摘要：以蘇州中環(huán)高新區(qū)段五標(biāo)工程為背景，對(duì)大跨度曲線鋼箱梁施工計(jì)算分析、吊裝施工及施工過(guò)程中箱梁測(cè)量線形控制等進(jìn)行了深入研究，可為類(lèi)似工程施工提供經(jīng)驗(yàn)參考。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁；吊裝施工；線形控制

1 工程概況

蘇州中環(huán)快速路工程高新區(qū)段五標(biāo)段鋼箱梁位于G312和大同路交叉路口，上跨312國(guó)道，分為A匝道和F匝道，如圖1-1所示。每個(gè)匝道均為三跨連續(xù)鋼箱梁，跨徑組合分別為48+58+35m和39.5+59+34.5m。全橋均布置在曲線上，橋梁中心線半徑分別為101m 和180.5m，主墩墩頂設(shè)計(jì)高度最高達(dá)30.5m。鋼箱梁橫斷面采用單箱雙室，梁高2m，頂板寬14.5m，底板寬9.5m。頂板和底板均設(shè)置縱向U形加勁肋，腹板和橫隔板設(shè)置板式加勁肋。

圖1-1 橋梁整體布置圖

2 施工計(jì)算分析

根據(jù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件，采用整體吊裝施工方法進(jìn)行施工。先吊裝下層A匝道鋼箱梁各塊體，后吊裝上層F匝道鋼箱梁各塊體。吊裝各聯(lián)匝道時(shí)，先吊裝墩頂橫梁節(jié)段，后吊裝中間段各塊體。在跨中下方的312國(guó)道車(chē)流量較大，且暫時(shí)不能中斷交通，因此，先吊裝兩側(cè)邊跨鋼箱梁塊體，等312國(guó)道封閉交通后，再吊裝中間跨鋼箱梁塊體。吊裝中間跨鋼箱梁塊體時(shí)，在312國(guó)道上搭設(shè)臨時(shí)支架，采用橋面滿(mǎn)鋪H型鋼或工字鋼作為臨時(shí)支架基礎(chǔ)，以分散支架對(duì)312國(guó)道橋面產(chǎn)生的應(yīng)力。

由于本項(xiàng)目鋼箱梁塊大、體重，且吊裝高度很高，為了確保鋼箱梁吊裝施工過(guò)程安全穩(wěn)定、順利合攏，采用大型有限元軟Midas FEA V3.3.1建立三跨連續(xù)曲線鋼箱梁三維實(shí)體模型和臨時(shí)支架有限元模型，對(duì)鋼箱梁吊裝施工進(jìn)行全過(guò)程數(shù)值仿真計(jì)算分析。

2.1 鋼箱梁吊裝施工模擬

依據(jù)三跨連續(xù)鋼箱梁的施工流程示意圖，數(shù)值計(jì)算基本完全模擬了鋼箱梁吊裝施工全過(guò)程，施工階段模型如圖2-1和2-2所示。

圖2-1 施工過(guò)程數(shù)值計(jì)算模型

圖2-2 鋼管支架計(jì)算模型

2.2 計(jì)算結(jié)果

圖2-3 鋼箱梁豎向變形 圖2-4 鋼箱梁的Vonmises 應(yīng)力云圖

圖2-5 支撐反力設(shè)計(jì)值

圖2-6 鋼箱梁局部梁段Vonmises 應(yīng)力云圖

圖2-7 支架位移云圖

經(jīng)計(jì)算，各大節(jié)段鋼箱梁的豎向變位、Vonmises 應(yīng)力均滿(mǎn)足規(guī)范要求；

鋼管支架的最大豎向位移也滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.3 吊耳、鋼絲繩的選擇與計(jì)算

根據(jù)最大最重構(gòu)件吊裝位置選擇吊裝吊耳和鋼絲繩，本工程鋼箱梁節(jié)段最大重量為45.2噸。每個(gè)吊裝節(jié)段均在頂板上布置4個(gè)吊裝吊耳，單個(gè)吊裝節(jié)段重量為45.2t，考慮吊裝安全因素，實(shí)際單個(gè)吊耳承受豎向力為：F=45.2*1.5/4=17t。因此，選用20～30t的D型標(biāo)準(zhǔn)吊耳。

吊裝時(shí)采用4點(diǎn)吊裝（4根鋼絲繩相互獨(dú)立），每根鋼絲繩與吊裝物體的水平吊裝夾角需大于60o。

根據(jù)鋼絲繩安全系數(shù)，取值8；吊裝夾角為60度。

考慮鋼絲繩受力不均勻系數(shù)，取值0.85，得到：

。

根據(jù)吊耳設(shè)計(jì)規(guī)范GB8918-2006，選擇6*37系列鋼絲繩，

3 主要施工技術(shù)

3.1 鋼箱梁制造與運(yùn)輸

綜合考慮構(gòu)件工廠制作、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)吊裝等因素，本著盡可能將節(jié)段尺寸作大，減少高空拼接工作量等原則，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行節(jié)段劃分。為了安裝簡(jiǎn)便，永久支墩頂節(jié)段按3m、4.8m和5m制造。以結(jié)構(gòu)中心線為基準(zhǔn)，在水平面內(nèi)按水平投影線型徑向劃分，在豎直平面內(nèi)，基準(zhǔn)端按垂直于頂?shù)装暹M(jìn)行劃分梁段，非基準(zhǔn)端按施加預(yù)拱度后長(zhǎng)度劃分。分段接頭處的所有縱向、橫向構(gòu)件的連接焊縫，留出200mm不焊，待現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)再焊接。

