鄧朝友

（中鐵二十二局集團第三工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

1.1 工程簡介

新建鑒湖大橋為三跨連續(xù)變截面鋼箱梁（單箱五室截面）直線橋，跨度55m+85m+55m，如圖1所示，位于鑒湖老橋正上方。橫截面為單箱五室，頂板寬26.7m，底板寬21.128m，懸臂長2m。橋面雙向放坡，橫坡為2%。全橋采用Q345qD橋梁專用鋼，總質(zhì)量約3100t。鋼箱梁底板采用二次拋物線設計，85m跨跨中梁高2.4m，中墩位置梁高4.8m，邊墩位置梁高1.8m。頂板兼作橋面承重結構，頂、底板采用U型加勁肋，懸臂部位頂板采用U型肋和板肋加勁。箱內(nèi)普通橫隔板標準間距為3m，在支墩處橫隔板加密至1m～1.5m。箱梁支座按徑向布置，其約束方向沿著路線中心線的法向和切線。

1.2 施工重難點

工程的重難點有以下3點：1）鋼箱梁分段吊裝。受作業(yè)空間及吊裝設備限制，鑒湖主橋支架須充分利用老橋拆除支架接高使用，鋼箱梁的縱向分段須嚴格按老橋拆除支架控制，吊裝設備為老橋拆除使用的85t龍門吊。2）加工與焊接。由于該工程構件多、尺寸精度要求高，因此對于加工流程、焊接順序等要求嚴格，鋼箱梁分段不當會導致現(xiàn)場焊接應力集中，需要制定合理的焊接順序和焊接工藝，防止焊接變形。3）豎曲線與起拱控制。施工期間考慮豎曲線、設計預拱度和施工預拱度，橋梁整體按二次拋物線起拱，須分解到每節(jié)箱型梁的起拱，對車間加工及現(xiàn)場安裝的控制要求高。

2 鋼箱梁節(jié)段劃分

該工程鋼箱梁在廠內(nèi)加工制造，通過陸運到達現(xiàn)場，經(jīng)沿途調(diào)查分析并結合現(xiàn)場拆橋支架的布置，分節(jié)鋼箱梁的最大外形尺寸不能超過寬×高×長：4.8m×4.8m×24m，分節(jié)最大質(zhì)量不超過68t（85t龍門吊額定荷載的80%）。最終確定將主橋分為92節(jié)，最大分節(jié)質(zhì)量61.6t，首段1作為定位段，分節(jié)尺寸：縱橋向3.35m，橫橋向全寬26.7m。先安裝定位在墩號ZXH43上，然后連續(xù)安裝其他節(jié)段鋼箱梁，其他各段分段長度為9.2m～21.6m，橫向最大寬度4.6m，如圖2所示。

寬度方向分段情況：主橋的長度方向分14段，第1段橫橋向整體不分段，其余13段橫橋向分7節(jié)，節(jié)段編號按吊裝的先后順序依次用字母a、b、c、d、e、f、g表示。節(jié)段內(nèi)、節(jié)段間，頂?shù)装迤唇游恢镁础癦”字形錯開20cm（奇數(shù)段和偶數(shù)段，段內(nèi)首個吊裝的定位構件不相同），如圖3、圖4所示。考慮現(xiàn)場焊接收縮，箱梁頂、底、腹板現(xiàn)場坡口均開不留鈍邊的“V”形坡口，坡口角度為50°，裝配間隙隨板厚及溫度變化情況控制在6mm～12mm。

