鋼板疊合梁免支架整體吊裝在高速公路跨線橋施工中的應(yīng)用

摘要：針對傳統(tǒng)鋼板疊合梁結(jié)構(gòu)施工方法需增加臨時支墩、人工高空焊接作業(yè)、橋梁耐久性不高等缺點，文章提出一種鋼板疊合梁免支架整體吊裝技術(shù)。該技術(shù)采用地面拼裝焊接技術(shù)，無須設(shè)置臨時支墩，降低了安全風險，保證了焊接質(zhì)量，提高了橋梁的耐久性，節(jié)省了臨時支墩材料成本及人工費用等。通過多個工程應(yīng)用，驗證了該技術(shù)的實施效果，具有較大的推廣價值。

關(guān)鍵詞：天橋；鋼板疊合梁；整體吊裝；免支架

中圖分類號：U448.17? 文獻標識碼：A

文章編號：1673-4974（2024）04-0160-04

0 引言

隨著我國高速公路網(wǎng)建設(shè)步伐不斷加快，涉及改擴建的工程建設(shè)規(guī)模也逐步擴大，常用的混凝土梁橋無法滿足高速公路跨線橋快速施工的要求，因此誕生了新型的鋼板疊合梁結(jié)構(gòu)，鋼板疊合梁在受力條件、耐久性、用鋼量等多方面具有較大的優(yōu)點。

由于鋼板疊合梁結(jié)構(gòu)是新型的鋼混結(jié)構(gòu)，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，與之相關(guān)的施工技術(shù)研究較少?，F(xiàn)有技術(shù)通常是采用搭設(shè)臨時支墩的方式，將整段鋼板疊合梁分割為若干段，采用吊車將分段的梁體吊裝至臨時支墩上，由作業(yè)人員在臨時支墩上進行梁體的拼裝焊接。傳統(tǒng)做法不可避免地增加了臨時支墩的材料成本，且搭設(shè)臨時支墩增加了施工時間；在臨時支墩上焊接梁段，存在較大的高空作業(yè)風險，高空焊接作業(yè)焊縫的質(zhì)量難以保證，造成橋梁的耐久性下降。為此，本文提出一種鋼板疊合梁免支架整體吊裝工法，并進行了應(yīng)用分析。

1 鋼板疊合梁免支架整體吊裝的特點

該工法與傳統(tǒng)的高速公路改擴建跨線鋼板疊合梁天橋鋼主梁分段吊裝施工比較，有以下特點：

（1）高速公路跨線天橋鋼主梁采用地面拼裝焊接技術(shù)，相比傳統(tǒng)鋼主梁分段吊裝減少了大量的高空作業(yè)，降低了安全風險，保證了焊接質(zhì)量，提高了橋梁的耐久性。

（2）高速公路跨線天橋鋼主梁采用整體吊裝施工，相比傳統(tǒng)工法無須設(shè)置臨時支墩，不占用高速公路路面，因此可以減少交通導(dǎo)改，大大緩解舊路的交通通行壓力，保障行車安全。

（3）高速公路跨線天橋鋼主梁整體吊裝施工，無須搭設(shè)臨時支墩，減少了工作量，縮短了工期，同時節(jié)省了臨時支墩材料成本、人工費、機械費等。

2 鋼板疊合梁免支架整體吊裝的適用范圍

鋼板疊合梁天橋吊裝施工工法適用于鋼主梁長度≤35 m的各等級公路跨線鋼板疊合梁天橋，尤其對于高速公路改擴建跨線天橋施工更為適用。

3 鋼板疊合梁免支架整體吊裝的工藝流程

鋼板疊合梁天橋在鋼結(jié)構(gòu)加工廠完成制作，鋼主梁分三段運輸，鋼面板分塊運輸。運至現(xiàn)場后，鋼主梁在胎架上完成拼裝與焊接，然后進行鋼主梁整體吊裝。鋼主梁完成吊裝后，安裝跨中橫梁、端橫梁，提高整體橫向穩(wěn)定性。鋼主梁、跨中橫梁、端橫梁完成吊裝后，沿一個方向安裝鋼面板，最后進行鋼面板與鋼主梁、鋼面板與鋼面板之間的焊接，即完成鋼板疊合梁天橋吊裝施工。見下頁圖1。

