桥梁工程钢箱梁梁段施工技术探析

桥梁工程钢箱梁梁段施工技术探析

柏文浩

中国水利水电第三工程局有限公司   陕西省西安市 710024

摘要：钢箱梁在工程中的应用十分广泛，在钢箱梁梁段施工过程中，要合理划分钢箱梁节段，随后按照节段确定吊装设备，并对吊装设备作业区域的地基妥善处理，避免地基沉降影响吊装效果。当梁段吊装就位后，要按照规定要求合龙，通过焊接的方法将钢箱梁连接固定，最终形成整体。本文就桥梁工程钢箱梁梁段施工技术进行研究，以供参考。

关键词：桥梁施工；钢箱梁;焊接

引言

大跨径钢箱梁斜拉桥在一些交通量需求较大、经济衔接要求高的区域得到了大量应用，如杭州湾大桥、港珠澳大桥。相对于常规混凝土斜拉桥，钢箱梁斜拉桥的非线性效应十分显著，且钢箱梁斜拉桥的斜拉索长、跨径大、主梁刚度偏小，斜拉索垂度效应较大；拼装钢箱梁时梁段调整范围局限性明显，钢箱梁采取全焊接时，顶底板焊缝宽度的改变有助于倾角和标高的微小变化，其他钢箱梁形式则很难对倾角和标高进行有效调整；钢结构温度效应较大，斜拉桥建设中需要重点控制温度影响。大跨径钢箱梁斜拉桥全过程控制关联着项目后续运行的社会经济效应，施工阶段的斜拉桥各构件安装工序需要严格管理，确保结构内力、变形满足设计目标要求。

1制造线形

（1）在对钢箱梁分节段焊接的过程中，线性控制是较为常用的方法，具体是指模拟施工条件，计算桥梁的预拱度。线性控制参数具体包括钢箱梁的线形参数和下料参数，钢箱梁中心位置处的上边缘为控制带，计算点设置在每个小截面的两端。按钢箱梁的实际状况，给出胎架的线性参数，可将之近似为无应力状态，即准确计算出钢箱梁的累积变形，按0.5倍的活荷载与施工累积变形的和，反向设置钢箱梁的预拱度。在充分考虑桥梁垂直曲线的基础上，给出钢箱梁的制造指令。（2）将桥梁钢箱梁分为11个节段，其中每个节段的高程与主跨中心线的顶板和底板，全都设置三个高程观测点，以此来复核并控制加工前后的标高。施工阶段要对梁段的压缩量加以修正，按照钢箱梁的几何特性，对下料参数合理确定。小节段钢箱梁会产生一定的夹角及缝隙，因为制造钢箱梁时，采用以直代曲的方式，以底板中心作为控制点，若是按矩形块对梁段预制，则可能在梁段间出现缝隙，因此可根据钢箱梁截面的几何关系，对顶板修正量加以计算，依据补偿平分原则，按一半补偿两边节段，进而得到钢箱梁顶板的实际下料长度。将底板作为顶板修正量的基准时，可获得考虑误差影响的钢箱梁顶板与底板下料长度。（3）钢箱梁预制是通过直线完成，在两个小段间会产生一定的角度与间隙，使用矩形块的预制梁部分，会出现梁体侵入或梁间间隙的现象。按补偿平分的原则，两边节段按一半补偿。

2焊接顺序

（1）在钢箱梁焊接中，合理的焊接顺序能够减小焊接应力，施焊时应遵循如下原则：同步、均匀、对称。安装焊接时，受到一些外界因素的影响，可能会造成残余应力和焊接变形，为避免这一情况的发生，可按照如下顺序进行焊接：在对纵向分段内的纵缝施焊时，可将横桥向分块连接，形成纵向节段；随后对纵向分段间的横桥向焊缝施焊，并将顺桥向分段连接形成架设节段。（2）梁段焊接包括以下内容：顶板、底板纵向对接，腹板与顶、底板熔透角接，横隔板与腹板T型角接等。以上焊接内容也有一定的顺序，如未按顺序焊接，则可能影响焊接质量。所以施焊时要遵循焊接准则。先同时同向焊接顶板底板对接焊缝，然后再焊接腹板与顶、底板熔透角，最后完成T型角接焊缝。当梁段吊装就位后，在架设节段之间的焊缝施焊时，也要按照相应的顺序焊接。为有效减少焊接时的变形量和残余变形应力，所有梁段每条环缝的焊接顺序全部相同，由两名焊工对称焊接，这样能够保证桥梁结构的整体稳定性。（3）多层多道焊的接头要错开布置，每层焊道的高度应控制在4.0～5.0mm。每层每道焊缝间要严格清渣，避免影响焊缝质量，并以目测的方法检验上一层焊缝有无明显的缺陷，确认合格后，方可焊接下层，直至焊满为止。需要注意的是，每层每道均应连续施焊，避免中断。焊接过程中，会遇到无法焊接的部位，要采取焊缝清根的方法进行操作，用碳弧气刨和磨光机将渗碳层清除干净，直至构件表面露出金属光泽。清根完毕后，要检查打磨深度，看是否一致，如果存在偏差，则应及时处理。焊接结束后，要将焊缝打磨平整，确保焊缝的高度在0.8mm以内，焊缝打磨的方向与焊缝受力方向一致，残余高度应光滑过渡至原材料表面，且过渡区域内的焊缝边缘不得存在咬边的现象。

