花溪大學(xué)城人才路鋼箱梁分段吊裝受力分析與施工工藝研究

摘" 要：近年來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，國(guó)家出臺(tái)一系列新政策，為鋼箱梁行業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著鋼箱梁橋梁的建設(shè)，鋼箱梁施工技術(shù)不斷發(fā)展。鋼箱梁多為工廠預(yù)制，質(zhì)量高于現(xiàn)澆橋梁，受力體系明確且施工簡(jiǎn)單。采用分段吊裝法施工，適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、安全性好。鋼箱梁在復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用廣泛，有助于縮短工期，減少對(duì)交通的影響。該文以花溪大學(xué)城人才路工程為例，根據(jù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行節(jié)段劃分，分析施工過(guò)程中吊裝設(shè)備的參數(shù)和使用計(jì)劃，對(duì)吊具進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，并基于鋼箱梁吊裝施工工藝流程，提出科學(xué)的施工工藝。

關(guān)鍵詞：大跨度鋼箱梁；吊裝施工工藝；城市立交；受力分析；吊具

中圖分類號(hào)：U445.4" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）05-0151-04

Abstract： In recent years， with the development of China's economic strength and steel industry， the country has introduced a series of new policies， laying a solid foundation for the steel box girder industry. With the construction of steel box girder bridges， steel box girder construction technology continues to develop. Most of the steel box girders are prefabricated in factories and have higher quality than cast-in-place bridges. The stress system is clear and the construction is simple. The segmented hoisting method is adopted for construction， which has strong adaptability， high efficiency and good safety. Steel box girders are widely used in complex environments， helping to shorten construction periods and reduce the impact on traffic. Taking the Rencai Road Project of Huaxi University Town as an example， this paper divides the segments according to the structural characteristics of the steel box girder， analyzes the parameters and use plan of the hoisting equipment during the construction process， carries out structural calculations on the spreader， and proposes a scientific construction process based on the steel box girder hoisting construction process.

Keywords： long-span steel box girder; hoisting construction technology; urban overpass; force analysis; spreader

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，工程建筑行業(yè)的施工技術(shù)和工藝不斷優(yōu)化，城市交通進(jìn)入了現(xiàn)代化發(fā)展的新時(shí)代[1]。新建橋梁對(duì)施工進(jìn)度和條件的高要求推動(dòng)了箱梁結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。許多城市通過(guò)建設(shè)高架橋緩解了交通擁堵問(wèn)題[2]。城市高架橋不同于公路和鐵路橋梁，其受周邊建筑物和橋梁路線的影響，多為彎橋和坡橋。橋梁結(jié)構(gòu)可以分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)，其中下部結(jié)構(gòu)主要包括樁基礎(chǔ)、承臺(tái)和墩臺(tái)，上部結(jié)構(gòu)通常采用連續(xù)梁。一般來(lái)說(shuō)，板結(jié)構(gòu)橋梁外觀更美觀，適用于空間較小的橋梁；而空間較大的橋梁則多采用肋式或箱形結(jié)構(gòu)。鋼箱梁因其輕巧、強(qiáng)度高、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，在相同條件下能夠更好地發(fā)揮鋼板的承載能力，且自重較小、抗拉強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于橋梁工程[3]。

目前，我國(guó)鋼箱梁的施工方法主要有分段頂推法、懸臂拼裝法和分段吊裝法[4]。每種方法適用于不同施工環(huán)境[5]，各有優(yōu)缺點(diǎn)。鋼箱梁施工前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇適合的方法。分段吊裝法[6]是將鋼箱梁分成小節(jié)段，在工廠加工后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，用大型起重機(jī)械吊裝并焊接成整體的方法。分段吊裝法的優(yōu)點(diǎn)包括環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，能靈活處理施工難點(diǎn)，減少惡劣環(huán)境影響；施工效率高，鋼箱梁節(jié)段在工廠預(yù)加工后現(xiàn)場(chǎng)拼裝，操作簡(jiǎn)便，吊裝效率高；安全性高，減少吊裝過(guò)程中水平碰撞等安全隱患。

