王振龍，梁永益，劉偉文，蓋圣巍

(1.廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司汕揭分公司，廣東 廣州　510635；2.中鐵十二局集團(tuán)有限公司，山西 太原　030000)

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汕揭高速上跨汕汾高速鋼箱梁吊裝施工技術(shù)

王振龍1，梁永益1，劉偉文1，蓋圣巍2

(1.廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司汕揭分公司，廣東 廣州510635；2.中鐵十二局集團(tuán)有限公司，山西 太原030000)

摘要：以汕揭高速公路上跨汕汾高速公路鋼箱梁吊裝為例，分析了本鋼箱梁吊裝的特點(diǎn)和難點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)情況，對吊車支腿的支點(diǎn)基礎(chǔ)以及卸扣、焊縫、吊耳、鋼絲繩進(jìn)行了詳細(xì)的承載力驗(yàn)算；根據(jù)鋼箱梁的重量，選用260 t和500 t吊車組拼、吊裝鋼箱梁，采用現(xiàn)場組拼，整體吊裝的施工工藝，節(jié)省時(shí)間，減小了交通壓力，為以后上跨高速公路鋼箱梁吊裝提供了參考。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁；吊裝；組拼；焊縫

1工程概況

汕揭高速公路上跨汕汾高速公路MF和SM匝道采用連續(xù)梁+鋼-混組合梁形式， MF 匝道橋14#～15#墩跨徑36 m，平曲線半徑120 m，橋?qū)?0.5 m，橫坡6%，橫向按3 片梁布置，主梁梁高采用全橋等高1.681 m(箱室內(nèi)中心高度)，單梁箱室內(nèi)寬1.7 m，梁間距3.2 m，梁高與跨徑比值為1/21.42；1#～3#梁長分別為37.248 m、36.283 m、35.319 m；SM 匝道橋25#～26#墩跨徑41 m，平曲線半徑300 m，橋?qū)?2 m，橫坡5%，橫向按4 片梁布置，主梁梁高采用全橋等高1.8675 m(箱室內(nèi)中心高度)，單梁箱室內(nèi)寬1.5 m，梁間距2.9 m, 梁高與跨徑比值為1/21.95；1#～4#梁長分別為42.277 m、41.86 m、41.444 m、41.026 m，每片梁分3個(gè)梁段。單梁斷面為混凝土頂板+槽型鋼箱組合，按直梁設(shè)置，利用橋面板懸臂變寬適應(yīng)路線曲線,箱梁橋面橫坡由腹板高度及箱梁放置高度調(diào)整，底板保持水平，頂板橫向設(shè)置橫坡同路線橫坡，鋼箱上翼板采用焊釘剪力鍵與橋面混凝土澆筑成整體，形成鋼-混凝土組合梁。

鋼箱梁采用工廠制作，現(xiàn)場組拼和吊裝的方式，確保鋼箱梁安全、精確、快速的吊裝是本工程的難點(diǎn)之一，圍繞鋼箱梁吊裝前的特點(diǎn)、準(zhǔn)備工作、吊裝過程的協(xié)調(diào)、吊機(jī)的選擇、主要部件承載力的驗(yàn)算等展開了論述。

2鋼箱梁吊裝施工特點(diǎn)

(1)為確保汕汾高速公路的正常運(yùn)營，吊裝方案需經(jīng)過專家審議通過方可實(shí)施，在吊裝的過程中需要得到路政、交警、消防、急救等各部門的配合和支持。

(2)經(jīng)查詢汕汾高速公路不同時(shí)間段的車流量，確定在每日車流量最小的時(shí)段進(jìn)行吊裝，因此必須每日周密安排現(xiàn)場準(zhǔn)備、道路運(yùn)輸、試吊、起吊等各道工序，嚴(yán)格在封路的時(shí)間段內(nèi)完成。

(3)為確保汕汾高速公路的正常運(yùn)營，上跨汕汾的兩處匝道采用搭建防護(hù)棚和防拋網(wǎng) ，并咨詢了路政、交警的意見。

(4)工程所在地為沉積平原，軟基深且厚，為確保吊機(jī)基礎(chǔ)的穩(wěn)定，必須編制吊點(diǎn)地基專項(xiàng)處理方案并經(jīng)設(shè)計(jì)院驗(yàn)算后方可實(shí)施。

