齊 凱

中鐵十四局集團(tuán)第四工程有限公司

1 橋梁結(jié)構(gòu)概況

某高速公路跨既有通行道路主線橋?yàn)殇撓淞?，采用全焊接單箱兩室結(jié)構(gòu)，道路中心線與箱梁中心線重合；主梁頂寬12.75m，底寬8.81m；鋼箱梁兩側(cè)挑臂根部高0.5m，端部高0.2m，懸挑長度為2.014m，箱室總寬度12.75m；箱梁道路中心向處高度為2.03m；主線橋長87m，跨徑結(jié)構(gòu)為41+46m，總重量595.36t。

2 方案選擇及施工流程

2.1 鋼箱梁節(jié)段劃分

主線橋縱向按14500mm、10300mm、14000mm、16000mm、16200mm、16000mm的長度劃分為6個(gè)單元；橫向按圖1所示，劃分為5個(gè)單元，單幅箱梁劃分為30個(gè)吊裝節(jié)段，單節(jié)段鋼箱梁最大重量不超過36t。

圖1 鋼箱梁橫向吊裝單元?jiǎng)澐謭D

2.2 鋼箱梁安裝步驟

鋼箱梁的安裝分為：施工準(zhǔn)備、鋼箱梁吊裝及校正、鋼箱梁焊接及檢測、臨時(shí)支架拆除、最后一道面漆涂裝，共計(jì)五個(gè)階段：

（1）施工準(zhǔn)備階段：開展橋墩支座標(biāo)高及定位點(diǎn)的復(fù)測工作，搭設(shè)圍擋及安裝臨時(shí)支架，提前完成各類機(jī)具的準(zhǔn)備工作，主吊機(jī)提前進(jìn)場完成吊裝前的各項(xiàng)準(zhǔn)備。

（2）鋼箱梁吊裝及校正階段：按照順序吊裝鋼箱梁的各節(jié)段，并開展校正定位工作。

（3）鋼箱梁焊接及檢測階段：需嚴(yán)格做好遮擋防護(hù)措施，嚴(yán)禁焊接火花落地。現(xiàn)場焊接完成后，按要求進(jìn)行焊縫的無損探傷檢測。

（4）臨時(shí)支架拆除階段：本階段首先對鋼箱梁進(jìn)行整體卸載，隨后完成臨時(shí)支架拆除。

（5）油漆涂裝階段：本階段主要是對焊縫區(qū)域的油漆進(jìn)行補(bǔ)涂，對鋼箱梁的外部進(jìn)行整體清理，并涂裝最后一道面漆。

3 臨時(shí)支架體系構(gòu)成及驗(yàn)算

3.1 臨時(shí)支架體系構(gòu)成

支架體系由臨時(shí)支架基礎(chǔ)、橫梁及支架三部分組成，橫梁采用熱軋2H 型鋼HN400×200 雙拼制作，臨時(shí)支架采用Φ326×8mm/Φ420×8mm 鋼管，中間橫、斜撐采用角鋼10#槽鋼連接成整體?？v向間距按照吊裝節(jié)段的長度進(jìn)行布置，橫向立柱間距為3.8m。

3.1.1 基礎(chǔ)施工

臨時(shí)支架基礎(chǔ)采用C30預(yù)制混凝土基礎(chǔ)塊，長3m（順橋向）×寬1m（橫橋向）×厚0.3m。上下各60mm處布置Φ12（@100）承壓鋼筋網(wǎng)?；炷翂K預(yù)埋Φ600×24鋼板預(yù)埋件。

當(dāng)臨時(shí)支架位于路肩或擴(kuò)建位置時(shí)，在臨時(shí)支架搭設(shè)前，對支架投影面四邊10m2的范圍內(nèi)進(jìn)行地基處理。地基處理方式：首先對原基礎(chǔ)進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)度不得小于96%，軟基部分需進(jìn)行砂礫石換填，確保地基承載力不小于200kPa。

3.1.2 臨時(shí)支架安裝

（1）臨時(shí)支架安裝前，對實(shí)地進(jìn)行考察和測量，根據(jù)橋梁中心線、支架軸線和節(jié)段的劃分，確定臨時(shí)支架的縱橫坐標(biāo)及標(biāo)高。

