杜延青

（中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 301700）

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)橋梁技術(shù)的不斷發(fā)展，橋梁的形式越來(lái)越多，例如現(xiàn)澆混凝土T梁、現(xiàn)澆混凝土箱梁和鋼箱梁等，其中鋼箱梁由于其具有自重輕、施工速度快、環(huán)境影響小、噪聲小等優(yōu)勢(shì)，在橋梁項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)用得越來(lái)越廣泛。但是鋼箱梁其體形比較大，須用專(zhuān)業(yè)設(shè)備運(yùn)輸及吊裝，并且會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)交通，增加安全隱患，且鋼箱梁后期的維護(hù)費(fèi)要高于現(xiàn)澆混凝土梁。因此，加強(qiáng)鋼箱梁施工技術(shù)研究，對(duì)提高其技術(shù)水平和降低整體施工成本是非常有必要的。

1 工程概況

成都經(jīng)濟(jì)區(qū)環(huán)繞線高速公路蒲江至都江堰段新建工程TJ-9標(biāo)段，懷遠(yuǎn)互通福橋村大橋，K385+191福橋村大橋跨華懷路。橋梁中心樁號(hào)為K385+191，起始里程為K385+140.5，終止里程為K385+241.5，全長(zhǎng)101m，上部結(jié)構(gòu)形式為20m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支小箱梁、55m鋼箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩、肋板式橋臺(tái)。主線整體式雙幅橋：2×[0.45m（防撞欄）+15.8m（行車(chē)道）+0.45m（防撞欄）]+0.1m（分隔帶）=33.5米。其中第二跨采用55m鋼箱梁跨越華懷路。鋼箱梁鋼材主要采用Q345qC鋼板，其性能滿(mǎn)足《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700-2006）和《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）的要求。該55m鋼箱梁斷面示意圖如圖1所示。

圖1 55m鋼箱梁斷面示意圖（單位：cm）

2 鋼箱梁施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

該55m鋼箱梁最大質(zhì)量約為185t，起吊要求高，再加上須上跨華懷路，現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工半徑為9m，吊裝施工空間有限，因此，如何在有限的空間下安全高效地將鋼箱梁精準(zhǔn)吊裝到位是施工的難點(diǎn)。

3 吊裝方案

該大橋項(xiàng)目中，55m鋼箱梁為加工廠分段制作而成，然后使用專(zhuān)業(yè)半掛牽引車(chē)將鋼箱梁分段運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行單箱室吊裝施工。主線橋分段示意圖如圖2所示，箱梁分段質(zhì)量見(jiàn)表1。

圖2 55m鋼箱梁主線橋分段示意圖

表1 55m箱梁分段質(zhì)量表

因該鋼箱梁是等高度箱型結(jié)合梁，且自重比較大，按最不利因素考慮最終決定使用350t履帶吊進(jìn)行主梁吊裝，并使用一臺(tái)200t汽車(chē)吊輔助吊裝鋼箱梁的橫向連接塊、挑梁及支架等。具體吊裝施工如下所述。

3.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備準(zhǔn)備如下：1）結(jié)合控制網(wǎng)對(duì)預(yù)埋件位置、支座頂面標(biāo)高、坐標(biāo)及柱墩距等進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保各點(diǎn)位置、標(biāo)高等均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)鋼箱梁精準(zhǔn)就位提供保障。2）將工廠加工好的鋼箱梁用大型平板拖車(chē)（帶炮車(chē)）分段運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，以備吊裝。運(yùn)輸中要注意采用枕木、支撐及膠皮等保護(hù)措施，以防主梁變形或漆面損傷。3）安排350t履帶吊及200t汽車(chē)吊等起吊設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，并按設(shè)計(jì)要求全面檢查設(shè)備性能，以保證吊裝的順利施工。4）對(duì)華懷路進(jìn)行交通管制，提前5天通過(guò)報(bào)紙、廣播、電視臺(tái)、公眾號(hào)等各類(lèi)媒體途徑告知市民華懷路交通管制時(shí)間段及路段等，為安全吊裝施工提供保障。

3.2 安裝吊點(diǎn)選定及驗(yàn)算

吊點(diǎn)是影響鋼箱梁吊裝施工質(zhì)量及安全的關(guān)鍵因素，因此，吊點(diǎn)必須要有足夠的承載力，保證吊裝平穩(wěn)、可靠。經(jīng)對(duì)比分析后，決定將吊耳焊于鋼箱梁頂面，且增設(shè)了加勁板，以增強(qiáng)吊耳的穩(wěn)定性。吊耳布置及受力情況如圖3所示。

