跨超宽高速公路连续钢箱梁安装施工

跨超宽高速公路连续钢箱梁安装施工

周永禄

中铁二十五局集团第四工程有限公司 广西柳州市 545027

摘 要 本文主要介绍了在某项目跨高速连续钢箱梁施工中，针对连续钢箱梁所上跨的高速公路较宽、跨度较大的特性，通过采用分段分节吊装拼接的的施工方法，从而很好的解决了大跨度连续钢箱梁上跨超宽高速公路的难题，不但保证了连续钢箱梁的吊装安全，同时也确保了下方高速公路通车的安全性。通过设立在下方的临时支墩，使得梁体吊装后的焊接安装更加精确，避免了由于梁体自身影响所产生的施工偏差，保证了梁体成型后的线性质量。该施工方法也为类似施工提供了一种解决思路。

关键词 超宽路面 连续钢箱梁 安全 质量

前言

当桥梁跨越城市主干道或高速公路时，由于下方的道路较宽，为保证下方的通车安全，减少对下方的交通影响，一般采用整跨形式直接跨越下方交通。而连续梁是上述情况下的理想桥型，在一般情况下多采用预应力混凝土结构连续梁，但该类型连续梁在施工时对下方通车限高有严格要求，连续梁采用挂篮施工时对下方交通有较大影响，并且预应力混凝土连续梁无论是支架法还是悬臂法施工周期较长，对周边的交通影响时间持续较长。若采用连续钢箱梁可以很好的解决上述问题，连续梁钢箱梁可在工厂进行分节制作，只需运到现场通过大吨位起重设备安接焊装即可，大大减少了施工作业周期。通过设置在梁体下方的临时支墩，可以保证连续钢箱梁吊装时的安全性，同时也保证了梁体焊接后的质量和线性。通过现场实际使用，该类型支架在某项目跨绕城高速路施工中取得很好的效果。

1 工程概况

某项目跨越既有绕城高速路，由于二者之间斜交角度为55.5°，因此桥梁两幅桥采用正交错孔布置。桥位平面图如图1所示。跨越高速公路主桥采用50m+85m+44m的连续钢箱梁，其余部分采用30m跨径为主的简支小箱梁形式。

图1 桥位平面图

本项目单幅钢箱梁采用50m+85m+44m变截面连续单箱五室钢箱梁，最大净高4.25m，单箱室净宽3.5m，左右幅两侧悬臂翼缘均外挑1.85m，悬臂根部高度为0.33m。左、右幅钢箱梁桥面宽度均为20m。桥梁顶板宽度20m，底板宽度16.34m。钢箱梁顶板厚18mm，底板厚18mm，腹板厚20mm，横隔板厚12mm，横隔板布置纵向间距3m布置，顶板设置U肋，底板设置板肋，U肋板厚8mm，板肋板厚14mm。主桥全长179m；单幅横向分段为5段，纵向为4段，共计分40段。详见图2。

图2 钢箱梁立面分段图

2 连续钢箱梁主要施工工艺

2.1 钢箱梁运输

（1）根据构件尺寸及重量，运输钢箱梁拟采用一台大型平板拖车进行，钢箱梁运输尽量在夜晚进行，由于钢箱梁超长、超宽，因此在运输时应在构件四方边界位置设置信号灯或反光贴条，并加以警示灯示意。当运梁车经过桥梁时，运梁车经桥梁旁边辅道通行。

（2）钢箱梁搁在枕木上，其中梁尾部的枕木应比梁头部的枕木略高一些以防止梁体向后位移，梁体尾部伸出车体不得超过6m已确保梁体稳定。为保证梁体运输中的横向稳定性，需在梁体两侧安装连接挡板，连接挡板焊接在车厢内侧。

2.2 临时支撑的搭设

梁体临时支撑架的设计必须具有足够的强度、刚度及稳定性，确保在承受钢箱梁重量情况下不变形、不垮塌，以及在满足钢箱梁安全吊装的前提下设计，以本次工程所使用最高处支架设计，对此支架施加本次工程支架荷载中最大的荷载，验算支架结构稳定性。临时支撑立面图如下图3所示。

图3 临时支撑立面图

2.3 钢箱梁安装

（1）钢箱梁吊装前在钢箱梁底板和支座上找出支座设计中心位置并画出沿长线且在支撑上画出钢箱梁横向分段线边缘位置，并设置限位挡块，

（2）钢箱梁安装顺序必须保证结构的稳定和不发生永久变形，并能保持或及时校正结构的预拱度和平面位置。

（3）测量人员需对梁体顶部标高及中心位置进行复测检查，当超过允许偏差时及时汇报，超过允许偏差的梁体不得安装。

（4）测量人员需实时对梁体落梁就位全过程进行监测，当发现数据异常时必须及时汇报。

（5）钢箱梁吊装时应缓慢松钩，以确保安全。

（6）各梁段拼装焊接作业完成之后，及时修补涂装。

（7）钢箱梁各段固定需牢固，防止变形和失稳。

2.4 钢箱梁焊接

（1）焊接顺序：先两侧腹板——加劲板——下翼缘——上翼缘——后盖板。外露焊缝均需要打磨顺滑。

（2）梁体焊接采用对称焊接，每个焊接处安排两名焊工进行对称焊接。焊接时首先对焊接腹板处，然后焊接翼缘板处，最后实行包角焊接。

（3）焊接前需打好坡口，焊接时需多层进行。每层焊道接头不得处于同一位置，应间隔3-5cm。不同焊工焊接的焊道接头也需严格注意接头位置，每个焊道焊接完毕后需及时清理焊渣和碎屑，焊接时要注意控制两层焊道的温差，焊接完毕后要及时进行检测，若有缺陷需及时处理。

