大跨径公路桥梁钢结构吊装施工技术

宋安然，黎六州

（中交路桥建设有限公司钢结构分公司，北京 100024）

1 引言

当大量新建的道路桥梁与已建成的道路设施交叉时，将会出现建筑上的问题，此时通过合理选择公路桥梁结构可以有效避免多个公路设施之间的位置冲突问题。近几年，大跨径钢结构在土木工程领域中的应用十分广泛，应用占比逐年增加。其中，吊装施工是最为重要以及难度最大的一个施工环节。吊装施工的质量会直接影响到整个工程项目的质量以及安全，因此，吊装施工工艺的选择需要根据实际工程情况以及施工条件科学制定。

2 工程概况

为实现对大跨径公路桥梁钢结构吊装施工工艺的进一步优化，本文以某大跨径公路桥梁建设项目为例，开展对钢结构吊装施工的设计研究。已知依托大型公路桥梁工程项目采用钢结构墩柱、钢结构盖梁吊装施工工艺。该桥为一座特大型高速公路桥，桥墩下面是一条正在运营中的铁路，交叉点为NHDK12+523，交叉角为12°，桥墩的中央跨径为26.7 m，净跨24.1 km。公路桥梁的钢盖梁是一种具有2.42 m 长、3.18 m 宽的箱形结构。所有的横梁都采用了“一”字形加强筋。其钢顶梁的顶板和底板的厚度分别为26 mm 和22 mm。在钢盖梁安装完毕后，需要在箱体上进行钢筋绑扎，然后将钢盖梁外包钢板焊接。钢结构墩柱的桥墩采用C40 微膨胀混凝土。本项目施工现场两侧为公路、市政道路，场地狭窄，施工时间有限，无二次吊装的可能。在吊装前，对各关键部位进行科学、合理的吊装作业方案设计，确保钢结构墩柱、钢结构盖梁的吊装工作顺利完成，使得轨道交通、城市道路不受施工影响。结合上述工程概况，对该工程中的钢结构吊装施工进行详细设计。

3 大跨径公路桥梁钢结构吊装施工

钢桁架结构是桁架中最坚固的一种，其具有刚度、强度、硬度较高的优点，可以保障结构耐用性和稳定性，在工业建筑等领域得到广泛应用[1-2]。为了满足大跨径公路结构的要求，钢桁架结构的跨度也在逐渐增大，大跨度钢结构具有更高的设计灵活性，可以满足大跨径公路的不同使用需求。大跨度钢结构安装一般采用滑移安装、整体吊装、悬挂吊装、起重机吊装等施工方式[3]。受大跨径公路桥梁结构和外部环境因素的影响，钢桁架结构在吊装过程中容易出现安装不牢固、桁架倾斜、局部破坏等问题，影响钢桁架的稳定性和结构强度。因此，大跨度钢结构的安装施工，应根据工程结构特点、安装场地条件、施工监测和控制技术水平，合理设计吊装方案，确保项目工程质量。

3.1 起吊荷载计算与吊具选择

针对上述工程项目，为充分满足设计要求，选用吊装方案是PM16 左幅钢墩。该钢墩高14.3 m，重42.36 t。施工现场必须平整、夯实后才能进行吊装，有些部位还要用水泥加固。根据式（1）计算起吊的荷载：

式中，Q1为吊装荷载；Q 为分配到一台起重机上的吊装荷载；k1为动载荷系数；k2为不均衡载荷系数。

根据式（1）计算结果，确定该工程项目中的吊装荷载。在吊装左幅钢墩时，应选用160 t 等级的吊钩，其自身质量为5.21 t。卡环、钢索总质量为1.0 t。单根钢箱梁的质量最大，达到100 t。在单台起重过程中，必须严格控制起重质量，参照标称质量，在90%以内，即本次最大起重质量为149.55 t。另外，因为安全起重质量为126.88 t，动载荷系数为1.1，所以吊装时不能超过钢结构自身质量，以此确保施工安全。

