浅谈大纵坡小半径曲线钢箱梁防支座脱空设计及施工注意要点

刘普尧

（贵阳建筑勘察设计有限公司 贵阳 550081）

1 概述

贵阳市南明区五里冲片区市政路网建设工程中山中路改茶A匝道桥第二联设计为（20+30+20）m连续钢箱梁，本联钢箱梁平面第一跨和第二跨位于半径为60m的圆曲线及缓和曲线上，第三跨位于直线上，桥梁纵坡7.735%，横坡为单向2%。

箱梁中线处梁高1.7m，箱梁底板水平，通过左右腹板高度不同形成2%横坡。箱梁顶板宽7.5m，底板宽5.5m，单箱双室。箱梁横向设置2个JQZ（Ⅱ）系列球形钢支座，支座间距5.1m（见图1、图2）。

图1 箱梁平面

图2 箱梁断面

改茶A匝道第二联钢箱梁采用工厂分段（全联共分为5段）加工预制、运输，采用大型吊车在桥位处分段吊装就位后焊接成型。全联钢箱梁吊装就位后发现部分支座出现不同程度的脱空，支座最大脱空高度25cm，桥面纵坡和横坡有偏离原设计状态的现象。

2 原因分析

由于箱梁平面处于小半径曲线上，且纵坡7.735%，设计线位于箱梁中线，箱梁内、外弧长度与箱梁中线长度不一致，要达到线路的设计纵坡，箱梁曲线外侧的纵坡应小于设计纵坡，曲线内侧的纵坡应大于设计纵坡，箱梁需进行空间扭转。设计虽然交代钢箱梁各节段需在工厂内按梁体所在的实际道平、纵线型和横坡放样制造，但未将箱梁断面加密给出各断面的空间坐标，施工单位未按实际平、纵放样，仅在水平状态下进行制作，预制好的钢箱梁不能实现空间扭转，在拼装成整体后各支座处的标高与按空间扭曲状态确定的标高不一致，导致支座脱空。各支座实际脱空高度与理论计算应脱空高度基本一致。

由于箱梁梁长较长，支座脱空后，钢箱梁在自重状态发生弹性和非弹性扭曲，桥面纵坡和横坡均偏离了原设计；支座脱空会改变结构的受力状态，使钢箱梁、支座和桥墩基础实际的受力状态偏离原设计状态，为桥梁后期运营埋下安全隐患。因此必须对支座脱空及桥面纵、横进行处理。

3 处理方案

第一步：通过4台160t汽车吊将该联钢箱梁重新吊起，调整箱梁平面就位。钢箱梁平面就位后临时固定，限制平面。起吊过程中通过吊车承受的重量，确保4台吊车同时起吊，吊点设置在各墩支点附近。

第二步：由专业支座更换班组在每个支撑位置附近设置液压千斤顶，将本联梁钢箱梁完全受力于千斤顶上，安置千斤顶时将支座位置预留出来。箱梁完全受力于千斤顶后卸除汽车吊，根据各支座的脱空高度和桥梁纵、横坡的情况，调整千斤顶高度，将箱梁外侧顶高，通过箱梁刚体转动使脱空较高的支座脱空高度降低，并适当调整桥梁纵、横坡，使纵、横坡达到可以接受的状态。

调整过程随时查看各千斤顶油表的读数，使各支座处所受的支反力不要偏离设计支反力过多，确保钢箱梁不致产生太大的内应力。

第三步：实际量测各支座脱空高度，加工支座垫高钢板和锲型钢板（见图 3）。

图3 支座垫高示意图

第四步：将钢板焊接固定在支座上钢板上，千斤顶油泵同时同步回油放下钢箱梁就位。焊接钢板垫高支座前应将每个千斤顶统一顶高2cm，便于钢板的焊接固定。

第五步：检查各支座均落实受力后固定支座，设置永久平面限位措施。

第六步：检查桥梁纵坡和横坡。由于本桥桥面铺装只有7cm厚的沥青混凝土，对纵、横坡不满足要求或不在可接受范围内的情况采取在现桥面钢板上加焊钢板的方法调整桥梁纵坡和横坡。对于桥面调高高度超过5cm以上的采用钢板焊接成空间格构进行加高。

4 设计和施工注意要点

（1）在大纵坡、小半径曲线同时出现的情况下，不宜采用预制吊装钢箱梁，宜采用钢筋混凝土箱梁。钢箱梁在工厂加工预制时较难实现箱梁空间扭曲的状态。

（2）在总体布跨设计时尽量减小跨径，减小每联的联长。每联长度越大，因箱梁加工时未实现空间扭曲的累积误差越大，支座脱空高度也会越大。

（3）设计时除采用空间有限元计算软件建立空间模型计算清楚箱梁内力及支反力的情况外，还应将箱梁的空间坐标关系加密断面表达清楚，指导施工单位加工预制。

（4）施工单位加工预制前需复核箱梁的空间坐标关系，确认无误后再进行下料加工、焊接。

（5）钢箱梁的加工焊接应在工厂内准确的按道路纵坡、横坡和平曲线模拟大样，形成与实际一样的平面、纵断面预制拼装平台，确保箱梁预制节段尺寸完全符合实际道路线型。

（6）箱梁各节段预制加工好后应在工厂进行预拼，预拼无误后运输至工地现场进行吊装拼接。

（7）为避免钢箱梁的加工预制误差及误差累积造成支座可能出现的少量脱空，造成钢箱梁的内力分布与设计偏离，建议采用可调高调平支座，钢箱梁吊装拼接成整体后通过支座调高来解决少量的支座脱空问题。

5 结束语

贵阳市南明区五里冲片区市政路网建设工程中山中路改茶A匝道桥钢箱梁在吊装就位后出现支座脱空现象，通过原因分析可知，加工单位未考虑到由于弯曲和纵坡影响，钢箱梁结构的形状应为空间扭曲形状，只是按图纸中的纵、横剖面，在一个水平面内进行下料加工，最终导致箱梁实际形状与设计不一致，即设计的螺旋式圆曲线被加工成平面圆曲线，是造成支座脱空的原因。根据支座脱空原因，提出支座脱空处理方案，对钢箱梁结构进行整体旋转和支座垫高，重新确定箱梁的空间状态和支座标高，使各支座支反力达到设计容许值。施工中采取钢箱梁整体同步顶升的施工技术使各支座落实。该工程已于2016年3月通过竣工验收并通车运营。

本文提出的通过整体顶升、旋转、垫高钢箱梁重新确定箱梁空间坐标，使脱空支座落实的处理方法，可供类似工程借鉴，同时也给类似工程提出在设计和施工过程中需要特别注意的事项和要点。