4 鋼板疊合梁免支架整體吊裝的施工操作要點

4.1 鋼板疊合梁進場

鋼板疊合梁天橋構(gòu)件分鋼主梁運輸、鋼面板運輸，鋼主梁節(jié)段劃分為“B+A+B”三段（A段16 m、B段9.48 m），設(shè)計分段原因如下：

（1）運輸能力限制。依據(jù)交通部《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》總則中要求，車貨總長度＞18.1 m為超限，故A段長度劃分＜18.1 m。

（2）運輸線路限制。鋼板疊合梁的生產(chǎn)加工在廣西崇左市扶綏縣，鋼梁從加工廠運輸至項目施工現(xiàn)場需經(jīng)過322省道、210國道，存在急轉(zhuǎn)彎路段，故鋼梁長度不宜過大。

（3）結(jié)構(gòu)受力因素。鋼主梁跨中彎矩最大，因此環(huán)向焊縫應(yīng)避開鋼主梁幾何中點處。具體如下頁圖2所示。8.5 m型號天橋鋼面板尺寸為8.5 m×1.8 m。12.0 m型號天橋鋼面板沿縱向每隔1.8 m劃分，沿橫向分兩段，每塊鋼面板尺寸為6.0 m×1.8 m。

4.2 盆式支座安裝

盆式支座的頂板與鋼主梁底部墊板應(yīng)對稱、間斷焊接，并防止溫度過高對改性聚四氟乙烯板和不銹鋼冷軋鋼板的影響。盆式支座的底板采用錨固螺栓栓接在墊石頂面的預(yù)埋鋼板上，安裝錨固螺栓時，其外露螺桿的高度不得大于螺母的厚度。錨固螺栓和焊接部位均應(yīng)作防腐處理。

[=XQS（]鋼板疊合梁免支架整體吊裝在高速公路跨線橋施工中的應(yīng)用/管繼煒

4.3 鋼主梁拼裝焊接

將鋼主梁分三段運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，經(jīng)檢驗合格后，在改擴建拼寬路段水穩(wěn)底基層上搭設(shè)胎架，進行試拼裝，試拼后進行焊接，將三段鋼主梁焊接成整體。焊接完成24 h后進行焊縫質(zhì)量檢測。

4.4 鋼主梁吊點設(shè)置

天橋鋼主梁長度為34.96 m，查閱《路橋施工計算手冊》，不考慮吊索對構(gòu)件的影響，考慮到實際吊裝過程中吊索水平分力的影響，吊點值稍調(diào)大，取10.5 m，如圖3所示。

4.5 鋼主梁整體起吊受力驗算

利用Midas Civil軟件對鋼主梁起吊過程進行驗算，驗算結(jié)果如圖4所示。

經(jīng)驗算鋼主梁起吊過程中最大組合應(yīng)力為95.6 MPa，＜345 MPa，吊裝滿足要求。

4.6 鋼主梁整體起吊施工

鋼主梁分為B+A+B三段，現(xiàn)場拼裝焊接后進行整體吊裝，無須設(shè)臨時支架，鋼主梁下緣板寬1 m，具有自穩(wěn)能力，可直接放置在橋臺及橋墩的盆式支座上，無須臨時加固措施。

鋼主梁吊裝采用單臺汽車吊整體起吊的方式，原因如下：

（1）施工作業(yè)空間限制。鋼主梁分段運輸至施工現(xiàn)場后，吊放在拼寬段進行拼裝焊接，160T吊車吊擺放在舊路面，因此高速公路改擴建工況下難以提供兩臺吊車同時起吊的作業(yè)空間。

（2）鋼主梁結(jié)構(gòu)形式長且高。鋼主梁長34.96 m、高1.7 m，鋼板疊合梁跨線天橋?qū)僭谂f梁式天橋旁位新建，新舊天橋水平距離較近（其中三貢嶺新舊天橋凈距7 m），鋼主梁需沿道路縱向起吊，然后在空中完成旋轉(zhuǎn)，故此工況下難以提供兩臺吊車同時起吊的作業(yè)空間。

