某长江大桥两岸接线工程钢箱梁施工技术应用

周业梅　熊亚运

(1.武汉城市职业学院　湖北　武汉：430064；2.武钢建工集团　湖北　武汉：430084)



某长江大桥两岸接线工程钢箱梁施工技术应用

周业梅1熊亚运2

(1.武汉城市职业学院湖北武汉：430064；2.武钢建工集团湖北武汉：430084)

摘要某长江大桥两岸接线工程钢箱梁工程包括两联，其中ZL14联斜跨动物园路，ZL18联斜跨马沧湖路。此工程为城市快速路，设计车速60km/h，主线高架桥标准断面为26m，钢箱梁为单箱四室，两侧带挑臂结构。钢箱梁施工时工序繁琐、耗费人力、物力和大量工时，又在夜间高空吊装作业，难度大、风险系数大等特点，介绍了钢箱梁施工准备及具体的安装施工技术。实践证明，该技术可节约人力和工期，保证施工安全。

关键词钢箱梁；就位；卸载

1工程概况

某长江大桥两岸接线工程起点位于武汉动物园路汉阳医院处(起点桩号K6+411.6、墩位号ZH538)，终点位于江堤立交前的马鹦路(终点桩号K8+115.4、墩位号ZH433)，路线全长1.7038km。主要包括钢箱梁2联，最大跨径38m,总长132.4m, 钢箱梁共用Q345qC钢板1966.3t，其钢箱梁形式如表1。

表1　钢箱梁支架形式表

2施工难点

2.1施工技术要求高

(1)首先是吊装方案的编制和选择，包括吊车的选型、临时吊耳的选用计算和钢丝绳及卸扣的选用计算。由于支墩中心距14m，横梁有效长度17m，支撑系统选型和计算是重中之重，必须经过验算。该钢箱梁多处于既有线路上，因现场桩基施工造成部分路面破坏，软基路面支架基础需采取换填土进行基础处理。

(2)其次在钢箱梁架设过程中，其焊接作业是一项技术要求较高特殊工况。钢箱梁板对接焊缝全部为全焊透的I级焊缝，焊缝质量要求高，焊缝坡口的布置需首先考虑平位置焊接，尽量避免仰焊位置的焊接。所采用的焊接方法有钢箱梁对接、角接焊缝，并采用焊条电弧焊、药芯焊丝CO2气保焊和埋弧自动焊，在钢箱梁箱体内的对接和角接平焊缝，采用药芯焊丝CO2气保焊焊接，钢箱梁箱体上对接平焊缝采用埋弧自动焊焊接，对焊接工艺和焊工技术水平要求较高。

2.2钢箱梁安装工况复杂

由于钢箱梁在安装现场的允许吊装时间非常短，需先进行预拼装。运输时要考虑按照现场吊装要求的顺序，使用手动葫芦及钢丝绳将箱梁和装载车辆的平板(大梁)之间进行锁定，以保证箱梁运输的稳定性及安全，确定钢箱梁的摆放顺序，钢箱梁卸载需遵循 “从跨中向支座依次循环卸落”的原则等，其安装工序要求严格，须按要求严格逐步进行。

2.3安全风险大

高空作业多，临边作业频繁，吊装任务重，现场环境有限，且是夜间作业等。

3钢箱梁安装施工工艺

3.1工艺流程

施工准备(含钢箱梁的预拼装、钢箱梁防腐涂装、钢箱梁的运输、支撑体系安装)→汽车吊移动吊装→钢箱梁焊接→悬挑梁的安装→钢箱梁就位→支撑体系拆除

3.2钢箱梁安装就位前工况

(1)具体工况：由于钢箱梁在安装现场的吊装时间非常短，为保证安装质量，确保钢箱梁的顺利吊装，钢箱梁安装前必须在制造车间进行预拼装。预拼装采取先拼装同一个横断面的三(四)个箱体(第一节)，再拼装纵向的另外三(四)个箱体(第二节)，调整好箱体间纵焊缝的间隙、错边、结构尺寸等，并在焊缝处焊接定位卡具，分段箱体间的连接环、纵焊缝均调整好后，拆除第一节箱体，第二节箱体从另一端拼装另外的三个分段箱体(第三节)，并调整好后，再拼装第四节箱体，依次类推，将所有箱体均进行预拼装，拼装完后方可进行涂装，涂装后，从加工基地运往施工现场。