1" 工程概況

花溪大學(xué)城人才路工程位于貴安新區(qū)北部，起始于松柏路西端，向東延伸6.111 km。道路設(shè)計(jì)為城市次干路，東部為雙向六車道，西部為雙向四車道，連接多個(gè)村莊和14條城市道路，跨越南環(huán)高速公路，穿越環(huán)城鐵路和未來(lái)輕軌路線，最終連接花燕路。項(xiàng)目平面布置如圖1所示。

2" 總體部署

鋼箱梁各段在工廠制造完成并經(jīng)驗(yàn)收合格后，通過(guò)公路運(yùn)輸送達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。在梁體出廠前，項(xiàng)目組應(yīng)組織人員實(shí)地考察運(yùn)輸路線，特別關(guān)注車流量、車型、路線曲折度和坡度，以及限高限寬路段情況。同時(shí)，需與沿途交通管理部門和路政單位溝通，全面評(píng)估運(yùn)輸路線、時(shí)間及工具選擇，以確保各梁段安全、順利運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)。

鋼箱梁各段運(yùn)抵指定位置后，通過(guò)汽車吊按預(yù)定順序進(jìn)行吊裝，并進(jìn)行初步定位。在確保各段匹配精度達(dá)標(biāo)后，進(jìn)行縱向?qū)雍缚p工作，完成鋼箱梁節(jié)段的組裝。

在吊裝施工期間，道路將全封閉3 d。因此，需要提前辦理全封閉施工手續(xù)，并在施工期間安排足夠的專業(yè)人員進(jìn)行指揮。同時(shí)，還需準(zhǔn)備充足的防護(hù)用品，以確保施工的順利進(jìn)行和人員的安全。

3" 鋼箱梁節(jié)段劃分

3.1" 鋼箱梁節(jié)段劃分原則

花溪大學(xué)城人才路道路工程采用分段吊裝法進(jìn)行鋼箱梁吊裝施工。具體方法是先將鋼箱梁圖紙細(xì)化拆分，將大的鋼箱梁劃分為若干小節(jié)段，以便于制作、運(yùn)輸和吊裝。鋼箱梁節(jié)段從制作工廠運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行吊裝施工。

節(jié)段劃分需要合理，避免過(guò)小，以免增加現(xiàn)場(chǎng)工作量和施工難度。鋼箱梁節(jié)段的劃分應(yīng)遵循以下原則。

1）鋼箱梁節(jié)段與支點(diǎn)之間應(yīng)有一定距離，劃分位置應(yīng)在彎矩較小的部位。節(jié)段頂板、底板和腹板的接縫應(yīng)錯(cuò)開至少200 mm。

2）鋼箱梁吊裝對(duì)地質(zhì)條件和周邊環(huán)境有較大影響，需考慮節(jié)段重量。

3）吊車位置標(biāo)高與橋梁頂標(biāo)高差異較大，節(jié)段劃分應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)起吊和拼裝的難易程度，盡量避免大型起重設(shè)備的頻繁進(jìn)出場(chǎng)，以降低施工成本。

通過(guò)以上方法，確保鋼箱梁節(jié)段的吊裝施工順利進(jìn)行。

3.2" 鋼箱梁劃分布置

根據(jù)上述鋼箱梁劃分原則，深化研究主線橋鋼箱梁圖紙，最終確定節(jié)段劃分布置。

1）第一聯(lián)鋼箱梁中心長(zhǎng)度44.21 m，總重231.4 t，第一聯(lián)鋼箱梁各節(jié)段詳細(xì)劃分見表1。

表1" 第一聯(lián)鋼箱梁節(jié)段詳細(xì)劃分表

2）第二聯(lián)鋼箱梁中心長(zhǎng)度44.21 m，總重236.8 t，第二聯(lián)鋼箱梁各節(jié)段詳細(xì)劃分見表2。

3.3" 吊裝計(jì)劃

通過(guò)分析鋼箱梁橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將施工場(chǎng)地劃分為2個(gè)區(qū)段，分階段安裝鋼箱梁的各個(gè)節(jié)段。鋼箱梁在工廠完成制造加工，根據(jù)具體運(yùn)輸、場(chǎng)地情況及吊裝驗(yàn)算確定吊裝機(jī)械及作業(yè)半徑。