（2）支架安裝完成后，選擇不同截面設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，用來對臨時(shí)支架的沉降狀況及穩(wěn)定性進(jìn)行觀測。

（3）臨時(shí)支架調(diào)節(jié)，臨時(shí)支架采用高度為400mm左右的調(diào)節(jié)鋼管與千斤頂進(jìn)行調(diào)借，主要用于鋼箱梁吊裝時(shí)調(diào)節(jié)梁體標(biāo)高和吊裝結(jié)束后進(jìn)行的鋼箱梁卸載。

（4）支架的高度在10m以上的，將10m高的臨時(shí)支架鋼格構(gòu)分為若干個(gè)小格構(gòu)，將各個(gè)小格構(gòu)通過螺栓連接組成安裝需要的臨時(shí)支架鋼格構(gòu)。

3.2 臨時(shí)支架驗(yàn)算

鋼箱梁工程雙組施工支架時(shí)，支架和其上分配梁最為不利，故此類支架按照雙施工支架進(jìn)行計(jì)算。采用梁單元建立模型，按圖2所示，梁材性：Q235，全梁有均布荷載1kN/m，考慮自重，自重放大系數(shù)為1.2，計(jì)算如下。

圖2 鋼箱梁施工支架模型

跨度為：3.8m。

截面為：300×300×14×20；截面：

截面：

面積矩：

腹板總厚14mm；塑性發(fā)展系數(shù)：

整體穩(wěn)定系數(shù)：

由最大壁厚20mm 得：

截面抗拉抗壓抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

剪力范圍：-204.699kN～204.699kN。

彎矩范圍：-80.718kN·m～123.746kN·m。

最大撓度：2.10433mm（撓跨比為1/1805）。

由：

滿足最大剪應(yīng)力。

由：

滿足強(qiáng)度應(yīng)力。

由：

滿足穩(wěn)定應(yīng)力。

受壓翼緣外伸寬度與厚度之比為7.15 滿足!

腹板高厚比為18.5714 無局部壓應(yīng)力可不配置加勁肋!

3.3 注意事項(xiàng)

（1）要求支架上部H型鋼上方調(diào)節(jié)管不超過500mm，如果超過500mm 要求在調(diào)節(jié)管支架采用中間橫、斜撐采用角鋼L75×75×5連接成整體。

（2）要求用于將調(diào)節(jié)管支架連接成整體的中間橫、斜撐L75×75×5角鋼，要求用至少兩個(gè)螺栓連接。

（3）臨時(shí)支架底部采用四塊規(guī)格為16mm×500mm×500mm的鋼板作為鋪墊，四周采用4 個(gè)M16×120 膨脹螺栓與混凝土路面進(jìn)行固定。在調(diào)節(jié)管頂部加16mm×500mm×500mm的支座鋼板。

（4）橫梁（分配梁）采用熱軋H 型鋼制作，規(guī)格不低于HN400×200×8×12的H型鋼。

（5）用作臨時(shí)支架的鋼管壁厚不低于8mm，直徑視具體情況而定，但不得低于273mm。

（6）分配梁與支架、分配梁與調(diào)節(jié)管之間滿焊焊腳尺寸為8mm。

（7）如果分配梁外側(cè)伸出超過1m 以上部分上有調(diào)節(jié)管，要求在分配梁外側(cè)伸出部分其下方加斜撐。

（8）要求支架立柱豎向軸線與分配梁縱軸重合。

4 吊裝設(shè)備選擇

4.1 起重機(jī)選擇

汽車吊占位于路肩上，安裝臨時(shí)支架，一組支架布設(shè)在中央隔離帶內(nèi)，二組支架布設(shè)在擴(kuò)建路基上，不影響道路正常通行；按照吊裝節(jié)段劃分，最大單節(jié)段鋼箱梁最大重量為36t，根據(jù)吊車支腿位置，單節(jié)段吊裝最大作業(yè)半徑部超過14m，故選擇臂長31.2m 的QAY200 型全地面起重機(jī)，作業(yè)半徑14m 吊裝能力為43t，滿足施工要求。