（3）鋼主梁整體起吊，施工高效。鋼主梁整體吊裝施工，將鋼主梁在地面完成焊接，焊接難度小，避免了分段吊裝鋼主梁在臨時墩支撐上進行的仰焊焊接。同時，鋼主梁整體起吊，節(jié)約吊裝時間，施工高效。

（4）減少導(dǎo)改，保障行車安全。項目屬于高速公路改擴建工程，且要求邊通車邊施工，所以跨線天橋的施工方式需要高效、減少交通導(dǎo)改。交通導(dǎo)改即由原來的雙向四車道通行變?yōu)閱畏鶈诬嚨佬旭?，極易造成高速交通擁堵，夜間行車安全事故率較高。鋼主梁整體起吊可以有效減少交通導(dǎo)改次數(shù)，大大緩解了舊路的交通通行壓力，保障行車安全。

（5）節(jié)約資源、節(jié)省成本。高速公路改擴建跨線天橋鋼主梁整體起吊，減少了安裝臨時支墩造成的鋼材、人工、混凝土等資源的消耗，達到了“綠色環(huán)保，節(jié)能減排”的目標。

結(jié)合工程實際情況，鋼主梁吊裝采用160 T汽車吊。鋼主梁整體吊裝時吊車各工作參數(shù)為：起吊高度為16 m，工作半徑12 m，主臂長度為22.4 m，最大起重量≥40 t（鋼主梁重26.78 t，1.5安全系數(shù)），全配重且支腿全開寬度為8.5 m，經(jīng)對比160 T汽車吊工作性能參數(shù)表，160 T汽車吊全配重吊裝作業(yè)，能夠滿足鋼主梁整體吊裝要求。

4.6.1 鋼主梁存放及試吊

構(gòu)件縱向與道路平行，構(gòu)件的中心和吊車轉(zhuǎn)盤中心橫向間距約為6.5 m，汽車吊斜擺放在舊高速路上，且車輛尾部朝向鋼主梁吊裝位置，汽車吊轉(zhuǎn)盤中心距鋼主梁（設(shè)計位置）中心線距離約為7.0 m，以保證在10 m范圍內(nèi)完成吊裝作業(yè)，吊車擺放位置如圖5所示。

鋼主梁位置擺放完成及吊車就位以后，開始進行鋼主梁試吊工作。吊車試吊狀態(tài)如圖6所示。

4.6.2 鋼主梁起吊及空中旋轉(zhuǎn)

改擴建工況下，新建天橋、舊天橋平面位置距離大小不一，新舊橋最大距離為34 m，最小距離為6 m。當距離小時，鋼主梁平行于道路存放，鋼主梁前端部分伸進舊天橋下方。因此，鋼主梁平行道路起吊，當鋼主梁上翼緣板起吊至接近舊天橋橋面底部時，停止起吊，起吊過程如圖7所示。

一旦發(fā)現(xiàn)有碰撞的跡象，應(yīng)立即停止施工，排除安全隱患后方可繼續(xù)施工，鋼主梁空中轉(zhuǎn)體如圖8所示。

4.6.3 鋼主梁準備落位

當鋼主梁移至就位上空時，吊車停止移動，準備就位平衡，再變化工作幅度來對準就位，嚴防磕碰中墩及橋臺［1］。如圖9所示。

4.6.4 鋼主梁線型控制完成吊裝

吊裝前，在橋墩、橋臺永久支點及鋼板梁上設(shè)置控制點和線，鋼板梁安裝時，中線和縱向距離通過預(yù)先在橋墩、橋臺上設(shè)的控制點和線與鋼板梁上設(shè)置的控制點和線相對應(yīng)來控制，同時用測量儀器同步進行監(jiān)控［2］。鋼主梁整體起吊如圖10所示。

4.6.5 鋼主梁與盆式支座連接

按照設(shè)計要求，鋼板疊合梁天橋采用常溫型盆式支座GPZ（2009）系列產(chǎn)品，鋼主梁吊裝就位后測量校核無誤后與盆式支座點焊臨時固結(jié)。鋼板疊合梁吊裝完成經(jīng)測量校核無誤后，鋼主梁支座墊板與盆式支座滿焊連接，如圖11所示。