3 鋼箱梁預拱度的設置與安裝控制

3.1 預拱度設置

鋼箱梁預拱度包括成橋設計預拱度（55跨中36mm、85m跨中187mm）、豎曲線、橫坡和施工預拱度，而施工預拱度須充分考慮支架沉降變形、分節(jié)鋼箱梁安裝自撓及支架拆除體系轉(zhuǎn)換等因素的影響。由于該工程支架是老橋支架接高利用，老橋拆除質(zhì)量達7000t，而主橋鋼結構總質(zhì)量3100t，因此主橋施工時支架的沉降已基本穩(wěn)定，且底板橫坡為0，因此只需要考慮支架豎向壓縮變形（85m跨中考慮20mm）、鋼箱梁自重和體系轉(zhuǎn)換變形的影響。常規(guī)自重下?lián)先≈礚/1000～L/3000，為了得到變截面鋼箱梁在自重下的準確下?lián)现?，保證橋面3cmECO層鋪設平順度，便于指導現(xiàn)場安裝施工，采用Midas Civil軟件模擬解除支架約束后的變形情況，得到了鋼箱梁在自重作用下的預拱度設計值如圖5所示，由圖可知在85m跨中最大豎向撓度-50.139mm，自重下?lián)现荡蠹s在L/1700；55m小里程邊跨-13.809mm、大里程邊跨-14.174mm，自重下?lián)现荡蠹s在L/3950，這與常規(guī)下?lián)隙热≈荡嬖谳^大差異。

廠內(nèi)加工預拱度通過可調(diào)節(jié)地樣胎架進行控制，根據(jù)深化設計圖紙中的起拱要求對不同弧度的起拱構件進行實地放樣，精密加工。各節(jié)段鋼箱梁加工完成后至少相鄰三節(jié)段在廠內(nèi)地樣胎架上進行預拼裝，且預拼裝時要以腹板為基準，以保證現(xiàn)場安裝接頭精度。

3.2 現(xiàn)場安裝控制

根據(jù)模型建立的預拱度值，計算確定每排支架各節(jié)段鋼箱梁支撐部位的標高，通過支架橫梁頂面的?219mm×10mm調(diào)節(jié)鋼管進行調(diào)整，達到設計高程值。單節(jié)鋼箱梁每側(cè)設置兩個臨時支撐點。

吊裝方向從北向南進行，按首段鋼箱梁整體吊裝后在邊墩精確定位，先箱室主體后挑臂，橫向從中間向兩邊依次吊裝的總體施工思路。

鋼箱梁安裝須經(jīng)過接口的粗匹配與精調(diào)兩次操作。

3.2.1 接口的粗匹配

主要目的是調(diào)整箱梁線型確保中心軸線，在各節(jié)箱梁頂面用全站儀提前畫出一條縱軸線（設定位控制點1個）、一條橫軸線（設定位控制點2個），現(xiàn)場起吊安裝時，通過觀測3個定位控制點調(diào)整鋼箱梁就位，此時要注意梁段的傾斜度與高度需要與頂板的中軸線齊平，前后節(jié)段頂板的U型肋對齊，梁段底板處縫隙寬度的最大值不超過15mm，另外可使用千斤頂調(diào)整主腹板的平衡狀態(tài)，確認物件放置平穩(wěn)牢靠，方可松鉤，以免物件傾斜翻倒傷人。

3.2.2 接口的精調(diào)

使用千斤頂進一步調(diào)整節(jié)段的標準高度、預拱度、橫坡度，確保相鄰接口面板最大的差距不超過0.5mm。調(diào)整約束時要遵循由硬到弱的規(guī)律，先調(diào)整腹板和頂?shù)装褰唤缣幍木嚯x，后調(diào)整接口距離，固定時使用碼板壓平。在完成鋼箱梁的精準定位后，還需要根據(jù)相關的規(guī)范標準比對縫口，針對沒有達到要求的縫口進行修正，直到縫口經(jīng)過打磨后符合規(guī)范才可以進行焊接工作。

為減少焊接應力，防先焊的焊縫先收縮后焊焊縫受約束產(chǎn)生拉應力使鋼箱梁安裝時變形，針對該工程結構特點，通過軟件模擬安裝過程及工藝試驗，確定具體的焊接工藝及焊接順序。首先進行焊接試驗，并進行試件超聲波檢測、解剖，根據(jù)檢測解剖結果來制訂相應的焊接工藝規(guī)程；然后根據(jù)鋼橋縱向彎矩圖，確定頂、底板受拉或受壓區(qū)分布，如圖6所示，對受拉焊縫先焊接、受壓焊縫后焊接，對接焊縫先焊、T型焊縫和角焊縫后焊、頂?shù)装搴透拱逋粭l對接縫對稱同步從中間向兩邊焊接；同時要求對接接頭打底焊縫焊接完成后，須割除碼板方可進行下道焊縫焊接。