4.2 吊耳布置

根據(jù)節(jié)段劃分表格顯示，最大吊裝重量為43t，同時(shí)起吊吊點(diǎn)數(shù)為4個(gè)，得到：

由于鋼號為Q345D，耳板鋼板抗剪強(qiáng)度為：

N≤210MPa滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3 吊索具選用

根據(jù)節(jié)段劃分表格顯示，最大吊裝重量為43t。

吊裝時(shí)采用4點(diǎn)吊裝（4根鋼絲繩同時(shí)吊裝），每根鋼絲繩與吊裝物體的水平吊裝夾角需大于60°。

根據(jù)鋼絲繩安全系數(shù)，取值6；吊裝夾角為60°。

考慮鋼絲繩受力不均勻系數(shù)，取值0.85，得到：

根據(jù)鋼絲繩設(shè)計(jì)規(guī)范《重要用途鋼絲繩》（GB 8918—2006），選擇6×37系列鋼絲繩，由上表中數(shù)據(jù)可知，現(xiàn)場選用鋼絲繩時(shí)，可選用直徑為46mm，抗拉強(qiáng)度為1870MPa，6×37 結(jié)構(gòu)鋼芯鋼絲繩。

4.4 卸扣選用

根據(jù)節(jié)段劃分表格顯示，最大吊裝重量為43t，同時(shí)起吊吊點(diǎn)數(shù)為4個(gè)，得到：

選擇25t卸扣。

4.5 具體施工步驟

圖3

（1）平整場地，汽車吊占位于路肩上，安裝臨時(shí)支架，一組支架布設(shè)在中央隔離帶內(nèi)，二組支架布設(shè)在擴(kuò)建路基上，不影響道路正常通行。

（2）用汽車吊安裝中間10.2m 段鋼梁，10.2m 節(jié)段重量為17.34t，在工作半徑14m。

（3）汽車吊挪動(dòng)位置不變吊裝此側(cè)鋼梁，鋼梁重量為32t，工作半徑為14m。

（4）汽車吊占位于另外一側(cè)架設(shè)對面鋼梁，工況與第三步一致，鋼梁重量為32t，工作半徑為14m。

（5）碼板碼縫焊接完成，拆除支架，恢復(fù)道路正常通行。

5 焊接及涂裝操作

5.1 焊接操作

5.1.1 焊接順序

現(xiàn)場焊接時(shí)，按照吊裝順序安排具體的焊接順序。

第一步：吊裝中間箱梁塊體，首先同時(shí)完成頂、底板縱縫焊接，然后完成中腹板焊接。

第二步：吊裝兩側(cè)挑臂塊體，兩側(cè)挑臂塊體根據(jù)現(xiàn)場施工人員以及設(shè)備情況，可同時(shí)施工，兩側(cè)均為首先同時(shí)完成頂板與底板縱縫焊接，然后完成中腹板焊接。

第三步：進(jìn)行環(huán)縫焊接。在環(huán)縫的焊接時(shí)，首先對焊接頂板與底板進(jìn)行焊縫，采用由中間向兩側(cè)的順序；再對焊接兩側(cè)腹板的位置，采用由下向上的順序進(jìn)行。

第四步：完成零散嵌、補(bǔ)件的焊接工作。

5.1.2 焊接方法

根據(jù)焊接位置，以操作方便為主要目的，進(jìn)行焊接方式的選擇:

（1）采用C02氣體保護(hù)半自動(dòng)焊打底，用埋弧自動(dòng)焊蓋面。

（2）現(xiàn)場焊接順序，根據(jù)先焊長焊縫，后焊短焊縫，先焊熔敷量大的焊縫，后焊熔敷量小的焊縫的原則，確定現(xiàn)場焊接的順序。

（3）橋段工地連接焊縫:先進(jìn)行頂板和底板的橫向焊接，其次進(jìn)行腹板的焊接，最后進(jìn)行板肋和嵌補(bǔ)段的焊接。

5.2 防腐涂裝

防腐施工要與拼裝同步開展，充分利用拼裝焊接作業(yè)平臺、臨時(shí)設(shè)施、起吊運(yùn)輸工具。焊接完成一條焊縫，并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，將焊接工位移動(dòng)至下一道施工位置，便可對檢驗(yàn)合格的焊縫開展防腐涂裝作業(yè)，如此施工縮短了整體拼裝后的防腐涂裝作業(yè)工期，同時(shí)又有效地利用焊接作業(yè)的臨時(shí)設(shè)施，且避免了交叉作業(yè)。環(huán)縫涂裝需用砂輪沿焊縫位置兩側(cè)30mm～50mm 范圍內(nèi)進(jìn)行除銹，將表面清理干凈，達(dá)到無塵、無油、無污的表面處理效果后，方可進(jìn)行后續(xù)涂裝作業(yè)。