3鋼箱梁吊裝準(zhǔn)備工作

3.1鋼箱梁吊裝方案編制原則

汕揭高速上跨汕汾高速公路鋼-混凝土結(jié)合梁分段及吊裝方案編制的總體原則為：必須保證結(jié)構(gòu)在吊裝、運(yùn)輸、以后使用過程中的穩(wěn)定性和不發(fā)生永久變形；能保持或及時(shí)校正結(jié)構(gòu)的預(yù)拱度、平面位置以及胎架、支架等的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性；編制詳細(xì)的施工組織方案，包括交通組織、安全應(yīng)急演練、施工防護(hù)和圍蔽等；滿足單體結(jié)構(gòu)分段一次跨越汕汾高速公路。

汕揭高速公路兩處上跨汕汾高速鋼箱梁根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙分為21個(gè)節(jié)段，所有節(jié)段在廠家焊接、拼裝，節(jié)段參數(shù)見表1。

3.2吊裝機(jī)械準(zhǔn)備

鋼箱梁梁段成品廠加工分三段運(yùn)輸?shù)綐蛭滑F(xiàn)場，分別在MF15#～16#跨現(xiàn)澆梁橋面和SM26#～27#預(yù)制梁跨橋面做拼裝場地，使用一臺260 t汽車吊進(jìn)行卸車、吊移拼裝。組拼前，做好拼裝胎架，胎架平面位置及高程按設(shè)計(jì)要求布置，在胎架上組拼及試拼。根據(jù)吊重載荷和場地特點(diǎn)選用一臺500 t汽車吊架設(shè)。

表1　鋼箱梁節(jié)段參數(shù)

3.3鋼箱梁吊裝地基處理及驗(yàn)算

由于工程所在地地處沖擊平原，軟基深且厚，平均軟基約30 m，為保證吊車支點(diǎn)的穩(wěn)定性，吊車支腿鋼板面積2.5×2.5 m，下鋪 400×450×3 cm鋼板，下面換填1.5 m磚渣，機(jī)械夯實(shí)。承載力計(jì)算過程如下。

(1)荷載沖擊系數(shù)按1.4取值。

(2)單支腿最大受力分析，36 m鋼箱梁吊裝時(shí)約1 300 kN，41 m鋼箱梁吊裝時(shí)約1 500 kN (吊車自重96 t、配重160 t，36 m梁最重35.9 t，41 m梁最重43 t)。

(3)地基承載力驗(yàn)算。

吊車支腿處換填1.5 m磚渣，機(jī)械夯實(shí)后經(jīng)現(xiàn)場檢測試驗(yàn)，1.5 m深處地基容許承載力約140 kPa。吊車支腿按300角擴(kuò)散至1.5 m時(shí)的地基承載力：A=(2.5+1.5×tan30×2)2=17.9 m2

σ1=P/A=1 300×1.4/17.9=101.7 kPa<140 kPa

σ2=P/A=1 500×1.4/17.9=117.3 kPa<140 kPa

經(jīng)測算地基承載力滿足要求。

4卸扣、焊縫、吊耳、鋼絲繩承載力計(jì)算

吊點(diǎn)設(shè)置焊接在鋼箱梁廠實(shí)施完成。 吊點(diǎn)，在每段、每榀鋼箱粱上板面對稱設(shè)置4個(gè)吊耳，焊接在鋼箱粱翼緣板上。

為了提高吊裝的安全系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)院的計(jì)算和建議，對吊點(diǎn)的位置及吊耳的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行以下調(diào)整：吊耳板厚調(diào)整為25 mm，吊耳與翼緣板焊接的長度易調(diào)整為250 mm以上，相應(yīng)的上圓環(huán)板寬度易加大至80 mm；縱向吊耳的間距24 m，可以調(diào)整為20 m，驗(yàn)算過程如下。

(1)根據(jù)GB559-87規(guī)范要求，選用25 t卸扣，實(shí)際載荷為13.9 t，滿足安全要求。

(2)焊縫應(yīng)力計(jì)算。

底部焊縫長500 mm，焊高10 mm。焊縫面積A=500×10/2=2 500 mm2。

焊條使用E50系列屈服應(yīng)力fy=390 MPa,許用應(yīng)力[fy]=fy/1.33=293 MPa，許用剪應(yīng)力[ft]=0.6[fy]=175.8 MPa。

焊縫受正拉力P=13.9 t≈139 000 N

剪力Pτ=P×tan(90°-69°)=139 000×tan21°=53 357 N

正應(yīng)力σ=P/A=139 000/2 500=55.6 MPa<[fy]=293 MPa

剪應(yīng)力τ=Pτ/A=53 357/2 500=21.34 MPa<[ft]=175.8 MPa

焊縫計(jì)算校核安全。

(3)吊耳剪力驗(yàn)算。

吊耳選用Q345鋼材，容許剪應(yīng)力[ft]=120 MPa.上圓弧最大剪應(yīng)力τ=P0/A=197 000/50/25/2=78.8 MPa<[ft]=120 MPa。滿足安全要求。