(2)作业重点和难点：①钢箱梁在制造车间预拼装完毕，在箱体上做好标记，标记内容包括箱体编号、支墩方向、标高；②涂装时工地焊缝连接处的两侧应留出30mm～50mm暂不涂装；③箱体在制造车间装车时，必须确保钢箱梁的稳定性和安全性，严格按照箱体吊装的方向及汽车行走的路线确定箱体的装车方向，严禁随意装车。

3.3钢箱梁就位工况

(1)具体工况：搭设好临时支墩，采用240t汽车吊，在支墩中间吊装跨度内的箱体，每个跨度吊装完成后，在该跨度内箱梁找正、焊接，吊车再移动到下一个跨度内，逐段安装，在钢箱梁主体安装调整到位后，进行焊接，完后进行悬挑梁的安装，悬挑梁的分段长度为6m左右，运输到现场后临时放置在高架桥上，安装时也应在悬挑梁下方搭设临时活动脚手架平台。

(2)作业重点和难点：①支撑架的设计选型均通过专门校核计算，校核计算内容包括强度、刚度、稳定性、牵引力、支反力等，确保整个系统的安全稳定。②钢箱梁板对接焊缝全部为全焊透I级焊缝，焊缝质量要求高，其焊缝坡口的布置首先考虑平位置焊接，尽量避免仰焊位置的焊接。③钢箱梁箱体间对接平焊缝焊接,箱体上部的平焊缝采用埋弧自动焊焊接，箱体内部的平焊缝采用药芯焊丝CO2气保焊焊接。

(3)支撑架设计选型力学验算。本工程采用RIM ST 60支撑架系统，其主框架立杆采用Q345高强钢管Ф60×3.0，单片框架高度1.6米，框架宽度为1.2米。支撑架搭设为敞开式搭设，不设置任何增加风阻力的侧面维护，以减小风荷载，受力计算考虑独立塔为计算模型，不考虑加劲杆对承载能力的提高，同时考虑顶部每个托座荷载设计值为60kN，且有50mm的偏心受力。

由于该工程联塔架纵桥向塔架布置间距相同，因此只针对塔架单腿横桥向支撑影响范围最大的塔架进行计算分析。由于塔架布置对于箱梁中心线左右对称，固只去箱梁中心线的左侧进行分析； 分析塔架各支撑腿的受力情况，如图1所示。

每个支撑腿主要承受的荷载包括其影响范围内的混凝土自重、模板槽钢和p0木工字梁的自重以及各腿影响范围内外模板上作用的活荷载。以下对这些荷载项分析如下：

(1)混凝土自重：26kN/m3

(2)模板、槽钢和p0木梁的自重：

图1　塔架布置及塔架各腿的影响面积

考虑单位面积上模板、木梁和槽钢的总重量，按模板最重的情况分析;

面板： 18mm厚胶合板0.12kN/m2

次龙骨：p0木工字梁0.05kN/m，间距取0.2m

主龙骨：槽钢[12.6重量为0.1232kN，间距取1.0m

1m2的模板重量为；G0=0.12+0.1232×4+5×0.05=0.86kN/m2

(3)活荷载：

活荷载为施工荷载和浇筑砼产生的冲击荷载，施工荷载2kN/m2，冲击荷载2.5kN/m2，取其中的较大者2.5kN/m2。

由于混凝土自重在塔架支柱所承受的合理中占主要部分，混凝土自重与塔架支腿影响面积和影响范围的乘积成正比，由于一般位置影响范围相同故只需考虑影响面积。

如图1所示，2号塔右腿、4号塔左腿(4号塔左右腿受力情况相同只验证左腿)具有较大的影响面积，为最危险塔支，因此只需真对其进行计算分析。

2号塔右腿支撑强度检验：2号塔架右腿纵向影响范围(见图2)。

图2　2号塔架右腿纵向影响范围

2号塔架右腿的影响范围为EF的距离，E、F分别为AB、BC的中点，其影响范围为：

(1.2+1)/2 =1.1m

2号塔架右腿所支撑的模板面积为：

(c1+c2)×(影响范围)