鋼箱梁分段制造完成后，通過(guò)80噸斯太爾平板車(chē)運(yùn)輸至工地。

3.2 鋼箱梁吊裝

鋼箱梁運(yùn)輸至工地后，采用圖3-1所示的中聯(lián)QUY350履帶吊進(jìn)行吊裝。

圖3-1 中聯(lián)QUY350履帶吊

鋼箱梁吊裝采用四點(diǎn)起吊，吊耳由生產(chǎn)廠家在鋼箱梁制造時(shí)焊接。吊裝后的鋼箱梁節(jié)段通過(guò)塊頭轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行粗調(diào)整和千斤頂與與雙向滑塊組成的整體模塊進(jìn)行微調(diào)整，節(jié)段梁體固定后，再進(jìn)行鋼箱梁對(duì)接焊接。

（1）節(jié)段塊體提升

鋼箱梁節(jié)段運(yùn)輸至吊裝位置，吊車(chē)就位后，根據(jù)每個(gè)塊體的工況位置，將吊車(chē)扒桿變幅至實(shí)際安裝姿態(tài)，為確保整個(gè)提升過(guò)程中的安全間隙，扒桿的變幅量不超過(guò)最不利工況時(shí)的設(shè)置。連接吊車(chē)吊鉤與吊點(diǎn)，并調(diào)勻每個(gè)吊點(diǎn)的鋼絲繩，使得每個(gè)吊點(diǎn)及每根鋼絲繩受力基本均勻，然后開(kāi)始緩慢提升。當(dāng)塊體脫離運(yùn)梁車(chē)10cm左右時(shí)，持荷10分鐘，對(duì)吊車(chē)、吊點(diǎn)等作一次全面檢查，一切正常后進(jìn)行連續(xù)提升。提升過(guò)程中跟蹤塊體提升狀態(tài)，確保塊體水平，保證吊裝的安全。

（2）吊裝就位與調(diào)整

塊體吊裝時(shí)，以橋梁中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行鋼箱梁的粗定位。粗定位時(shí)，吊裝設(shè)備保持吊裝狀態(tài)，通過(guò)人員調(diào)節(jié)塊體轉(zhuǎn)動(dòng)，將箱梁上標(biāo)記的中心線基準(zhǔn)線與橋位現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)測(cè)量確立的橋位中心線進(jìn)行對(duì)齊，粗定位精度要求達(dá)到40mm以?xún)?nèi)。

粗定位后采用千斤頂與雙向滑塊組成的整體模塊進(jìn)行微調(diào)。

采用4個(gè)螺旋千斤頂將鋼箱梁微微頂起（約30mm），然后通過(guò)手拉葫蘆移動(dòng)千斤頂下部的雙向滑塊，以實(shí)現(xiàn)梁段的縱橫向移動(dòng)。豎向調(diào)整時(shí)，用螺旋千斤頂將鋼箱梁頂起，通過(guò)調(diào)整鋼墩的高度將梁段頂起或落下，每次約10～20mm，反復(fù)此過(guò)程，直至達(dá)到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的要求。

（3）節(jié)段對(duì)接焊接

鋼箱梁節(jié)段縱向線型和豎向線型調(diào)整后，按照腹板→頂板→底板的順序進(jìn)行對(duì)接縫的碼平，然后再進(jìn)行焊接。碼平時(shí)宜先碼平箱口剛性較大的拐角部位，然后固定中間，采用定位板和火焰矯正的方法進(jìn)行局部調(diào)整，保證對(duì)接縫板面錯(cuò)位不大于1.0mm。

4 鋼箱梁線型控制

為了控制鋼箱梁線型，先測(cè)量確定支撐胎架的位置標(biāo)高，然后在胎架上放置沙袋進(jìn)行試壓，消除空隙；根據(jù)設(shè)計(jì)橋面曲線確定鋼箱梁節(jié)段安裝的平面位置，根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)供度及豎曲線確定各個(gè)支撐點(diǎn)的高程，橋梁段安裝到位后，對(duì)胎架的沉降進(jìn)行監(jiān)控，防止出現(xiàn)大的豎向位移；對(duì)接焊接過(guò)程中，對(duì)于橋段的平曲位置（主要是焊接收縮）進(jìn)行監(jiān)控，以便于及時(shí)調(diào)整焊接工藝；卸載時(shí)測(cè)量橋梁每個(gè)支點(diǎn)位置的卸載高度變化及各個(gè)控制點(diǎn)的標(biāo)高變化。

為了消除溫度對(duì)線型測(cè)量結(jié)果的影響，盡量選擇溫度變化小的時(shí)段進(jìn)行測(cè)量。對(duì)鋼箱梁高程起控制作用的工序測(cè)量，均選擇在溫度較均勻的凌晨進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)有限元數(shù)值計(jì)算和合理的施工方案，實(shí)現(xiàn)了高墩大跨度曲線鋼箱梁整體施工安裝，提出了曲線鋼箱梁吊裝施工線型控制技術(shù)，可為類(lèi)似鋼箱梁的施工安裝提供參考。

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