(4) 鋼絲繩承載力驗(yàn)算。

鋼繩選用60.5 mm鋼繩扣，單根能力252 t，每根鋼絲繩長為28 m，卸扣選用25 t。

鋼箱梁最大重量42.89 t，4個(gè)吊點(diǎn)每個(gè)豎向受力p=42.89×1.3/4=13.9 t，鋼絲繩與平面夾角69°，單根鋼絲繩受力p0=13.9/sin69°=14.9 t，吊裝用鋼絲繩為纖維芯6×37Φ45，破斷拉力為98 t，安全系數(shù)98/14.9=6.6。滿足安全要求。

4鋼箱梁現(xiàn)場吊裝

4.1吊裝時(shí)間安排

(1)預(yù)計(jì)鋼箱梁現(xiàn)場組拼時(shí)間，提前通知汕汾高速路政及交警，并通過媒體發(fā)布公告，采用間歇性全幅封閉交通。吊裝作業(yè)安排在白天。

(2)先架設(shè)MF匝道36 m鋼箱梁，吊裝時(shí)，待第一片箱梁吊離胎架后，通知路政、交警封閉交通，鋼箱梁安裝粗略定位并做好臨時(shí)支撐后，放行交通，時(shí)長約30 min；然后再做第二片梁的吊裝準(zhǔn)備工作，吊裝時(shí)再封閉交通。

(3)MF匝道36 m鋼箱梁架設(shè)完成后，吊車轉(zhuǎn)場；轉(zhuǎn)場時(shí)間約2 d，然后再吊裝SM匝道41 m鋼箱梁，方法同36 m鋼箱梁。

4.2鋼箱梁組拼及吊裝

鋼梁架設(shè)擬分兩個(gè)階段完成。第一階段先完成MF匝道橋36 m鋼梁架設(shè)，第二階段完成SM匝道橋41 m鋼梁架設(shè)。由于兩階段鋼箱梁組拼、吊裝流程基本一樣，僅介紹SM匝道鋼箱梁吊裝。

(1)SM匝道橋現(xiàn)場梁段組拼

SM匝道橋25#～26#墩跨徑41 m，組拼四聯(lián)鋼箱梁(1#、2#、3#、4#)跨架汕汾高速公路,SM匝道梁段自成品廠加工分三段運(yùn)輸?shù)綐蛭滑F(xiàn)場，在26#～27#預(yù)制梁跨橋面做拼裝場地，使用一臺260 t汽車吊進(jìn)行卸車、吊移拼裝；考慮到鋼箱梁自重和吊車幅長，結(jié)合吊車起重參數(shù)，按照先組拼1#、2#梁安裝就位后，再組拼3#、4#梁安裝就位。組拼前，做好拼裝胎架，胎架平面位置及高程按設(shè)計(jì)要求布置，在胎架上組拼及試拼。

(2)現(xiàn)場鋼箱梁架設(shè)

SM 匝道橋安裝4榀/41 m鋼箱梁(1#、2#、3#、4#)跨架汕汾高速公路。每榀鋼箱梁重量41.68～43.43 t；吊臂幅長在26 m范圍；根據(jù)吊重載荷和場地特點(diǎn)選用一臺500 t汽車吊架設(shè)。

5結(jié)語

汕揭高速公路上跨汕汾高速2處鋼箱梁組拼和吊裝在各方的配合和支持下，通過精心的交通組織，合理的組織施工、嚴(yán)格的吊裝工藝控制和有力的安全保證措施，于2014年10月29日安全吊裝完畢，通過本工程鋼箱梁的吊裝作業(yè)，得出以下心得和體會。

(1) 本工程鋼箱梁吊裝的難點(diǎn)是保證既有高速公路正常運(yùn)營的前提下安全、精確、快速的吊裝鋼箱梁。

(2) 工程所在地處于沖擊平原，軟基深且厚，吊車支點(diǎn)的地基承載力必須滿足要求，在吊裝的過程中必須實(shí)時(shí)監(jiān)測支腿沉降情況。

(3) 因地制宜，根據(jù)鋼箱梁的重量，綜合考慮機(jī)械設(shè)備的可行性和可靠性。吊裝施工準(zhǔn)備

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收稿日期：2015-10-07

作者簡介：王振龍(1982-)，男，碩士，中級。

中圖分類號：U445

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)05-0104-03