龍?jiān)葡?，肖健，鐘明華

1.江西理工大學(xué)，江西 贛州 341000；2.贛州城市投資控股集團(tuán)有限責(zé)任公司，江西 贛州 341000

1 工程概況

贛州市南河大橋主橋?yàn)榈雀哌B續(xù)鋼箱梁，跨徑組合為50m+70m+70m+50m，單幅橋?qū)?8m，梁高 2.8m，梁高與主跨跨徑高跨比1/25。設(shè)計(jì)荷載為城市-A 級(jí)。主橋等高連續(xù)鋼箱梁采用頂推施工，橋體頂推總重為2946t。

鋼箱梁形式為等高寬幅魚(yú)腹式單箱三室箱梁，箱梁總寬18m，中腹板間距5.7m。中跨行車(chē)道處頂板厚度 24mm；邊跨行車(chē)道處頂板厚度 20mm；人行道處頂板厚度均為16mm；中跨底板厚度24mm，邊跨底板厚度 20mm；腹板采用直腹板，中跨中腹板厚度24mm，邊跨中腹板厚度20mm，中跨邊腹板厚度22mm，邊跨邊腹板厚度18mm；頂板采用 U 型肋加勁，腹板及底板采用 I 和 T 型加勁肋。鋼箱梁橫向設(shè)置實(shí)腹式橫隔板。除墩頂處，縱向每隔2.5m 設(shè)置一道實(shí)腹式橫隔板。所有腹板和橫梁保持鉛垂，縱橋向伸縮縫處斷面保持鉛垂。

針對(duì)本橋鋼箱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及橋梁全部位于豎曲線(xiàn)、拼裝場(chǎng)地受限等因素，鋼箱梁節(jié)段制作及拼裝節(jié)段的制作線(xiàn)形控制難度大，鋼箱梁在頂推施工過(guò)程中受力變形較為復(fù)雜，這對(duì)橋梁成橋內(nèi)力和線(xiàn)形控制帶來(lái)較大影響，本文主要對(duì)鋼箱梁節(jié)段制作加工工藝、鋼箱梁頂推施工工藝的主要關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行研究探討。

2 鋼箱梁加工關(guān)鍵工藝

2.1 放樣及下料

放樣下料前先對(duì)鋼板矯平，拋丸除銹（Sa2.5），表面清理，噴涂車(chē)間底漆，檢驗(yàn)外觀厚度。鋼箱梁段主要焊縫均為全熔透一級(jí)焊縫，板塊的放樣時(shí)要充分考慮各焊縫的焊接收縮量，板件放樣全部采用計(jì)算機(jī)按 1：1 比例放樣，放樣尺寸包含焊接收縮量和切割余量橋梁豎向曲線(xiàn)及預(yù)拱度的影響。零件按照放樣尺寸進(jìn)行下料切割，剪切邊采用砂輪打磨掉切割面，毛刺，主要受力部位構(gòu)件嚴(yán)禁采用剪切下料，坡口加工采用半自動(dòng)切割預(yù)制出［1］。

2.2 零件矯正及部件組裝

完成板件矯正和檢驗(yàn)后，用鋼結(jié)構(gòu)加工廠設(shè)置的專(zhuān)用組裝平臺(tái)和專(zhuān)用裝配胎具對(duì)箱梁各部件進(jìn)行組裝，組裝時(shí)先采用與焊接同等的焊絲或焊條對(duì)鋼箱梁各零部件進(jìn)行點(diǎn)焊定位，定位焊縫長(zhǎng)度40～60mm，間距 400～600mm，定位焊縫高度為設(shè)計(jì)焊縫高度的一半。

2.3 底板、隔板、腹板的裝配

在下好料的底板上，劃線(xiàn)，將底板縱向加勁板的位置劃出，劃線(xiàn)時(shí)需要考慮焊接收縮量及加工余量的影響。在已下好料的隔板上，劃線(xiàn)，將隔板水平加勁肋及豎向加勁肋的位置劃出，劃線(xiàn)時(shí)需要考慮焊接收縮量及加工余量的影響。為保證組裝板單元的縱筋間距一致性，縱筋裝配時(shí)在專(zhuān)用胎架上進(jìn)行組裝。裝配平臺(tái)應(yīng)設(shè)置基準(zhǔn)邊，作為腹板放置定位基準(zhǔn)線(xiàn)，同時(shí)縱筋板在腹板上的劃線(xiàn)及定位也以基準(zhǔn)邊為基準(zhǔn)［2］。

