大跨度钢箱梁施工技术研究

李忠良

摘要：作者对大跨径钢箱梁在现场施工中应注意的问题进行了深入研究，通过在西柏坡高速公路大宋铁路桥主桥施工时进行了应用，大宋铁路桥主桥上部结构为钢箱梁，跨径布置为50m+2*90m+50m（左幅）（右幅为：49.5m+2*80m+45.5m），梁体采用变截面钢箱形式，主桥上跨三条铁路线及一条乡村主通道，其中一条铁路线为高路堤，周围落差约8米，桥下地形相对复杂。文章通过简要介绍箱梁制造、转运及桥面施工工艺，重点研究了现场安装中的关键技术。完善了一种复杂环境下大跨径钢箱梁现场施工管理体系。可为同类型的钢箱梁施工工程提供宝贵经验和技术参考。

关键词：大跨度钢箱梁施工研究

一、工程概况

西柏坡高速公路大宋铁路桥在左幅第十五至第十八孔（右幅第十六至第十九孔）上跨大宋铁路三条铁路线和一条乡村主通道，地形相对较复杂，考虑到铁路预留线路，左幅桥主桥采用50+90+90+50米钢箱梁，右幅桥主桥采用49.5+80+80+45.5米钢箱梁。上部结构钢箱梁共6片，每片梁分12段，共72段。

主梁截面由预制开口钢箱梁和现浇预应力混凝土桥面板通过抗剪连接器组成，钢箱梁底宽2.8米，箱间距2.0米，翼缘悬臂长0.9535米，全桥钢材量约6000吨。

二、钢箱梁制作质量监控

钢箱梁的断面形式如下：

由于钢箱梁梁体是在专业厂家进行加工制作的，总包方主要是以质量监控为主。在施工开工前检查施工单位施工现场人员、设备是否与之前所提供的人员设备所匹配，确保施工人员、质检人员资质不低于承诺标准，检查所用关键设备是否满足施工要求等。施工前必须对施工图进行再次审核，确保各结构尺寸满足使用要求。施工过程中按以下要求进行控制：

1、首先依据设计图纸及结构要求划分制作单元，编制加工工艺，绘制施工流程图及结构细部图，上报审验。经批准后，按图施工，各道工序实行首件检查制度，经过质检人员的检验和监理的确认后方可成批加工。

2、坚决执行技术交底（安全交底）制度，在工序开工前，必须做好技术交底（安全交底）。

3、施工过程中的质量监控。包括原材料质量控制、搭胎控制、单元块下料尺寸控制、焊接质量控制、焊缝检验、预拼装、除锈、涂装质量等。（各环节控制细节在此不做过多叙述）

三、运输

加工厂区内采用龙门吊进行装车，平板车运输各梁段。运输前应再次在制梁场对梁段进行检查，保证出厂时的结构尺寸及质量。同时，必须先制定运输方案（制定运输方案时也要制定吊装方案，确定梁段的运输顺序），选定两条以上的运输线路，然后反复进行实地考察，仔细研究必经路线对超长、超宽、超高等的要求，确保运输车辆能安全通过。同时，要做好工地临时便道的修筑，保证运输车能顺利到达施工现场，同时，考虑到吊装易受影响，现场应设置足够的存梁区域。

四、吊装

1、施工难点

由于上跨三条铁路线、一条乡村主通道，同时又靠近铁路选煤厂，而全桥分72段，设72个临时支架，桥下可谓钢架林立，要合理、 精准的进行安装难度较大，同时，按照总工期要求，全桥72段的吊装工期为22天。时间特别紧，日任务量很大。

2、机械设备选择及吊装

跨越的三条铁路线，其中一条铁路线高于吊车支车地面约8米，大型吊车不能靠近作业，只能在路基外支车，加上梁超长、超重，只能由一台吊车单机将钢梁吊放到指定位置，另一台车接应挂钩后，落钩将梁放在墩子上，缓钩、回转到钢梁的另一端，起钩超过临时支墩后双机抬吊就位，因此，选择一台350汽车吊和一台250履带吊共同完成吊装作业。