3合理成桥状态

斜拉桥合理成桥状态是项目施工的控制目标，合理状态的确定需要重点分析斜拉索力，本文基于软件未知荷载系数功能，以关键节点位置为约束，索力为变量，对符合约束情况的初始索力进行计算，获取模型影响矩阵，成桥索力的优化则需要在该矩阵基础上构建整体结构弯矩最小化的要求，促使成桥索力的均匀分布。主塔、主梁等结构受力合理稳定，成桥线性满足设计允许要求。

4钢箱梁就位与调位

（1）当切割余量后，在合龙作业时吊装剩余的1m高度，使顺接钢混段，用马板锁定。（2）在竖向平动调整钢梁时，用6个主油缸竖向位移钢筋；在调整钢梁倾角时，用吊机中的主油缸竖向反方向调整倾角（3）在调整钢箱梁绕轴线转动角时，用两个侧腹板上方的2个主油缸对钢箱梁绕轴线施加竖向反方向力，促使角度调整。（4）调位油缸通过计算机系统进行精准控制，保证钢箱梁顺利合龙。

5焊接顺序

（1）在钢箱梁焊接中，合理的焊接顺序能够减小焊接应力，施焊时应遵循如下原则：同步、均匀、对称。安装焊接时，受到一些外界因素的影响，可能会造成残余应力和焊接变形，为避免这一情况的发生，可按照如下顺序进行焊接：在对纵向分段内的纵缝施焊时，可将横桥向分块连接，形成纵向节段；随后对纵向分段间的横桥向焊缝施焊，并将顺桥向分段连接形成架设节段。（2）梁段焊接包括以下内容：顶板、底板纵向对接，腹板与顶、底板熔透角接，横隔板与腹板T型角接等。以上焊接内容也有一定的顺序，如未按顺序焊接，则可能影响焊接质量。所以施焊时要遵循焊接准则。先同时同向焊接顶板底板对接焊缝，然后再焊接腹板与顶、底板熔透角，最后完成T型角接焊缝。当梁段吊装就位后，在架设节段之间的焊缝施焊时，也要按照相应的顺序焊接。（3）多层多道焊的接头要错开布置，每层焊道的高度应控制在4.0～5.0mm。每层每道焊缝间要严格清渣，避免影响焊缝质量，并以目测的方法检验上一层焊缝有无明显的缺陷，确认合格后，方可焊接下层，直至焊满为止。需要注意的是，每层每道均应连续施焊，避免中断。焊接过程中，会遇到无法焊接的部位，要采取焊缝清根的方法进行操作，用碳弧气刨和磨光机将渗碳层清除干净，直至构件表面露出金属光泽。清根完毕后，要检查打磨深度，看是否一致，如果存在偏差，则应及时处理。

结语

综上所述，桥梁钢箱梁施工是一项较为复杂的工作，其中涉及钢箱梁的工厂制造、运输、吊装以及现场安装等诸多内容，一旦某个环节出现问题，都可能对钢箱梁的质量造成影响。为避免这一情况的发生，应了解并掌握钢箱梁施工技术，以此确保质量达标。

参考文献

[1]林清清.考虑拼接误差的高速公路钢箱梁桥预制节段拼装施工方法[J].建筑机械，2022（2）：63-68.

[2]欧长阳.涉铁应急高速互通改扩建段钢箱梁施工方案研究[J].工程技术研究，2021（23）：159-162.

[3]陈伟杰，张永，彭自强.混合梁刚构桥超长节段钢箱梁整体吊装工艺——以安海湾特大桥为例[J].工程技术研究，2021（18）：26-27.