圖3 吊耳布置及受力示意圖

吊耳承載力驗(yàn)算：考慮到鋼箱梁最大質(zhì)量約為185t，且加上動(dòng)荷載及安全系數(shù)增大后約為=185000×1.1×1.2×10=2442000N，采用1 kg=10 N，鋼絲繩與鋼箱梁頂面成45°夾角：則=/4=610500N，=/cos45=863377N，==610500N，受力形式如圖3所示。本次考慮吊耳采用30mm厚Q345B鋼板制作，高×寬=300mm×300mm，吊耳直徑：=300mm，中間空洞直徑=100mm，采用T型焊縫與鋼箱梁進(jìn)行焊接。根據(jù)該項(xiàng)目特點(diǎn)及《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50—2011）相關(guān)規(guī)定，確定安全系數(shù)=1.2，鋼絲繩安全系數(shù)2=6。同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，確定鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f=270 N/mm；鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f=155 N/mm；焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f=200N/mm；鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f=1320N/mm。

吊耳受力凈截面積驗(yàn)算如下。

式中：A為吊耳受力凈截面積，為吊耳直徑；為中間孔洞直徑；為板材厚度。

吊耳正截面抗拉力驗(yàn)算如下。

式中：為吊耳所受拉力；A為吊耳受力凈截面積；f為鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為安全系數(shù)；經(jīng)驗(yàn)算，吊耳抗拉力滿(mǎn)足要求。

吊耳正截面抗剪驗(yàn)算如下。

式中：為吊耳所受剪應(yīng)力；A為吊耳受力凈截面積；f為鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為安全系數(shù)；經(jīng)驗(yàn)算，吊耳抗剪力滿(mǎn)足要求。

吊耳焊縫驗(yàn)算如下。

采用T型焊縫進(jìn)行連接，焊腳尺寸h=15mm，計(jì)算焊縫有效厚度如下。

式中：h為焊縫有效厚度。

抗拉強(qiáng)度如下。

式中：為吊耳所受拉力；為吊耳直徑；h為焊縫有效厚度；f為縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為安全系數(shù)；經(jīng)驗(yàn)算，吊耳抗拉強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

抗剪強(qiáng)度：

式中：為吊耳所受剪應(yīng)力；為吊耳直徑；h為焊縫有效厚度；f為縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為安全系數(shù)；經(jīng)驗(yàn)算，吊耳抗拉強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

鋼絲繩的選用驗(yàn)算如下。

選用4×15標(biāo)準(zhǔn)型鋼絲繩，公稱(chēng)直徑11.7 mm，單股截面積74.2mm，計(jì)算鋼絲抗拉力如下。

式中：為鋼絲繩所受拉力；A為鋼絲繩總截面積；經(jīng)驗(yàn)算，鋼絲繩滿(mǎn)足要求。

其他鋼箱梁?jiǎn)纹|(zhì)量小于上述質(zhì)量，受力小于該鋼箱梁，故驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。

3.3 吊裝施工

該55m鋼箱梁吊裝流程如圖4所示。

圖4 鋼箱梁吊裝流程圖

吊裝施工如下。1）單段鋼箱梁分三段運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)布置馬凳，構(gòu)件在馬凳上進(jìn)行拼裝，調(diào)整馬凳標(biāo)高后，先由350 t履帶吊將三段鋼箱梁拼裝成整垮鋼箱梁，焊接牢固，并將焊縫打磨達(dá)到要求，以此拼裝好另外兩段箱體，待3段鋼箱梁均拼裝焊接完成，焊縫經(jīng)第三方探傷檢驗(yàn)合格后，校核基礎(chǔ)墩柱、支架標(biāo)高后，再開(kāi)始吊裝。先用350 t吊裝左幅鋼箱梁支撐架，接著吊裝左幅鋼箱梁，邊退邊吊裝直至做完左幅鋼箱梁吊裝施工，然后按照同樣的順序吊裝右幅鋼箱梁，最后再用200t汽車(chē)吊安裝懸挑段。2）首段鋼箱梁安裝定位基準(zhǔn)根據(jù)邊墩支座中心確定，并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)跇蚨丈w梁上標(biāo)記好鋼箱梁底邊緣線，以控制第一段鋼箱梁吊裝精準(zhǔn)就位。同時(shí)，參考鋼箱梁另一端的臨時(shí)支墩頂部鋼箱梁支點(diǎn)標(biāo)高對(duì)鋼箱梁標(biāo)高進(jìn)行控制，并在臨時(shí)支墩上加設(shè)側(cè)擋板來(lái)對(duì)第一片鋼箱梁安裝的線形。同時(shí)，吊裝過(guò)程中，使用鋼絲繩綁扎牢固鋼梁，并在綁扎位置墊上管皮或者橡皮，以防損傷鋼箱梁。3）按順序吊裝第二段鋼箱梁時(shí)，若接口位置存在面板和腹板錯(cuò)邊現(xiàn)象，應(yīng)利用碼板及鋼斜鍥及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；若偏差比較大，則須用千斤頂及支墩來(lái)進(jìn)行調(diào)整，保證拼裝后焊縫間距及高差均在合理范圍內(nèi)。同時(shí)，對(duì)接口位置的線形偏差，應(yīng)利用鋼箱梁接口預(yù)留的修正段進(jìn)行修正，先修正線形，使其可平緩過(guò)渡后，再焊接箱體。最后使用花籃螺栓及千斤頂?shù)葘晒?jié)段鋼箱梁調(diào)整靠攏，若有必要也可對(duì)局部進(jìn)行切割吊裝，以保證鋼箱梁拼裝質(zhì)量。4）重復(fù)上述施工操作，直至吊裝完成所有鋼箱梁，并驗(yàn)收。