350汽车吊性能参数如下：

250T履带吊性能参数如下：

为确保吊装安全质量，吊装时对吊耳要求如下：

双机抬吊时：每段梁设置八个吊耳，每端头设置4个（如下图所示），对称中心布置。

吊装时根据机械性能及支车位置逐片计算起吊重量，制定吊装支车位置。

以C段为例，在吊装时，先按最不利因素考虑，制定吊装方案，然后进行支车。吊装时，将周围可吊装的梁段进行吊装。1号梁C段长33.774米，宽3.671米，高3.85米，重123吨；2、3号梁C段长20.24米，宽3.614米，高3.85米，重85吨；运输车与履带吊车紧贴摆放，供履带吊支车组装位置，用250履带吊和350吨汽车吊抬吊三段，履带臂长37.5米，带7米固定副臂，与主臂成30度角；起吊、就位工作半径均为13米，吊车额定载荷72.2吨，吊车负载系数85.873%；350吨吊，臂长33米，122吨配重，一次站位吊装3、2号梁C段两段；起吊就位工作半径均为13米，安装标高25米（钢梁就位顶最高），起吊工作半径13米、就位工作半径也为13米，吊车额定载荷73.5吨，吊车负载系数84.354%；收车后250吨履带挪车将3号梁B段吊装就位。具体位置见下图：

（注意：右幅的A、B段接口处的15、16、17号临时支墩不搭设，基础不高于周边地面，供运输梁车由此进入，履带吊吊梁尾缓慢行走，地面必须夯实、满足行走要求。）

吊车支车位置示意图

现场正在进行吊梁作业

3、现场检接

钢箱梁吊装定位施工完成后，按精测放样的位置，对钢箱梁进行精调，然后焊接箱间横梁及高强螺栓连接。高强螺栓连接时按照先底板再腹板后上翼板和从钢箱梁一端向另一端的顺序进行。安装高强螺栓时每块连接板应使用不少于六个的冲钉和普通螺栓进行配合安装。

五、桥面施工

箱间横梁、高强螺栓安装完成后，就要进行桥面施工。

（1）箱间、箱内连接板安装及桥面混凝土浇筑

由于跨径较大，同时在梁体受力验算时综合考虑梁间作用力后，本桥的箱间、箱内连接板未像传统钢箱梁一样使用混凝土板，而是直接使用带肋钢板，采用焊接工艺进行安装连接。

桥面混凝土设计为C50钢纤维混凝土，浇筑时直接采用泵送施工。

（2）预应力施工

预应力系统分体外索和体内索两种。

体外索采用专业厂家生产的环氧涂层钢绞线成品索，每片梁4束，每束19根，每束控制张拉力为3166.5KN。

体外索为普通钢绞线，每片梁3束，每束14根，每束控制张拉力为2661.7KN。

桥面板混凝土强度达到设计强度100%后方可进行张拉，张拉时应遵循先长后短、对称张拉的顺序进行。

六、结语

大宋铁路桥主桥钢箱梁施工已全面完成，同时已顺利通车，在施工时，工期特别紧，针对本桥钢箱梁施工专门召开了四次专家方案论证會，通过各种方案优化，使得项目如期完工，尤其是在箱内、箱间连接板上，通过箱梁自身优化，将混凝土板优化为钢板，易于施工，将钢箱梁翼缘板处混凝土厚度进行调整，将原本需进行支模浇注的翼缘板调整为异性钢板结构，提高了箱梁的整体性，同时又通过整体涂装，使整个箱梁四周颜色一致，成为一座漂亮的景观桥。而整个桥的多次方案优化，为其他类似大跨度的钢箱结构施工，提供了借鉴和指导。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。