以保證轉(zhuǎn)體橋的施工進度。在試拼裝時應(yīng)分別進行橫縱向試拼，以確保所有構(gòu)件以及分段均能夠與相鄰構(gòu)件和分段有效銜接。在焊接鋼箱梁時，應(yīng)對焊材進行逐批抽樣復(fù)驗，確認其機械性能、化學(xué)成分均符合相關(guān)技術(shù)標準后才能使用，且應(yīng)詳細記錄復(fù)驗檢查數(shù)據(jù)。在鋼箱梁節(jié)段拼裝施工時，為防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形問題，應(yīng)科學(xué)選擇焊接技術(shù)方法以及工藝流程，通過焊接工藝評定試驗優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，以盡量減小鋼箱梁構(gòu)件以及分段組裝焊接收縮變形，且應(yīng)合理控制應(yīng)焊接約束應(yīng)力。如必須在有較大拘束狀態(tài)下施焊時，應(yīng)采用連續(xù)施焊方式。同時，在焊接構(gòu)件前，應(yīng)合理設(shè)置收縮余量以及反變形。在完成焊接作業(yè)后，應(yīng)采用無損檢驗方式對焊縫質(zhì)量進行檢測。在本次鋼箱梁制作施工中分別采用了超聲波探傷以及射線探傷技術(shù)進行檢測，且在射線探傷時面板、底板以及腹板焊縫條應(yīng)達到焊縫對接焊縫長度的10%以上。在探傷檢測合格后就可以對鋼箱梁進行涂裝施工了。施工時應(yīng)嚴格遵守相關(guān)操作規(guī)范以及工藝流程，準確控制涂層厚度，保證涂裝施工質(zhì)量。

圖1 分段節(jié)段錯縫示意圖

圖2 箱體節(jié)段頂、腹、底板錯縫示意

5 轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁運輸分析

在運輸轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁時應(yīng)科學(xué)規(guī)劃運輸路線，合理選擇運載方式以及運載設(shè)備，并要做好成品保護措施。下胎前應(yīng)用角鋼或槽鋼對鋼箱梁開口箱等相對薄弱設(shè)置臨時性支護結(jié)構(gòu)，且臨時支護應(yīng)設(shè)置成三角形體系，以提高支護的穩(wěn)定性，防止鋼箱梁構(gòu)件出現(xiàn)變形損壞等問題。且應(yīng)根據(jù)每段箱梁的長度、重量、結(jié)構(gòu)形式，在箱梁的隔板、筋板部位等合理布置支點，改善受力情況，減小箱梁變形。且應(yīng)將紙板或膠皮墊設(shè)于鋼箱梁支承點處，以避免損傷油漆涂層。同時，應(yīng)在安裝前對臨時加固焊點進行打磨和刷油處理，并將膠皮設(shè)置在封車鋼絲繩接觸鋼箱梁主梁處。裝車時應(yīng)平穩(wěn)擺放鋼構(gòu)件，并將方木設(shè)置于構(gòu)件和車板間，避免運輸過程中構(gòu)件出現(xiàn)變形情況。裝車后應(yīng)將鋼箱梁捆扎緊固，且在運輸過程中應(yīng)隨時注意檢查倒鏈的松緊度，如發(fā)現(xiàn)松動應(yīng)及時緊固。在運輸時應(yīng)均勻行駛，并嚴格控制車速，不得拐死彎或者小彎，以保證運輸安全。

6 轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁安裝施工分析

6.1 轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁安裝工藝

當鋼箱梁驗收出廠并運抵施工現(xiàn)場后，應(yīng)現(xiàn)場搭設(shè)臨時支架以便進行高空拼裝以及定位焊接作業(yè)。在對焊縫打磨處理后應(yīng)探傷檢測，檢測合格還要補涂油漆。在鋼箱梁吊裝焊接質(zhì)量驗收合格后應(yīng)將臨時支架拆除。

6.2 合理劃分轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁安裝節(jié)段

由于該轉(zhuǎn)體橋工程的鋼箱梁構(gòu)件的自重及形體較大，因此，在劃分節(jié)段時應(yīng)嚴格遵守相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，并綜合考慮鋼梁各分段結(jié)構(gòu)形式和跨度、現(xiàn)場運輸路轉(zhuǎn)彎半徑和寬度以及臨時支架基礎(chǔ)位置等因素，確保節(jié)段單件重量和外形尺寸科學(xué)合理。在該轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁的安裝施工中，沿鋼箱梁縱向劃分為18 個大段，橫向劃分為挑臂單元2 個以及箱室5 個。同時，根據(jù)該轉(zhuǎn)體橋特點，采用U 形肋螺栓連接分段位置，而其余箱梁連接則采用焊接方式。吊裝順序可參見圖3。

圖3 鋼箱梁吊裝順序示意圖

6.3 合理選擇吊車吊耳等吊具

根據(jù)該轉(zhuǎn)體橋施工現(xiàn)場地面承載能力以及鋼箱梁構(gòu)件重量、吊裝高度等要素，配置280 t 履帶吊2 臺以及50 t 汽車吊配合2 臺。同時，根據(jù)母材力學(xué)性能合理選擇吊耳所用材料以及吊耳的焊接用輔材。