每完成一段鋼箱梁吊裝，測(cè)量人員要第一時(shí)間復(fù)測(cè)該段鋼箱梁的線形，檢測(cè)合格后，現(xiàn)場(chǎng)采用按手工焊或半自動(dòng)CO定位焊照“先立焊后橫焊，從中間到兩邊交錯(cuò)、對(duì)稱(chēng)的焊接”的順序?qū)撓淞汉附佣ㄎ弧６ㄎ缓附舆^(guò)程中，應(yīng)根據(jù)節(jié)段鋼箱梁外形尺寸大小、每條焊縫的總長(zhǎng)度來(lái)控制定位焊縫的長(zhǎng)度和間距，一般長(zhǎng)度為80mm、間距為400mm，焊腳尺寸大于4mm，但應(yīng)小于1/2焊腳高，且鋼箱梁各部位焊接方法及要求見(jiàn)表2。

表2 鋼箱梁各部位焊接方法及要求

做完全部鋼箱梁焊接施工后，按照無(wú)損探傷檢測(cè)要求，將焊縫打磨好，等焊接結(jié)束慢24h之后檢查鋼箱梁外觀，外觀合格后開(kāi)始進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)。由檢測(cè)人員對(duì)焊縫做100%UT檢測(cè)，待檢測(cè)合格后，出具相應(yīng)的無(wú)損探傷檢測(cè)報(bào)告。

待55m鋼箱梁主體吊裝完成后，采用200t汽車(chē)吊進(jìn)行鋼梁的橫向連接塊及挑梁安裝。首先使用200t汽車(chē)吊與人員配合將橫向連接塊及挑梁吊至兩個(gè)鋼箱梁中間指定位置，再使用高清螺栓進(jìn)行連接，然后初擰，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整橫向連接快及挑梁，使其跟鋼箱梁主體相貼合，然后終擰牢固，并涂上油漆紅點(diǎn)做標(biāo)識(shí)。對(duì)無(wú)法對(duì)口的螺栓孔，采用圓形楔子調(diào)整到位，嚴(yán)禁隨意擴(kuò)孔、割孔。

4 質(zhì)量安全控制要點(diǎn)

4.1 吊裝施工質(zhì)量安全控制

該55m鋼箱梁項(xiàng)目中，為保障吊裝施工安全，成立了以項(xiàng)目經(jīng)理為主任的質(zhì)量安全生產(chǎn)委員會(huì)，其成員由項(xiàng)目部質(zhì)量安全部負(fù)責(zé)人和專(zhuān)職安全員組成，且各作業(yè)隊(duì)則以第一領(lǐng)導(dǎo)為組長(zhǎng)。同時(shí)，也制定了完善的質(zhì)量安全責(zé)任制，明確責(zé)任到具體人員身上。另外，結(jié)合該項(xiàng)目吊裝施工特點(diǎn)，編制了針對(duì)性的施工安全預(yù)案，以便將高空墜落、物體打擊等安全事故的發(fā)生概率控制到最低。

4.2 焊接質(zhì)量控制

結(jié)合該55m鋼箱梁施工特點(diǎn)，應(yīng)編制詳細(xì)且全面的焊接施工方案，明確焊接工藝及焊接順序，有效控制鋼箱梁焊接變形。具體來(lái)說(shuō)，需做好節(jié)點(diǎn)的焊接試驗(yàn)，并對(duì)試件焊接質(zhì)量做超聲波檢測(cè)及解剖，依據(jù)結(jié)果來(lái)選定焊接工藝規(guī)程及焊接順序。且應(yīng)盡可能使用CO氣體保護(hù)焊來(lái)進(jìn)行鋼箱梁焊接，以降低焊接變形概率。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該55m鋼箱梁項(xiàng)目吊裝施工通過(guò)應(yīng)用350t履帶吊+200t汽車(chē)吊方式吊裝施工，并通過(guò)控制各環(huán)節(jié)的質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的施工目標(biāo)。由此可以得出，350t履帶吊+200t汽車(chē)吊在跨度大、質(zhì)量大的鋼箱梁吊裝施工中應(yīng)用有良好的可行性，可為類(lèi)似橋梁項(xiàng)目施工積累經(jīng)驗(yàn)。