浅谈连续钢箱梁纵桥向线形控制要点

浅谈连续钢箱梁纵桥向线形控制要点

唐亮戴超虎柴群虎邓赞杰

中建五局第三建设有限公司湖南长沙410000

摘要：本文以淄博高新区猪龙河综合治理生态建设站东路南桥钢箱梁施工项目为实例，对其施工设计方案以及现场实际安装方面进行了简要概述，并重点阐述了在此过程中对钢箱梁纵桥向的线性控制技术，最后对实际施工与施工设计的误差调整措施进行了讨论。

关键词：连续钢箱梁；纵桥向；线性控制

连续钢箱梁桥具有抗弯和抗扭刚度大、钢结构强度高、施工时间短以及跨越能力强等优点，并且其具有优美的外形，所以受到社会大众和相关建设企业的重视和欢迎。由于大阶段吊装施工技术相对十分灵活，并且施工速度和效果非常良好，逐渐被普及应用到桥梁工程建设中来。现阶段，连续钢箱梁的跨度持续增加，因此对其相应的控制技术和线形控制等方面也提出了更高的要求，进而也加大了其施工难度，有效控制桥梁施工过程显得越发重要。

1.工程概况

本桥位于站东路，跨越猪龙河水系。规划猪龙河河面宽度为48m，本工程设计以河道中心线对称展开布置。站东路南桥全长81.28m（包含桥台搭板），起点桩号K0+106.43，终点里程桩号K0+187.71，桥梁结构宽度42.1m，本桥为一跨中承式桁架拱结构形式桥梁，主梁采用叠合梁结构形式主跨63m（支座中心线之间的距离），总用钢量约1600T。该钢箱梁纵断面布置如下：桥梁中心桩号为K0+147.07，桥面设置R=1500m的竖曲线，从竖曲线两端起设置2.69%和2.115%的纵坡与地面道路衔接。

2.支架及预拱设置设计方案

按照施工设计图纸上的要求，该钢箱梁制作安装标高应为：梁底施工标高=梁底设计标高+预拱度。施工设计图纸中对钢箱梁架设的临时支架使用满堂支架方式。从支架设计和预拱设置方面来看：当钢箱梁自重+二期荷载+1/2设计活载情况下，钢箱梁标高与设计线形标高相同[1]。

3.实际安装施工工艺

站东路南桥钢箱梁钢结构部分全长64.2m、宽42m、中心结构高度分别为2.21、2.30、2.40、2.30、2.21m，将纵向安装顺序划分为三段，为由一端固定端向另一端进行安装，考虑主焊缝的应力影响，每一段接头位置在横向方向均应按规范进行错开，其具体安装分段如下：

根据桥钢箱梁整体分块和重量统计分析，分块钢箱梁长度较大，最大长度约为16.5m，最大分块重量约为41.207T，根据现场施工环境，和构件分段划分方案，拟选用180t履带吊主梁段钢构件的吊装设备，吊装时履带吊站位应尽量保证履带位于路基箱中部。

钢箱梁吊装属于高风险工序，现场应建立领导带班制度；现场吊装作业时，钢箱梁吊装起吊点及落吊点必须由司索工专职指挥。

采用大型履带吊进行钢箱梁吊装时，吊装作业前应在桥两侧吊车吊装范围进行地基处理及地面硬化，以免吊装过程中发生沉陷。

针对350T吊车吊装重量最大分段G3二段（最大作业半径段）、首节段G3一段、180T吊车吊装重量最大分段G2二段进行吊装工况分析：G3二段宽3.5m，总重41.207t。构件吊装高度约为7m。180t履带吊在主臂长度20m半径14m的正方起重量为60.7t，侧方起重量为53t。分段G3一段宽3.5m，总重39.183t，构件吊装高度约为7m。180t履带吊在主臂长度20m半径14m的正方起重量为60.7t，侧方起重量为53t，满足吊装要求。G2二段宽3.5m，总重39.652t，构件吊装高度约为7m。180t履带吊在主臂长度20m半径14m的正方起重量为60.7t，侧方起重量为53t。以上工况均满足吊装要求。

钢箱梁吊装工艺流程如图：

4.纵桥向线形控制要点

4.1预拱度

计算钢箱梁线形的基础是预拱度，而预拱度是依据梁单元模型计算出的全桥累计变形+1/2活载变形而计算出来的。

4.2制造参数

第一，计算胎架线形参数。通过计算得出几个小节段控制点的相对里程与相对高程，在此基础上就能在胎架相应位置进行线形调整。

第二，计算下料参数。将底板作为基准，顶板修正量=梁高*tan（梁段间夹角/2），从这里能够将顶底板下料长度得出来。同理，也能将全桥钢箱梁下料参数得出。对桥梁的线形控制，就是结合成桥曲线，对各个施工工况进行模拟后而计算出的桥梁应施加的精确预拱度，进而将胎架线形参数与钢箱梁下料参数计算出来，严格根据相关指令进行箱梁预制作业，从理论上将，通常在施工结束后就能获得理想的几何线形[2]。由此可以看出，计算线形控制参数的工作是多么重要。