3.3.1" 第一聯(lián)鋼箱梁

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地的要求，吊裝作業(yè)的最大半徑限制為18 m，第一聯(lián)鋼箱梁節(jié)段的最大重量為59.45 t。根據(jù)項(xiàng)目中的汽車吊站位平面設(shè)置及吊機(jī)參數(shù)，第一聯(lián)的吊裝施工計(jì)劃將使用300 t的汽車吊進(jìn)行吊裝。汽車吊的站位位置位于高速公路車行道上。第一聯(lián)鋼箱梁的吊裝半徑見表3。

3.3.2" 第二聯(lián)鋼箱梁

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地的要求，吊裝作業(yè)的最大半徑限制為14 m，第二聯(lián)鋼箱梁節(jié)段的最大重量為59.61 t。根據(jù)項(xiàng)目中的汽車吊站位平面設(shè)置及吊機(jī)參數(shù)，第二聯(lián)的吊裝施工計(jì)劃將使用300 t的汽車吊進(jìn)行吊裝。汽車吊的站位位置位于高速公路車行道上。第二聯(lián)鋼箱梁的吊裝半徑見表4。

由于汽車吊站位及吊裝作業(yè)均處于高速公路范圍之內(nèi)。鋼箱梁節(jié)段在吊裝前，首先做好現(xiàn)場(chǎng)交通封閉工作，然后才能進(jìn)行鋼箱梁節(jié)段吊裝施工；鋼箱梁節(jié)段吊裝前，應(yīng)將汽車吊在指定的停放位置進(jìn)行試車，確保基地承載力、支腿長(zhǎng)度、主臂旋轉(zhuǎn)均不受周邊構(gòu)筑物影響。

對(duì)于可能影響吊裝的周邊建筑物、設(shè)施，必須與產(chǎn)權(quán)人進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，需要拆除影響較大的建筑物、設(shè)施，以確保施工順利進(jìn)行。

3.4" 吊具的選取與計(jì)算

3.4.1" 吊耳的選用

本項(xiàng)目中，吊耳采用厚度為25 mm的Q345B材料制作[7]。本工程的鋼箱梁部件采用4點(diǎn)吊方式。在實(shí)際設(shè)置吊耳時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)吊點(diǎn)位置應(yīng)選擇距離理論吊點(diǎn)最近的橫隔板處。橫向間距應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的中心確定，以確保在吊裝過(guò)程中構(gòu)件保持水平。吊耳的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示。

根據(jù)鋼箱梁節(jié)段詳細(xì)劃分表，最大的節(jié)段重量達(dá)到59.61 t。本次吊耳計(jì)算是基于最大重量59.61 t的鋼箱梁節(jié)段進(jìn)行的。根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》，對(duì)孔壁局部承壓的驗(yàn)算如式（1）所示。

3.4.3" 鋼箱梁吊裝順序

結(jié)合工程項(xiàng)目的特點(diǎn)以及鋼箱梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與起重設(shè)備參數(shù)，擬定鋼箱梁節(jié)段吊裝順序如下。

1）總體吊裝順序。吊裝順序從1號(hào)段開始，依次到3號(hào)段；從6號(hào)段開始，依次到4號(hào)段。在架設(shè)鋼箱梁節(jié)段前，需對(duì)臨時(shí)基礎(chǔ)進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，確保臨時(shí)基礎(chǔ)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，再將臨時(shí)支撐與基礎(chǔ)和梁連接，確保關(guān)鍵部件的牢固連接。

2）工序方面吊裝順序。先架設(shè)墩頂梁并臨時(shí)固定，然后將整體鋼箱梁吊裝至規(guī)定位置。鋼箱梁吊裝完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)線形進(jìn)行調(diào)整與焊接。在每跨吊裝過(guò)程中，根據(jù)工程實(shí)際施工情況可以靈活調(diào)整各鋼箱梁的吊裝順序。