C1：2号塔架右腿所承受箱梁内模的影响线长度为2.82m(图1所示)。

C2：2号塔架右腿所承受箱梁外模的影响线长度，为1.25m(图1所示)。

故，2号塔架右腿强度验算如下：

影响面积：1.33m2，影响范围：1.1m

模板面积：(1.25+2.82)×1.1 =4.48m2

混凝土自重：1.33×1.1×26= 38.04kN

模板自重：0.86×4.48=3.85kN

活荷载：2.5×1.25×1.1=3.44kN

1.2×(38.04+3.85)+1.4×3.44=55.08kN <60kN,所以满足要求。

3.4钢箱梁卸载

(1)具体工况： 钢箱梁就位其沉降标高检查合格后，主要由调节管支撑，卸载时，先将千斤顶顶升直至与钢箱梁梁底贴紧，切割调节管与钢箱梁连接部位；千斤顶缓慢均匀缩缸，直至脱离梁底。卸载的顺序遵循 “从跨中向支座依次循环卸落”的原则，最终钢箱梁落在球形支座焊接垫板上使其全部荷载转化为桥墩自身承受。

(2)作业重点和难点：①卸载过程中要对桥面支撑体系点进行严格的沉降观测，观测上箱梁顶板上设置的监测点，确保成桥的线形；②整体成桥的线形测量检查时，要附安装和焊接过程中的测量检测数据，合格后方能进行钢箱梁的卸载工作；③卸载时，在钢箱梁底部每个支撑点旁边约10cm布置一个沙筒，沙罐与钢箱梁底板要加200mm×200mm×10mm钢垫块填充空隙，钢垫块与钢箱梁底板四面点焊。

4结语

钢箱梁施工技术应用是整个接线工程作业过程中的重点工况，其施工周期将会影响整个工程的进度，施工工序的准确性及安全性直接影响接线工程中钢箱梁整体性能和施工人员的生命安全。采用上述方法，钢箱梁可在30个工作日内完成安装和就位，减少了对既有道路交通的影响，为整个桥梁的顺利完工，按期通车提供了保障。

参考文献

[1]王焱，朱俊华.厦深铁路特大桥梁架设施工技术[J].施工技术，2010,39(6)：48-50.

[2]刘志亮，汪伟，于海军.厦深铁路特大桥架桥机跨连续梁施工技术[J].施工技术，2011,(6):69-71,82..

[3]JTG/TF50-2011.公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[4]TB 10212-2009.铁路钢桥制造规范[S].中国铁道出版社，2009.

[5]潘文江.大型吊装中设备吊耳设计与验收[J].石油工程建设，2009,35(3)：49-51.

(责任编辑：李文英)

Application of Steel Box Girder in the Connection Engineering on the both banks of Some Changjiang Bridge

Zhou Yemei1Xiong Yayun2

(1.Wuhan City Vocational College, Wuhan 430064, Hubei；2.Construction and Industry Company of WISCO， Wuhan 430084, Hubei)

Abstract:Two connections are employed in the project of steel box girder bridge of the tunnel and its connection project. One is ZL14 at an aslant over the Zoo road, another is ZL18 at an aslant over the Macanghu road. The project is a city expressway, which sets the maximum speed of motor vehicles at 60km/h, the standard section of main part of the bridge is 26m. The steel box girder has four-room in one box with arm structure on both sides. In the construction, the steel box girders need to go through complex process, consuming manpower and material resources and working hours. Also, there are hoisting working high above the ground, both difficult and risky. This paper introduces the construction preparation and its specific equipment techniques. It is proved that this technique can save manpower and working hours, while making sure safety in construction.

Key words:steel box girder; emplacement; unload

中图分类号：U445.4

文献标识码：A

文章编号：1671-3524(2016)01-0029-03

作者简介：周业梅(1969～)，女，副教授，高级工程师.E-mail：.381134569@qq.com

基金项目：本文系2013年武汉市教育科学规划“十二五”规划课题“产学研合作背景下建筑业技术技能型人才培养模式研究”(课题编号：2013C060)的阶段性研究成果

收稿日期：2016-01-18