2.4 底板、隔板上加勁肋及腹板焊接

鋼箱梁底板焊接主要是進(jìn)行其上縱向加強(qiáng)筋扁鋼的焊接。一般扁鋼先焊?jìng)?cè)可在裝配時(shí)設(shè)置一個(gè)預(yù)變形角，以抵消角焊縫引起的變形。為抵消焊接扁鋼引起的角變形，將底板整塊固定在專(zhuān)用弧 形轉(zhuǎn)胎上進(jìn)行焊接，其縱筋的焊接在筋板兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，求焊接電流速度相同。焊接采用從筋板中心向兩側(cè)分段跳焊。橫隔板在裝配完成后進(jìn)行其開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)板及筋板的焊接。內(nèi)圓補(bǔ)強(qiáng)板采用對(duì)稱(chēng)位置布置焊工，并采用分段跳焊的方法進(jìn)行焊接，減少補(bǔ)強(qiáng)板焊接時(shí)由于集中受熱而產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng) 力，及其引起橫隔板的翹曲變形。

鋼箱箱梁腹板焊接主要是進(jìn)行腹板上縱向加強(qiáng)筋扁鋼的焊接。當(dāng)腹板上扁鋼布置為單側(cè)布置時(shí)，為抵消焊接扁鋼引起腹板的角變形，將腹板整塊固定在專(zhuān)用弧形轉(zhuǎn)胎上進(jìn)行焊接，焊接采用從筋板中心向兩側(cè)分段跳焊。

2.5 鋼箱梁組裝

鋼箱梁的組裝采用含有胎架的外胎和含有腹板與橫隔板的內(nèi)胎組合而成的專(zhuān)用組裝胎架上進(jìn)行。單件疊合梁主梁組裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制箱口尺寸，腹板中心線(xiàn)位置以保證箱梁段間接口的準(zhǔn)確和焊縫質(zhì)量及板件的受力。胎架的標(biāo)高值包括鋼箱梁的豎向曲線(xiàn)、成橋預(yù)拱度和車(chē)間制作工藝預(yù)起拱的疊加數(shù)值［3］。

先將裝好加勁板的底板鋪在地胎架上，然后畫(huà)出隔板位置，吊裝隔板，定位焊固定。以隔板為內(nèi)胎樣，將腹板吊裝，分別與底板和隔板定位點(diǎn)焊。鋼箱梁組裝應(yīng)控制箱梁焊接應(yīng)力最小化，減少組裝成整體后的整體焊接引起的整體結(jié)構(gòu)的焊接應(yīng)力，以及拼裝后的焊縫最少化。

圖1 鋼箱梁整體裝配圖

鋼箱節(jié)長(zhǎng)度控制：通過(guò)下料節(jié)段預(yù)留焊接收縮量，對(duì)焊后長(zhǎng)度變化提供余量。同時(shí)在組裝前對(duì)每段的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量記錄，在完成單節(jié)焊接后進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)照兩記錄的差值。在每個(gè)連續(xù)節(jié)內(nèi)設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)度調(diào)整段，避免全橋長(zhǎng)度收縮量的累計(jì)超差。

鋼箱梁的線(xiàn)型控制：在鋼箱梁拼裝胎架設(shè)置時(shí)，將梁的整體預(yù)起拱值按照計(jì)算設(shè)定，使鋼箱梁的組裝定位節(jié)段實(shí)現(xiàn)預(yù)制拱度，并通過(guò)組裝后的定位耳板將拱度鎖定。同時(shí)控制橋在水平面內(nèi)曲線(xiàn)的變化。

3 鋼箱梁頂推關(guān)鍵工藝

3.1 頂推流程

主橋鋼箱梁采用現(xiàn)場(chǎng)加工制作，節(jié)段劃分長(zhǎng)度為14.15～20.25m；利用下部混凝土條基平臺(tái)將節(jié)段轉(zhuǎn)運(yùn)至滑移拼裝梁臺(tái)滑靴上，然后進(jìn)行拼接口焊接。主橋鋼箱梁頂推施工流程為：臺(tái)后拼裝平臺(tái)瓶裝鋼箱梁節(jié)段，鋼箱梁節(jié)段間焊接，滑移平臺(tái)軌道上頂推梁體，頂推就位后落梁。頂推部分箱梁全部位于豎曲線(xiàn)范圍內(nèi)，為保證鋼箱梁的整體頂推，鋼箱梁采用利用滑靴高度進(jìn)行逐步調(diào)整橋體的豎曲線(xiàn)值，保證橋體能夠沿著圓曲線(xiàn)頂推并最終與成橋線(xiàn)性一致。

3.2 頂推施工設(shè)備組成

頂推施工設(shè)備主要由導(dǎo)梁、滑軌、頂推千斤頂系統(tǒng)組成。

前導(dǎo)梁采用變高截面斜腹板工字鋼梁，長(zhǎng)度為 35 m。導(dǎo)梁自重為 87.5 t，采用栓焊連接?；栖壍啦捎酶呔确侄维F(xiàn)場(chǎng)拼接，軌道在整個(gè)滑移過(guò)程中承受鋼箱梁自重，并對(duì)鋼箱梁軸線(xiàn)位置進(jìn)行引導(dǎo)，限制梁體橫向發(fā)生偏位，因此需保證軌道安裝的精度。

