钢箱梁分段吊装施工关键问题及变形监测

王中海

（中国公路工程咨询集团有限公司（武汉）建设分公司，湖北 武汉 430050）

钢箱板也称之为钢板箱形梁，是大跨径桥梁工程中的常见结构。其在初期主要通过桁架式钢劲梁的方式进行施工，随着焊接技术的发展，现阶段在施工中逐渐应用了高强度钢作为主要的结构形式。在现代桥梁建筑结构施工中，主要通过分段吊装施工的方式进行施工处理。

1 钢箱梁分段吊装施工要点

在施工中要综合施工能力，钢箱梁制作、运输、安装的方式、条件，以及地面通行情况等多种因素，对其施工要点进行综合分析。

1.1 钢箱梁制造

根据技术标准进行钢材选择，确保其符合施工要求。在施工中为了有效减少拼装节段，根据验算结果，要求分段时尽量选择大规格的尺寸，并以顶板及顶板顶面尺寸作为主要基准，合理地进行缝宽处理。为了有效提升整体的抗疲劳性，在钢板间合理设置U 型加劲肋，并将U 型加劲肋以及顶板之间间隙控制在0.5mm 以下，在坡口角进行焊接。保障焊缝切口端符合规范标准，做好打磨处理。在施工中为了保证其可以有效地进行梁端焊接处理，可以通过变形小焊缝收缩工艺进行处理或通过CO2气体保护焊进行焊接。

1.2 分段吊装、焊接

在施工中根据计算及规范要求合理进行分段吊装。通过计算将钢箱整体划分为若干个分段进行分块处理，然后进行每个分段的焊接、吊装以及拼装施工。在实践中，要做好地面胎架单元焊接的拼装、分段吊装单元划分，以单元为主要单位，根据设计要求做好分段的人工焊接以及嵌补处理，保障箱梁结构整体的施工质量。

1.3 桥面板施工

桥面通过超高韧性混凝土作为主要的施工材料，根据要求合理地控制水泥的强度，保障其至少为42.5 级。超高韧性混凝土的强度等级要根据面板应力值大小确定，将钢纤维的抗拉强度控制在1600MPa 以上，各项参数符合标准之后进行一次浇筑成型。通常在桥面钢板上焊接剪力钉，铺设钢筋网片将混凝土钢箱梁连接成整体，以增加面层混凝土的抗剪强度和整体性。

在混凝土浇筑施工中要避免在恶劣天气中进行施工，控制混凝土内外温差不超过20℃。完成浇筑之后要根据要求对桥面板进行的保湿养护，将表面湿度控制在95%以上，对于不符合要求的桥面板要根据标准做好抗滑性处理，确保面层粗糙度符合沥青铺设要求，然后做好乳化沥青粘层铺装施工。

2 钢箱梁分段吊装施工关键问题及变形监测

2.1 钢箱梁分段吊装施工关键因素

开口梁施工完成之后，如果钢箱梁产生了开口的问题，意味着钢箱梁结构存在抗扭刚度降低的问题。此种问题会直接降低桥梁的使用寿命，减少其整体的承重能力。对此，在施工中要对其进行重点分析考量。

在弹性杆件中，因为杆件的长度、断面厚度、高度等之间具有一定的差异性，所以形成薄壁杆件，薄壁杆件的形状是否封闭是影响钢箱梁开口的关键因素。如果断面杆件不属于封闭形状则就会变为开口断面，形成与矩型断面梁类似的杆件纯弯曲，直接给开口断面杆件施加了剪切应力，造成杆件扭转的问题。对此，在施工前要做好开口前后各项信息参数的假设与计算分析。

2.2 开口箱梁加固处理

通过计算分析在钢箱梁中存在的扭转风险，根据具体的受力特点进行加固施工处理。常规状况之下主要通过两种方式进行加固：钢板加固，即通过开口钢箱梁焊接技术将开口的钢箱梁转变为闭口的界面，避免开口断面剪切应力问题的出现，提升整体的抗扭转刚度。桁架加固法，即通过利用桁架使得开口钢箱梁临时固结，达到提升整体刚度的目的，其具有临时性加固的效果。

在施工中两种方式各有优劣。钢板加固方式会应用大量的钢材，施工工作量也相对较大，在钢板拆除中相对较为复杂，但是其加固效果显著，可以有效地提升钢箱梁的整体刚度。桁架加固方式焊接轻松，钢材用量较少，拆卸便捷。但是其属于一种临时性的加固方式，不会在大幅度上提升加固效果。在施工中要综合实际状况进行合理选择，分析其扭转风险因素，基于经济控制角度，合理地选择施工方式。

2.3 钢箱梁吊装精度控制

在吊装中要根据要求做好平面控制网的构建，其各项精度要匹配四等导线网的精度。加强对控制网各个标准点的严格控制，为了提升坐标精准性，可以通过全站仪进行测量分析，将其架设在钢支墩上，测绘定位的精准坐标参数。进行节段吊装施工中，根据要求设置匹配件连接构件，合理地进行缝口大小的设计分析，通过限位马板进行衬垫固定处理，将限位马板定位焊接牢固，保障中心轴线精准正确。