3 钢箱梁吊装及临时支墩受力验算

3.1 地基承载力计算

履带吊对地基承载能力计算：

400吨履带吊起重机数据：

G1-----履带吊基础自重330t；

G2-----超起桅杆（48m臂架）和超起装置20t；

G3-----超起配重120t；

G4-----200吨级吊钩自重5.7t；

G5-----吊装用钢丝绳自重3t；

G6-----钢箱梁自重163.8t；

每个履带的受力G=[G1+G2+G3+（G4+G5+G6）×1.1]÷2

=[330t+120t+20t+（5.7t+3t+163.8t）×1.1]÷2

=706.75t÷2

≈353.4t

履带吊履带面积：S面积=长×宽=12m×2.2m=28.8m2

根据“1+1”理论计算，履带吊对地面压力要求为：

P=N/S

P=（353.4t×2）÷26.4m2

P=706.8t÷26.4m2

P≈26.77t·m-2

P≈267.7kPa≤300kPa。

3.2 吊装钢丝绳验算

本次吊装最大构件重量约为163.8t，当钢箱梁起重重量固定不变时，钢丝绳竖向夹角越大，吊索所收到的拉力也越大；或者说，当吊索所受拉力不变时，随着起吊重量会随着钢丝绳竖向夹角的增大而减小。

本工程所吊装的所有钢箱梁钢丝绳与水平面的夹角在45°～60°范围内，以钢丝绳与水平面的夹角为60°计算(最重箱梁)，动荷载系数取1.2计，采则单根钢丝绳所受的拉力P为：

P=1.2×163.8/(4×sin60)≈75.7t=757KN。

选择钢丝绳直径时，一般可根据钢丝绳受到的拉力（即许用拉力P），求出钢丝破断拉力总和ΣS0，再查表找出相应的钢丝绳直径。如所用的是旧钢丝绳，则以上所求得的许用拉力P应根据绳的新旧程度，乘以0.4～0.7的系数。钢丝绳的容许拉力可按下式计算：

式中：P——钢丝绳的容许拉力（kN）；

ΣS0——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN）；

α——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×76钢丝绳，α分别取0.85、0.82、0.80；

K——钢丝绳使用安全系数。

所以P=αΣS0/(K×100%)中，α取值0.82、K取值8。得：

ΣS0=K×100%×P/α=8×757/0.82≈7385kN

本工程采用双绳吊装，单绳破断拉力为3693KN，查询《重要用途钢丝绳》（GB8918-2006）规范，选择直径为80mm的公称抗拉强度1770MPa的6×37的纤维芯钢丝绳，破断拉力为3740*2=7480KN>7385KN完全满足施工要求。

3.3 临时支架验算

本工程临时支架采用MIDAS GEN2017进行验算。箱梁支撑区域按最重段钢测算是平均重量进行验算，最重钢箱梁为163.8t，考虑动载系数为1.1，163.8*1.1≈180t，箱梁考虑平均受力计算，则箱梁支撑区域结构受力为900KN，计算结果如下图4、图5所示。

图4 计算模型及支座反力

图5 位移等值线图及应力图

钢管立柱最大计算长度10m，λ＝10000/219＝46，按照b类构取的稳定系数查表可得为0.87，稳定性计算如下：

，满足要求。

4 安全保证措施

（1）当吊车起吊时，吊索需保持垂直，起吊距离不得超过起重机回转半径从而对吊物产生拖拉，以免造成起重质量超负荷使得钢丝绳损坏或滑落。起桥时吊物应设置牵拉绳防止其产生旋转或摆动。

（2）起重机的臂杆升降及回转需均匀缓慢平稳，不得将吊物在空中进行摇晃，同时要防止紧急制动和冲击振动，防止对臂杆产生较大扭动。起重机使用前应取得相关部门的检验批准证书，严禁无证上岗操作。起重重量应在规定范围内，坚决杜绝超负荷起吊。

（3）作业区不得有易燃、易爆物品，并按现场消防要求办理动火证，下方派专人监护，防止火灾事故的发生。

（4）电焊机每次使用后需及时关闭，有专人进行检查，焊接后电焊头要及时清理，焊钳要悬挂在专业挂钩上并做好绝缘措施，防止与金属构件接触。

5 结束语

通过对连续钢箱梁进行分节制作和安装，从而很好的解决了大跨度连续钢箱梁上跨超宽高速公路的难题，不但保证了连续钢箱梁的吊装安全，同时也确保了下方高速公路通车的安全性。通过设立在下方的临时支墩，使得梁体吊装后的焊接安装更加精确，避免了由于梁体自身影响所产生的施工偏差，保证了梁体成型后的线性质量。此方法为后续类似施工提供了借鉴和参考。

参考文献

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[6] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50017-2017 钢结构设计标准.北京：中国建筑工业出版社，2017.

作者简介：周永禄（1986-3） 男 广西贵港 本科 工程师 道路与桥梁施工技术 中铁二十五局集团第四工程有限公司