6.4 轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁吊裝施工分析

在吊車進場前應(yīng)詳細檢查整車質(zhì)量，且應(yīng)保證所有相關(guān)文件資料完整準確。同時，應(yīng)對施工現(xiàn)場進行平整，并采用鋪設(shè)道木以及路基箱等方式對施工道路進行加固處理，確保施工現(xiàn)場道路平整堅實，確保施工現(xiàn)場地基及道路承載能力達到要求后，吊車才能進場。

6.4.1 安裝吊耳

在吊裝鋼梁段時，應(yīng)在每節(jié)段鋼梁上設(shè)置吊耳4 個，一般應(yīng)選擇梁段兩端約1/3 處橫梁或橫隔板正上方設(shè)置吊點。在焊接吊耳施工時應(yīng)結(jié)合吊裝物體的實際情況選擇相應(yīng)的焊接方法，并合理控制焊腳尺寸，并應(yīng)通過數(shù)控割孔方式加工吊耳孔眼，且應(yīng)打磨光滑并呈圓弧倒角，防止對索具造成損壞。安裝吊耳時按照受力方向確定設(shè)置方向，且以吊裝構(gòu)件重心為中心對稱布置吊耳，以確保構(gòu)件吊裝平穩(wěn)安全。

6.4.2 吊裝前準備

在轉(zhuǎn)體橋土建工程完成后，應(yīng)詳細檢查基礎(chǔ)實物施工質(zhì)量，確?；A(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)強度與設(shè)計強度標準相一致。同時，施工現(xiàn)場的臨時道路強度能夠滿足箱型梁構(gòu)件運輸和吊裝設(shè)備的通行要求，基礎(chǔ)周圍完成回填施工。施工單位應(yīng)對軸線控制點和標高等指標參數(shù)進行復(fù)測，確保施工完成部分的土建基礎(chǔ)標高、軸線、柱距、跨距等均符合設(shè)計標準，并應(yīng)詳細記錄復(fù)測數(shù)據(jù)。施工單位在吊裝前應(yīng)檢驗鋼箱梁構(gòu)件外觀以及質(zhì)量性能，并應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況復(fù)核施工圖紙，做好技術(shù)交底工作，確保施工人員能夠熟練準確地掌握各項技術(shù)要點以及操作規(guī)范。

6.4.3 吊裝鋼箱梁

在吊裝轉(zhuǎn)體鋼箱梁施工時，應(yīng)首先搭設(shè)臨時支架，然后將中墩位置S0 段錨固段箱梁吊裝到位并澆筑混凝土。當混凝土澆筑完成并符合設(shè)計強度要求后，再進行S0 段上半段鋼箱梁的吊裝作業(yè)，且應(yīng)將臨時連接板分別設(shè)置于上下分段處，以便進行臨時固定安裝。當中墩S0 段鋼箱梁完成吊裝施工后，才能向東西兩側(cè)依次吊裝S1 至S6 段。其中，S1 段的橫向吊裝應(yīng)按照從南向北順序依次安裝就位。

6.4.4 鋼箱梁工地施焊

在該轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁的焊接施工中采取了同時多點施焊方式處理縱向焊縫，并根據(jù)縱向焊縫長度確定起焊點數(shù)量，起焊點間距則控制在4 m 左右。在對接鋼箱梁梁段頂和底板時應(yīng)在將底板焊接就位后再進行頂板的焊接作業(yè)，且應(yīng)通過二氧化碳氣體保護焊工藝處理頂?shù)装搴缚p，同時，將陶質(zhì)鋼襯貼墊在反面，以確保單面焊雙面成型。而在焊接U 形肋施工時則可以同時進行U 形肋嵌補段施工，先焊接對接縫，然后再焊接角焊縫。在焊接U 形肋時應(yīng)雜立焊部位焊接完畢后再進行平焊部位的施焊作業(yè)。U 形肋的嵌對接也應(yīng)選擇采用二氧化碳氣體保護焊工藝，反面鋼襯墊，單面焊雙面成型。在對加勁肋進行嵌補焊施工時，應(yīng)由先焊接對接加勁肋，然后，再焊接底板位置以及加勁肋的角焊縫。加勁肋的嵌對接也應(yīng)選擇二氧化碳氣體保護焊工藝進行施焊。

7 結(jié)語

在轉(zhuǎn)體橋施工過程中，應(yīng)結(jié)合轉(zhuǎn)體橋特點準確把握鋼箱梁制作要點，確保鋼箱梁制作加工質(zhì)量符合設(shè)計標準。同時，應(yīng)科學(xué)規(guī)劃鋼箱梁運輸路線，做好成品保護工作，并根據(jù)吊裝施工的實際需要合理配置吊具，提高鋼箱梁吊裝施工作業(yè)的規(guī)范性和標準化程度，保證轉(zhuǎn)體橋鋼箱梁吊裝施工的質(zhì)量安全。