在临时支墩的内侧搭设三角钢板，可以合理避免横向位移的问题。根据规定箱梁中心在中心线段周边1 ～2mm 范围，属于正常范围内的横向、纵向可调节偏差。在吊装施工中通过已经固定的箱体，利用25T 的手动式葫芦进行微量调整，在调整之后立即安装马板进行定位固定处理。在箱梁的上坡位置设置5T 导链则可以避免出现推移的问题，有效地降低了纵向的推力产生的不良影响。

同时，在施工中要做好焊接后钢箱梁的变形量测施工分析。焊接中会存在一定的变形概率，故要做好监测分析，记录各项参数信息。通过数据信息分析变形规律特征，推测会出现变形的位置，进而达到提升吊装精准度的目的。同时，在施工中如果应用了环缝焊接方式，其纵向的收缩量最小值则为3mm，最大数值为5mm，横向的收缩量则为1.5mm。

2.4 钢箱梁线形控制技术

（1）在施工前根据规范要求的数据信息以及现场安装信息做好计算分析，通过安装前预拱度值、综合跨度以及箱梁的界面特征，利用二次抛物线方程进行箱梁的合理布置分析。

（2）基于涉及具体纵坡、横坡、预拱度及焊接变形等数值，精准详细地计算高程、长宽尺寸等三维信息数据，将其作为参考并绘制相应的图纸，提前做好预制构件加工的技术准备。

（3）在支架拼装中，要做好总长度的控制，加强对墩、柱施工阶段高度和跨度的控制与管理。另外在墩顶钢箱梁安装之后，还要做好中跨安装的高程及变形控制。

（4）强化焊接变形控制管理，在焊接前期要根据要求进行焊接材料型式检验，做好变形数据参数收集，基于初始数据作为基准点，通过归纳分析将数据输入至数学模型中，把得到的各项信息数据作为焊接之后材料变形的主要依据以及参考。

（5）在焊接中通过二氧化碳保护焊进行施工，达到减少变形量的目的。同时，可以通过埋弧焊以及手工焊的方式进行施工,在施工中要综合实际状况合理选择焊接方式。

（6）焊接中将板料开口坡度控制在35 ～40°，避免其高于上限数值。合理控制组件缝隙与宽度，其下限为5mm，上限为7mm。施工中为了保障焊接质量，可以通过机械冷加工处理技术进行坡口焊接。

2.5 钢箱梁变形监测方法

在钢箱梁施工之后很容易出现变形隐患，现阶段主要就是通过人工测量、自动测量两种方式进行测量分析。人工监测方式就是通过仪器设备对箱梁变形量进行测量分析，而自动检测则是通过技术手段实现远程的测量分析。

（1）人工测量法。主要利用机械仪表以及光学仪器进行测量检查。其中机械仪表测量就是通过千分表或者百分表等机械仪表进行桥梁的变形监测分析。例如，通过机械传动装置实现对桥梁负荷状态之下进行扰度、相对位移以及裂缝等变形状况的分析，此种测量方式相对较为简单便捷，且各项设备也可以重复性的应用。光学测量法就是通过一些具有光学原理的仪器设备进行变形状况测量分析，较常应用的主要就是水准仪测量法。在测量中通过在桥梁稳固位置布置水准仪，利用光学原理进行桥梁加载前以及加载之后高程差的自动识别分析，进而计算分析桥梁的变形值。

（2）自动测量法。自动测量法就是一种进行桥梁变形监测的远程控制方式，多数状况之下在桥梁短期测量中应用。其中具有显著特点就是GPS 变形测量以及激光图像变形测量方式。①GPS 变形测量是通过卫星导航以及定位技术实现对桥梁变形的有效监测分析，此种技术做到了全天候、全球范围中的连续性监测分析。在监测中通过将接收机固定在桥梁的参考点之上，将另一台接收机防治在变形点位置上，利用卫星进行变形点位置监测分析，达到判断桥梁结构的变形值的目的。②激光图像变形测量就是利用激光方向性好的特点，使其随着桥梁变形实现移动分析，将其固定在被测点位置上的时候，激光光斑会随着桥梁变形等相关变化量反应在光电接收器上。测量人员在进行光电接收器的接受信息检查中根据光斑判定是否出现变形问题，分析光斑的偏移量，计算桥梁变形值。

无论是通过人工还是利用自动化的方式进行测量，在测量精度、费用等不同角度均具有一定的优劣。在进行变形监测的选择中要根据其项目实际状况合理选择。

3 结束语

钢箱梁分段吊装在大跨度的桥梁施工中应用效果显著，可以提升整体施工质量。在施工中，要加强对开口桥梁扭转的质量控制与管理，做好加固处理与施工，加强对分段吊装关键技术的分析，合理应用各种技术手段。同时，要重视施工完成之后桥梁变形问题，根据实际状况选择符合要求的方式做好监测分析，保障其各项参数要求符合规范，充分地保障桥梁工程施工质量。