4.3确定吊装安装线形

钢箱梁预制结束后，通过浮吊将其架设到临时支座上，此时钢箱梁会出现自重变形现象，这就需要对钢箱梁安装线形进行计算，对钢箱梁安装进行合理控制，从而增强施工安全性，确保成桥线形。在此过程中，如果发生偏差问题，可以对其进行及时调整，防止误差不断累计而使成桥不能达到设计要求，严重时会导致难以合拢。

对于安装线形的计算，是利用考虑加入竖曲线的预拱度将当前施工工况位移扣除掉，因为预拱度的设置是对小节段两端高程的确定，同时通过“以直代曲”的方法进行梁段预制，所以可以从两端插值得出小节段中间的预拱度，通过布置的安装测点，将顶板中心点选取出来，进而将理论状态下当前工况的安装线形情况得出。然后在实际施工过程中，按照几何控制方案，对相应测点的变形情况进行测量，最后将所测结果与理论值进行对比，以有效控制误差。

4.4梁端转角控制

第一，梁端转角计算。架设安装钢箱梁过程中，大节段间捍接合拢位置会有梁端转角产生，对转角的合理控制是钢箱梁吊装施工的重点，对钢箱梁的合拢过程有决定性影响。为保证钢箱梁实现有效连接，要将辉接前的梁端转角合理消除。从理论上来讲，可通过对钢箱梁制造线形的调节来将梁端转角消除。也就是在计算制造指令时，按照计算所得的梁端转角值，在辉接部位两头的小节段预先旋转相应的角度，对胎架线形参数中每个大节段两端的小节段的相对高程进行修正[3]。这样就能够安装时使架设梁段变形后处于无转角状况，进而将钢箱梁平顺连接。

第二，梁端转角的误差调节。在对制造线形进行调节后，从理论上来讲是能够实现钢箱梁的平顺连接的。但钢材弹性模量、临时荷载以及施工误差等都会影响到梁端转角。所以，一定要对这些误差进行合理分析和控制，以防止有较大梁端转角产生而使合拢难度加大。在转角较小的情况下，对于辉接部位可用辉缝调节这部分转角。而在转角过大情况下，挥缝调节就不能使用了，对此可通过牛腿支座和调位支座的竖向千斤顶对待安装梁段的高程进行调节，以此将转角消除，在辉接后再将其调回原状态。该调节方式会强迫辉接后的结构出现位移，从而影响到结构受力，要尽可能防止误差的产生而造成转角过大。

5.实际安装施工与施工设计要求的差别和调整

5.1工况差别

将设计考虑的钢箱梁安装支架与实际施工支架进行对比，可以看出设计支架为满堂式，钢箱梁架设结束后的自重由支架承担，顶底板几乎无内力存在，只要支架线形设置与钢梁加工线形一致，钢箱梁安装后的线形与加工时相同。钢箱梁安装施工中运用支墩式支架，在架设完钢箱梁后变成简支梁状态，钢梁自重作用下有扰度存在。

5.2调整措施

第一，加工制作设计。在预制场制造钢箱梁，应满足加工、运输和安装等实际要求，可以将其分成纵向四段，横向四块进行加工作业，加工过程中根据设置整体满堂胎架。胎架柱使用直径159毫米，厚5毫米的钢管，横向及纵向钢梁用20a槽钢，斜撑使用14a以上槽钢，钢材选用Q235材质。第二，制作环节中纵桥向的线形控制。对于直线段桥梁制作，胎架端部高度为1米，其他胎架高度=1米+设计预拱+施工预拱。第三，安装环节纵桥向的线形控制。在架设钢箱梁之前要对临时支墩实行堆载预压，以将支墩非弹性变形尽可能减少甚至消除，并将支墩弹性变形量获取。预压作业之后，临时支墩施工标高=设计梁底标高+预拱度+临时支墩的理论弹性变形量。

6.结语

在连续钢箱梁施工前，进行了认真分析和研究，并在此基础上科学制定了施工方案，同时有效控制施工过程，在钢箱梁落架体系转换后，复查了桥梁纵向线形状况，最终将桥面标高与设计标高两方面的误差都有效控制在允差范围之内，从而达到相关规范标准和施工设计要求。

参考文献

[1]周军红，掌红梅，慈龙胜，等.交替起伏式钢箱梁深化设计要点与加工制造技术[J].建筑技术，2017，48（2）：133-136.

[2]郑建新，于哲，翁方文.大跨宽幅钢箱梁斜拉桥主梁线形控制[J].中国港湾建设，2016，36（12）：35-39.

[3]张威，邓灵军.低周反复荷载作用下钢筋混凝土梁梁端屈服转角计算公式的研究[J].住宅与房地产，2017（5）.