装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用

装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用

刘樱

江门市路桥集团有限公司

摘要：随着现代社会经济的快速发展，为了满足桥梁建筑工程的应用需要，采取装配式组合钢箱梁的方式进行建设，能够以更科学的桥梁建筑结构形式，实现具有轻量化、快速安装、节省人力资源等诸多优点的桥梁建筑工作。本论文旨在系统地介绍装配式组合钢箱梁的结构特点、施工工艺和应用情况，分析其在桥梁工程中的经济效益和社会效益，探讨其未来的发展前景。通过对于装配式组合钢箱梁的全面研究，可以为桥梁工程的设计、施工和维护提供有益参考，推动我国桥梁工程的可持续发展。

关键词：装配式；组合钢箱梁；桥梁工程

前言

装配式组合钢箱梁是一种新型桥梁构件，具有结构简单、工程造价低、施工效率高等优点，在近年来的桥梁工程中得到了广泛应用。在应用过程中，该钢箱梁可以降低施工难度和成本，并且在提高桥梁耐久性和抗震性等方面也具有不可替代的作用。不仅如此，钢箱梁还可以根据实际需求进行构造设计和加工制造，同时根据桥梁所在地的环境及载荷特征进行优化设计和定制化制造，使其更加适应实际需要。因此探讨装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用具有十分重要的实践意义。

一、公路桥梁施工中箱梁施工技术的基本概况

分析当前我国在公路桥梁的施工建设中面临的桥梁施工质量与管理问题，针对箱梁技术缺乏完善度，对某些施工环节造成较大负面影响，间接影响到整个桥梁工程施工质量的现象时有发生。特别是在公路桥梁工程的施工过程中，由于工程管理部门没有合理规划与设计工程的施工管理制度，使得箱梁技术在施工过程中缺少严格的监督，整体施工质量与安全难以保证，因此要对公路桥梁施工中关键的箱梁施工技术进行分析，才能提出有效的施工管理方案。公路桥梁箱梁施工技术是指在道路、铁路、水路等建设工程中，采用钢模板或木模板制作箱型结构的梁体，然后在场地地面组装，在吊装机等设备的帮助下提升到桥墩上进行组装安装的一种桥梁施工技术。箱梁施工技术的优点包括模板定制化量产加工、制作精度高，箱梁质量好，实现工业化生产，节省人工成本，提高工作效率等；再加上利用箱梁可以直接进行施工，且不受水流和交通影响。同时梁体重量轻，建设周期短，也能够有效节约成本[1]。

通常情况下，箱梁施工技术通常分为五个步骤。

第一步是制作钢模板或木模板，在设计图纸的基础上制作出梁体的箱型结构。

第二要在场地地面上组装箱体结构，根据设计要求进行定位和码放。

第三则要进行预应力构造的制作，包括预应力筋的加工、预应力构造的安装和张拉应力钢束。

第四要使用吊装机将箱梁提升到桥墩上进行组装安装。

当上述步骤完成以后，就可以进行梁体测量、残损检测等工作，确保施工质量。借助箱梁施工技术的应用，能够为公路工程的桥梁建设难题提供有效的解决方案，也使其凭借其高效、经济、质量稳定、施工安全等优点，在桥梁施工领域获得广泛应用。

二、装配式组合钢箱梁的组成

装配式组合钢箱梁主要由钢箱梁、拉杆、斜杆，焊接部位、螺栓及配件和防腐层等组成。钢箱梁是由钢板制成的箱形结构，具有优异的承载能力和刚度。钢箱梁可以进行预制和现场加工，预制加工可让钢箱梁充分利用加工厂进行现代化制造，提高生产效率。拉杆和斜杆位于钢箱梁的内部和外部，作为钢箱梁的加强和支撑结构，以增强箱梁的刚度和抗震性能。焊接部位指的是在钢箱梁的连接处进行焊接，使各个构件紧密连接，增强整体的承载能力和稳定性。螺栓和配件作为连接钢箱梁和梁座、墩台的关键部位，起着固定和加强作用，保证钢箱梁的稳定性和安全性。而欧式组合钢箱梁为防止腐蚀，对整体进行喷涂或其它方式处理，以延长使用寿命[2]。

三、装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用

（一）钢箱梁吊装施工

装配式组合钢箱梁是一种桥梁结构型材，由多个钢箱梁段组合而成，每个梁段都有特定的长度和宽度。装配式组合钢箱梁结构坚固，具有承载能力强、使用寿命长、防腐性好等优点，因此在桥梁工程中得到了广泛应用。在钢箱梁的吊装施工中，装配式组合钢箱梁具有以下特点和应用：第一是实现了轻量化设计：相比于传统的钢箱梁，装配式组合钢箱梁通过优化设计，减少了钢材的使用量，使得整个桥梁体系更加轻量化，减少了施工难度和成本。第二能够快速组装：装配式组合钢箱梁的每个梁段都是预先加工完成的，可以直接进行组合。通过钢梁的互相焊接和机械连接，使得钢箱梁的组合更加快捷和方便。第三具有较高安全性：钢箱梁的吊装施工通过吊车或者龙门吊进行，其吊装过程中需要保障工人的安全。装配式组合钢箱梁具有轻量化的设计，降低了吊装过程中的安全隐患，同时钢箱梁的焊接和连接也具有高强度和耐久性，进一步提升了安全性。第四可以实现全天候施工：装配式组合钢箱梁的加工和组装可以在工厂内完成，并可以进行现场安装。这种组装方式可以避免在户外施工过程中遇到的不良天气，提高了施工效率和加快施工进度。总的来说，装配式组合钢箱梁作为一种新型的桥梁结构型材，在吊装施工方面具有较高的实用性和优势，因此得到了越来越广泛的应用