為驗證該文鋼箱梁安裝建模預拱度控制的準確性，現(xiàn)場采集了各節(jié)段鋼箱梁安裝就位時的跨中頂標高及成橋后支架解除的現(xiàn)場實際頂標高變化值，形成如圖7所示的預拱度控制與實測結果對比圖，通過匯總分析可以看出，55m邊跨的預拱度預設值較成橋設計預拱度大17mm，85m中跨的預拱度預設值較成橋設計預拱度小10mm，存在一定的偏差，這可能與現(xiàn)場存在架橋機過孔動荷載、各段鋼箱梁加工廠打的樣沖眼有偏差導致測量時實測坐標與理論坐標有誤差、初始偏差及人員操作等因素有關。該文采用的模型分析可以有效模擬荷載-變形曲線并獲得關鍵數(shù)據(jù)，成橋后的整體線形、平整度滿足施工要求，因此使用該模型進行分析較為可靠。

4 質(zhì)量控制要點

鋼箱梁每塊鋼板定尺采購時除了考慮各段切割余量，還要考慮排版套料、起拱量及焊接收縮余量，確保鋼箱梁在中、邊墩處精確定位及鋼箱梁成橋后的尺寸滿足設計要求，見表1。

表1 鋼箱梁工藝補償量及制造余量控制（單位：mm）

鋼箱梁U肋錯口處理優(yōu)化：以節(jié)段鋼箱梁中腹板進行定位拼裝，防止U肋對齊定位后節(jié)段鋼箱梁主板錯邊影響成橋質(zhì)量。U肋接頭處一端滿焊，另一端留350mm長不焊，但離腹板最近的一側(cè)需要在工廠滿焊，根據(jù)現(xiàn)場U肋安裝效果再決定其他各段頂板與U肋接頭兩端是否均滿焊或另一端頭減少預留長度。另外U肋連接板廠內(nèi)在一端開六個孔，另一端六個孔在現(xiàn)場實量后利用標準套模板現(xiàn)場用搖臂鉆配鉆，以保證高強螺栓安裝穿孔率。

焊接變形的控制：1）焊接橫隔板與頂板、底板、腹板時可分區(qū)域施焊，盡量避免熱量過于集中，以減少焊接變形量。2）焊接腹板與頂板、底板角接焊縫時宜采用分段退焊方法施焊，且每段焊縫的長度為800mm～1200mm。3）對接打底焊接后，先進行碼板割除，然后再焊第二道焊縫，以保證后續(xù)焊縫無約束狀態(tài)下焊接，減少焊接應力。4）盡可能先吊裝完成所有節(jié)段后，從橋墩中間節(jié)段向兩側(cè)焊接，能夠有效控制焊接變形，保證橋梁整體線形。

鋼結構節(jié)段吊裝過程中小節(jié)段線型調(diào)整可通過在鋼箱梁頂面焊接固定板架設千斤頂或7字型馬板[1]。對分節(jié)無腹板段運輸及存放時應采用型鋼或槽鋼進行臨時支撐，防止鋼箱梁發(fā)生變形。通過早、中、晚不同溫度下的拼裝測量，掌握溫度與橋梁線形變化數(shù)據(jù)，消除溫度影響。

5 結語

該文以紹興308省道智慧快速路改造工程鑒湖大橋為背景，對大跨度變截面鋼箱梁廠內(nèi)分段加工制造及工地安裝進行分析，總結了1套施工技術參數(shù)，用于指導類似施工。

隨著結構分析軟件在工程施工中的運用越來越廣泛，鋼箱梁在制造及現(xiàn)場安裝控制方面還需繼續(xù)完善，針對不同施工條件、不同的結構形式，通過不斷實踐，找出更適宜的施工參數(shù)與控制措施，在質(zhì)量有保證的情況下，減少鋼箱梁分段數(shù)量，縮短工期，降低成本。