4.7 橫梁施工

鋼主梁完成吊裝后采用兩種方式進行橫向連接：（1）端橫梁與鋼主梁熔透焊接，如下頁圖12所示，連接時起重機起吊端橫梁與鋼主梁對接，對接后先點焊固位，再進行滿焊固定；（2）跨中橫梁（每7 m一道小工字鋼）與鋼主梁通過高強度螺栓連接，如下頁圖13所示，跨中橫梁是由三段工字鋼通過腹板連接板、高強螺栓連接組成，先地面上完成拼裝，然后吊至設(shè)計位置，如下頁圖14所示?？缰袡M梁吊裝時，受風因素影響大，空中擺幅比較大，與鋼主梁對接不易。因此，在鋼主梁上焊接跨中橫梁臨時固定裝置，可實現(xiàn)栓接橫梁快速、準確落至設(shè)計位置，完成與鋼主梁的焊接?？缰袡M梁與鋼主梁焊接完成后，工人將安全帶掛在栓釘上，站立在鋼主梁下翼緣板進行高強螺栓的初擰、復(fù)擰、終擰。

4.8 鋼面板吊裝

（1）當鋼面板移至就位上空時，吊車停止移動，準備就位平衡，再變化工作幅度來對準就位，嚴防磕碰中墩、橋臺及鋼主梁。

（2）鋼面板分塊：結(jié)合設(shè)計圖紙要求、鋼面板加工原材料長度大小，8.5 m型號天橋鋼面板沿縱向每隔1.8 m劃分，每塊鋼面板尺寸8.5 m×1.8 m。如圖15所示。

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圖15 8.5 m鋼面板橫斷面圖（cm）

結(jié)合設(shè)計圖紙要求及鋼面板加工原材料長度大小，12.0 m型號天橋鋼面板沿縱向每隔1.8 m劃分，沿橫向分兩段，每塊鋼面板尺寸6.0 m×1.8 m，如圖16所示。

（3）鋼面板吊點設(shè)置：利用鋼面板橫向剪力鍵孔作為吊點進行吊裝。鋼面板橫向剪力鍵、吊裝示意如圖17、圖18所示。

5 應(yīng)用效果

蘭海高速公路欽北改擴建工程№1標段東場天橋、高灘天橋、三貢嶺天橋老村天橋、高領(lǐng)垌天橋、飯包塘天橋、中間坪天橋、垌尾天橋、沙瑯天橋、遷安天橋等跨線天

橋均采用了免支架整體吊裝工藝，提高了工作效率，成功快速完成了鋼板疊合梁天橋的施工，縮短工期、節(jié)約成本、安全可行，滿足“綠色環(huán)保、節(jié)能減排”的施工要求，具有推廣價值。

6 結(jié)語

高速公路跨線天橋鋼主梁整體吊裝施工，無須設(shè)置臨時墩支撐，節(jié)約成本。將鋼主梁在地面完成焊接，焊接難度小、快速高效，避免了分段吊裝鋼主梁在臨時墩支撐上進行的仰焊焊接。減少了安裝臨時支墩造成的鋼材、人工、混凝土等資源的消耗。交通導(dǎo)改次數(shù)減少，涉路施工用時短，大大緩解舊路的交通通行壓力，保障行車安全。

綜上，在高速公路跨線天橋施工中，鋼板疊合梁采用免支架整體吊裝的方法，在安全、質(zhì)量、進度、成本等多方面都取得了積極的效果，為今后同類橋梁施工提供了較高的參考價值。

參考文獻

［1］蔣光偉.跨高速公路的鋼箱梁吊裝施工工藝［J］.交通世界，2020（26）：117-118.

［2］彭清江.巴中市麻柳灣大橋鋼-混凝土組合連續(xù)梁施工關(guān)鍵技術(shù)淺析［J］.四川建筑，2015，35（4）：173-176.

作者簡介：管繼煒（1993—），助理工程師，主要從事公路水運工程安全管理工作。