[3]。

钢箱梁在吊装过程中，要特别注意吊耳的设置、选用和受力计算。

（1）吊耳的设置。桁架上需要设置两个吊耳，吊耳与钢构件均采用全熔透焊接连接，吊装时，采用两点吊，使钢丝绳及吊耳受力均衡，起吊过程平稳，吊耳在设计时采用两点吊计算。

（2）吊耳的选择。吊耳板厚40mm，材料均采用Q345（ft=295N/mm2，fv=170N/mm2）。

（3）吊耳的受力计算。

1）荷载效应

吊装钢构件单件最大重量t，考虑安全系数，每个吊耳的最大受力：

S=单件最大重量×安全系数/2

2）吊耳抗剪承载力设计值：

顺受力方向吊耳孔径至板边距离R-d/2，板厚度t。

V=（R-d/2）×t×fv/1000

3）吊耳抗拉承载力设计值：

吊耳孔径d，板厚度t，板宽度B。

Nt=（B-d）×t×ft/1000

吊耳承载力设计值R=min（V，Nt）

吊耳所受最大外荷载S小于吊耳承载力设计值R，S

（二）结构本身的传力途径更清晰

装配式组合钢箱梁是一种钢桥梁构件，在桥梁工程中有广泛的应用。它的钢构本身传力途径包括四种。第一种是直接传力：装配式组合钢箱梁可以直接传递桥面荷载给墩台或梁端支座，同时还可以通过支座传递自身重量和车道荷载。第二张是搭接传力：在多跨桥梁中，装配式组合钢箱梁之间通过搭接形成整体，在搭接处通过连续钢板焊接相互传递荷载。第三种是膜拉传力：装配式组合钢箱梁施加预应力时，通过锚固件将张拉力传递给各个钢箱梁，从而提高了结构的承载力和刚度。第四是桥面板传力：装配式组合钢箱梁的底部设置桥面板，桥面板可以通过龙骨和钢箱梁之间的焊接传输桥面荷载至钢箱梁上。属于装配式组合钢箱梁在桥梁工程中钢构本身传力途径的主要应用。这些传力途径保证了装配式组合钢箱梁的承载力和刚度，从而使其在桥梁结构中具有更广泛的用途。

（三）大跨径钢桥面铺装结构

随着城市交通的不断发展，大跨径钢桥已成为城市交通建设中不可或缺的一个组成部分。而装配式组合钢箱梁则是其中重要的一种结构形式。装配式组合钢箱梁是由多个钢箱梁组合而成的大型结构，其结构强度高、稳定性好、施工方便快捷。在桥梁工程中，装配式组合钢箱梁主要用于大跨径钢桥面铺装结构。与传统的混凝土桥面不同，装配式组合钢箱梁的钢板拼缝处覆盖保护材料后，可将整个桥面作为一个整体进行铺装。这种结构形式具有更高的承载能力和更好的抗振性能。此外，装配式组合钢箱梁在施工中大大减少了现场加工和施工时间，可以大大缩短工程周期，提高工程效率，降低工程成本。装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用，不仅为城市交通建设提供了更加安全、稳定、高效的桥梁结构形式，同时也促进了桥梁工程的技术革新和发展[4]。

（四）梁段顶推

装配式组合钢箱梁在桥梁工程中关于梁段顶推的应用主要涉及到桥梁建设中梁段顶升技术。顶升是桥梁建设过程中的一项关键技术，它能够实现梁段的连续施工，大大缩短建设周期，提高建设效率。在采用装配式组合钢箱梁的桥梁工程中，通常采用顶升技术来实现梁段的连续施工。具体操作方式为：先将一段梁段组装好，然后在梁段两侧分别设置起重机，利用吊索将梁段提起，将其移至预先搭建好的临时支撑上。然后，调整临时支撑的高度和位置，使其与前一段梁段的连接接头完全一致。接下来，利用专用的液压千斤顶，将梁段缓慢地顶升到与前一段梁段连接。最后，将梁段传送到预设位置上，固定焊接，彻底接合。相对于传统的悬索式吊装方式，采用顶升技术实现梁段连续施工的优点：一方面能够保证施工安全，避免了悬挂和吊装可能带来的风险。另一方面又能够缩短工期，提高施工效率。同时能够实现梁段的精细调整，使得接头更加精准、牢固。通过减少构件的数量和重量，减小了建设成本。由此可以发现，装配式组合钢箱梁在桥梁工程中梁段顶推技术的应用极大地提高了桥梁建设的效率和安全性，成效显著。

四、总结

综上所述，装配式组合钢箱梁在桥梁工程中获得了越来越广泛的应用，能够凭借更加快速方便的安装和稳定可靠的结构，在满足重量轻和具有较长的使用寿命等诸多优势的同时，取得更进一步的发展。伴随着工艺的进步和技术的发展，该材料的应用将会越来越普及，从而为我国建筑工程桥梁施工提供过更加稳固和可靠的应用选择，这对我国追求绿色经济具有重要的应用意义，也是新时期桥梁施工行业发展的重要思路。

参考文献：

[1]苏立超. 装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用[J]. 中文科技期刊数据库(引文版)工程技术, 2022(12):4.

[2]高建安. 装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用[J]. 技术与市场, 2022, 29(3):114-115.

[3]李阳, 杨广军, 王培森,等. 模块化装配式成型钢筋骨架技术在桥梁工程中的应用[J]. 山东交通科技, 2021(1):4.

[4]张淑齐, 董衡, 张立明,等. BIM技术在钢箱梁预制中的应用[J]. 中文科技期刊数据库(全文版)工程技术, 2022(2):6.