頂推千斤頂系統(tǒng)由4 臺(tái)1500kN 液壓頂推千斤頂進(jìn)，并準(zhǔn)備2 臺(tái)千斤頂作為備用。頂推千斤頂前端與設(shè)置在鋼箱梁腹板與橫隔板交匯節(jié)點(diǎn)處的梁底滑靴鉸接，后端與軌道式鎖緊器（爬行器）鉸接，爬行器鎖緊軌道作為頂推反力裝置。采用行程及位移傳感監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)確保液壓千斤頂同步頂推，做到千斤頂全自動(dòng)同步動(dòng)作和負(fù)載均衡，并能實(shí)現(xiàn)頂推過(guò)程中的偏位矯正、應(yīng)力控制，以及緊急狀態(tài)下的操作閉鎖和故障報(bào)警并進(jìn)行過(guò)程顯示。

3.3 頂推過(guò)程糾偏措施

為防止箱梁在頂推過(guò)程中的橫向偏位和梁體傾斜等問(wèn)題，以及在頂推過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)千斤頂不同步情況，在頂推之前對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢查及試頂，同時(shí)校正數(shù)控中心電腦程序，使設(shè)備處于穩(wěn)定狀態(tài)，在頂推過(guò)程中安排前后兩臺(tái)儀器進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)偏移軸線(xiàn) 20mm 時(shí)，用糾偏裝置進(jìn)行微調(diào)將鋼箱梁線(xiàn)形校正至理論目標(biāo)線(xiàn)形。

3.4 頂推施工步驟

鋼箱梁在臺(tái)后拼裝平臺(tái)拼裝完成后，采用連續(xù)頂推千斤頂頂推出拼裝平臺(tái)。頂推軌跡立面按含有橋梁縱向豎曲線(xiàn)和預(yù)拱度的圓曲線(xiàn)控制。頂推開(kāi)始時(shí)先將前后主頂活塞歸位至行程開(kāi)始位置，然后按理論計(jì)算頂推力的10%、50%、100%分級(jí)加載頂推力，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)檢查梁體及頂推平臺(tái)的應(yīng)力和變形變化情況。頂推過(guò)程縱向以直線(xiàn)方式前行，立面軌跡沿著含有預(yù)拱度的鋼箱梁豎曲線(xiàn)形進(jìn)行，通過(guò)滑移軌道及設(shè)在間隔設(shè)置在滑移軌道的橫向限位裝置控制梁體偏位和傾斜，鋼箱梁標(biāo)高通過(guò)滑移平臺(tái)和軌道的豎曲線(xiàn)標(biāo)高進(jìn)行控制，并對(duì)縱向位移和橫線(xiàn)偏位通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)進(jìn)行追蹤控制。對(duì)頂推就位后鋼箱梁進(jìn)行線(xiàn)形復(fù)測(cè)并在復(fù)測(cè)基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)至理論位置，拆除導(dǎo)梁及滑靴體系，改用鋼支撐控制高程。鋼箱梁就位后分步落梁，取保梁體逐步平穩(wěn)到位，相鄰兩墩支點(diǎn)高差控制在 5mm 以?xún)?nèi)，同一墩上兩臺(tái)千斤頂高差控制在 1mm 以?xún)?nèi)，各分步的落梁高度控制在5 mm 以?xún)?nèi)。

3.5 頂推過(guò)程監(jiān)測(cè)

頂推過(guò)程中隨時(shí)對(duì)頂推鋼箱梁的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要有：（1）軸線(xiàn)偏位監(jiān)測(cè)：包括前段鋼導(dǎo)梁中線(xiàn)測(cè)量和鋼箱梁尾端中線(xiàn)測(cè)量；（2）鋼箱梁變形監(jiān)測(cè)：鋼導(dǎo)梁前端高程測(cè)量，與前進(jìn)方向臨時(shí)墩標(biāo)高進(jìn)行比對(duì)；（3）鋼箱梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

頂推施工法因其施工工期短，以及對(duì)橋下交通和通航影響小等優(yōu)勢(shì)，成為越來(lái)越多城市高架的連續(xù)鋼箱梁橋采用的施工方法。連續(xù)鋼箱梁橋施工時(shí)須設(shè)置制作預(yù)拱度而呈變曲率分段折線(xiàn)拼接，因此頂推過(guò)程中隨梁體前移在各臨時(shí)支墩處的梁底制作標(biāo)高不斷抬升或下降，鋼箱梁節(jié)段的制作工藝、頂推施工工藝關(guān)乎橋梁最終的成橋線(xiàn)形和成橋內(nèi)力［4］。本文對(duì)依托工程頂推法施工關(guān)鍵工藝的進(jìn)行總結(jié)，本文提出的鋼箱梁節(jié)段制造工藝、頂推工藝及其糾偏措施、監(jiān)測(cè)方法可為同類(lèi)連續(xù)鋼箱梁橋的頂推施工時(shí)的施工質(zhì)量控制提供借鑒，具有一定的參考意義。