3）臨時(shí)支架橫梁懸臂吊裝順序。橫梁懸臂吊裝順序原則上從外到內(nèi)，先墩頂梁，后中間段，再懸臂段。在鋼箱梁吊裝施工過(guò)程中，對(duì)完成吊裝的部分應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)焊接固定，并增加非懸臂梁的重量，以平衡懸臂端鋼箱梁的重量。待非懸臂梁與懸臂梁之間的重量達(dá)到平衡狀態(tài)后，再吊裝懸臂端段。

通過(guò)以上步驟，確保鋼箱梁吊裝施工的順利進(jìn)行，并達(dá)到預(yù)期的施工質(zhì)量和安全標(biāo)準(zhǔn)。吊裝過(guò)程如圖3所示。

3.4.4" 吊裝安全控制要點(diǎn)

在鋼箱梁橋架設(shè)前，測(cè)量人員應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況測(cè)量支架頂點(diǎn)的高度是否控制在預(yù)定的高度內(nèi)。由于吊裝環(huán)境較為復(fù)雜，測(cè)量點(diǎn)的選擇以及測(cè)量過(guò)程中的點(diǎn)位控制極具挑戰(zhàn)性。測(cè)量人員要選擇安全平整的位置，使用全站儀等專業(yè)設(shè)備，在主箱梁用起重設(shè)備吊起后，測(cè)量主箱梁的中心線和支架的中心線是否重疊。對(duì)支架的位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)支架位置發(fā)生變化，需要立刻停止吊裝作業(yè)。

在主箱梁外架設(shè)整機(jī)檢測(cè)時(shí)，借助穩(wěn)固的風(fēng)繩和鏈條校對(duì)箱梁在吊車操作過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)誤差應(yīng)及時(shí)修正。在鋼箱梁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)起重設(shè)備將鋼箱梁節(jié)段吊至臨時(shí)支架上，此時(shí)鋼箱梁表面會(huì)因自重而產(chǎn)生變形。為了有效控制鋼箱梁的施工安裝過(guò)程，在施工前要對(duì)鋼箱梁吊裝產(chǎn)生的安裝線形進(jìn)行計(jì)算，確保吊裝的安全和鋼箱梁節(jié)段的質(zhì)量。

在吊裝安裝過(guò)程中，如果線形發(fā)生變化，或者其他原因?qū)е落撓淞喊惭b過(guò)程中節(jié)段之間發(fā)生偏差，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整，防止誤差積累對(duì)成橋施工造成不可逆轉(zhuǎn)的影響，避免對(duì)合龍施工時(shí)產(chǎn)生重大影響。

在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算鋼箱梁的安裝線形時(shí)，需要考慮鋼箱梁節(jié)段兩端的高程預(yù)設(shè)預(yù)拱度，應(yīng)從施工工況位移變化值中減去這部分預(yù)拱度。此外，在鋼箱梁段制作過(guò)程中常采用“以直代曲”的方法，通過(guò)兩端的預(yù)拱度值插值計(jì)算得出節(jié)段中間部位的預(yù)拱度。通過(guò)預(yù)埋的安裝測(cè)點(diǎn)，在頂板中心點(diǎn)選擇位置，可以得到理論上在施工工況下的安裝線形。

在實(shí)際吊裝安裝時(shí)，按照幾何控制方案測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位上的應(yīng)變值，將實(shí)際測(cè)得的數(shù)值與理論分析所得的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比分析，可以利用這種方法有效控制誤差。通過(guò)上述措施和方法，確保鋼箱梁的安裝精度和施工質(zhì)量。

4" 結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹了花溪大學(xué)城人才路道路工程項(xiàng)目中鋼箱梁的概況。針對(duì)項(xiàng)目的特點(diǎn)和難點(diǎn)，從技術(shù)合理性、運(yùn)輸條件、吊裝難易程度及施工環(huán)境方面進(jìn)行綜合分析，以進(jìn)行鋼箱梁節(jié)段劃分。并根據(jù)鋼箱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及劃分方式，分析了施工過(guò)程中吊裝設(shè)備的參數(shù)和使用計(jì)劃。對(duì)吊具進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算。此外，文章還分析和總結(jié)了鋼箱梁吊裝施工的工藝流程，制定了科學(xué)的施工措施，以確保施工的順利進(jìn)行。

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