防腐涂裝施工過程中，盡量采用噴涂施工的工藝，最大限度地避免漆膜厚度偏薄的現(xiàn)象發(fā)生。為保證焊縫區(qū)域底漆的厚度，要適當(dāng)?shù)卦黾又虚g層涂料的控制厚度，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，中間漆厚度可按照1.3倍進(jìn)行控制，以確保整體涂層的厚度與質(zhì)量。

6 鋼箱梁卸載及臨時(shí)支架拆除

6.1 鋼箱梁卸載

鋼箱梁的卸載工作開始前，在箱梁縱腹板位置正下方臨時(shí)支架橫梁上，設(shè)置每組10臺千斤頂，專人指揮，統(tǒng)一操作，以確保鋼箱梁卸載過程操作的一致性，卸載時(shí)按照從中間到兩邊的順利進(jìn)行，在每一支撐體系安排4個(gè)人對臨時(shí)調(diào)節(jié)支撐進(jìn)行切割作業(yè)。在每一臨時(shí)調(diào)節(jié)支撐一側(cè)設(shè)置20t的千斤頂，千斤頂上方設(shè)置鋼墊板，鋼墊板需與千斤頂蓋焊接成為一個(gè)整體，千斤頂?shù)鬃椭Ъ軝M梁進(jìn)行點(diǎn)焊加固，以便于保證卸載過程中千斤頂?shù)姆€(wěn)定性。

按縱橫兩個(gè)方向分級同步卸載，卸載時(shí)需統(tǒng)一指揮，均勻卸力，步調(diào)對應(yīng)。橫向卸載要先進(jìn)行橋梁中心的卸載，后開展兩側(cè)懸挑部分的卸載，縱向卸載按照先中間后兩邊的順序，卸載點(diǎn)要相互對稱，嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)本身內(nèi)力傳遞的特點(diǎn)進(jìn)行卸載。卸載過程不可一次到位，應(yīng)使各組臨時(shí)支架都處于受壓狀態(tài)。卸載過程中還要對橋面臨時(shí)支架和箱梁頂板上設(shè)置的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的沉降觀測，確保臨時(shí)支架沉降均勻，橋梁的整體線性符合設(shè)計(jì)要求。

6.2 臨時(shí)支架拆除

按照以下步驟進(jìn)行臨時(shí)支架的拆除工作。

（1）將鋼箱梁底部調(diào)節(jié)管切割，脫離分配梁，用麻繩放置到地面。

（2）將分配梁從支架上切割脫離，采用汽車吊抬吊放置到地面，抬吊時(shí)需在分配梁兩側(cè)張拉晃繩，防止對支架和設(shè)備碰撞。

（3）采用2臺汽車吊拆除臨時(shí)支架，即一臺汽車吊鋼絲繩捆綁在支架上方有平聯(lián)結(jié)構(gòu)處兩根主管上，另一臺汽車吊鋼絲繩捆綁在支架下方兩根主管上（同一側(cè)）。兩臺汽車吊鋼絲繩都捆綁好后，拆除支架固定螺栓，檢查無約束后，起升支架下方鋼絲繩，下放支架上方鋼絲繩，逐步、緩慢將支架放置到地面上。

（4）清除所有臨時(shí)設(shè)施。

7 結(jié)論

隨著國家交通網(wǎng)的日益完善，大跨度橋梁及上跨既有通行道路的橋梁越來越普及，鋼箱梁吊裝因其施工周期短、質(zhì)量易于控制的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于跨鐵路、公路等不宜封鎖的線路上架梁施工中，本文詳細(xì)闡述了鋼箱梁吊裝的施工技術(shù)，具有一定的可借鑒性，為同類工程的施工提供了經(jīng)驗(yàn)。