在进行对钢结构的吊装施工时，所需的吊具包括卸扣和吊耳。对这两种工具，应按照该项目施工要求进行合理选择。选用的卸扣参照其起重质量的限制，即19 t，所以在吊装时，选用了一种型号为S-BX22-12/8 的卸扣，该卸扣的载重能力为25 t，充分满足此次施工要求的19 t 条件，可以进行吊装作业。钢箱梁的质量约为120 t，这包含了吊具的质量，采用8 个吊点，能很好地保护钢顶梁的形状。每个悬吊位置的承载均应小于19 t。

3.2 吊装临时支墩体系构建与基础处理

在本工程中，必须根据工程施工的实际情况，采用支架吊装的方法进行相应的吊装，并建立起一个临时的支墩体系，确保吊装能够按照预期要求进行。在进行吊装施工时，桥梁钢结构吊装中的临时支护应作适当的设计。在进行设计时，应确保桥墩的施工质量，并对钢管质量进行严格的控制[4]。在托架上的钢管和横梁要进行焊接，并要对其进行焊接。在梁的顶端，也要进行相应的调整，并将其上翼片与横梁的上部连接起来。在焊接完毕后，即可对其进行定位。图1 为吊装临时支墩体系结构图。

图1 吊装临时支墩体系结构图

根据工程的具体情况，采用计算机评价方法，对其现场吊装次序进行分析。钢管桩在施工时，应从钢管桩的中间向两边依次展开[5]。待大跨径公路桥梁架设完成后，即可拆除结构柱，进行下一阶段的建设。

3.3 大跨径钢盖梁结构试吊装与正式吊装

吊装的基本程序为：场地准备—桁架梁测验—柱节点测量—焊接点位置检查—脚手架检查—吊装点验算—吊车就位；绳索绑扎试吊—安全技术交底—正式吊装。图2 为上述工程项目钢结构吊装的吊点位置示意图。

图2 钢结构吊装的吊点位置示意图

在正式吊装施工前，必须先进行检查，其具体方法为：当起重机将钢顶梁抬离支架200 mm 左右时，起重机就会停止作业，这时要认真检查起重机的受力情况和起重机的运行状况。在进行正式吊装前由总指挥签字。

在正式起重时，必须由总指挥下达起重指示。在起吊到位后，控制起重机的大臂开始旋转，确定有了落梁的要求后，才能发出吊梁的指令。墩顶落梁组采用导杆辅助落梁，使其在落梁过程中的位置偏差与吊车工人进行实时联系，待落梁到达指定位置后，由桥墩上的落梁组汇报位置。临时固定及防翻转拉盘已完成，再进行吊钩状态的检验。当摘钩的要求达到后，上报吊机总指挥，由起重总指挥发出摘钩指令。在完成了钢盖梁的试吊装后，根据自身质量和现场吊装条件，由400t-1 型履带起重机进行正式吊装，将每个钢盖梁的吊装分成两个阶段并根据上述操作进行吊装。

4 施工效果分析

在根据上述论述内容，完成对该大跨径公路桥梁钢结构的吊装施工后，为实现对该吊装施工技术应用可行性的检验，对完成施工后的钢结构进行力学性能测试。选择将钢结构的承载力作为检测指标，在钢结构上平均设置5 个测点，并分别编号为JG-01、JG-02、JG-03、JG-04、JG-05，对每个测点进行承载力的测定。在检测过程中，记录该测点上的承载长度、荷载力等参数，并根据式（2）完成对各个测点承载力具体数值的计算。

式中，Ni为某一测点的承载力；d 为有效承载长度；fi为荷载力。

根据该工程项目对大跨径公路桥梁钢结构的施工要求得出，每个测点的承载力都必须超过或等于设计承载力，才能够保证施工质量和安全。因此，根据这一要求，将每个测点上的承载力进行记录，并将其与测点对应的设计承载力对比，得到如表1 所示结果。

表1 钢结构吊装后承载力记录表

对表1 中记录的计算结果与设计承载力结果进行对比得出，利用本文提出的吊装施工技术在完成施工后钢结构的各个节点上的承载力均符合该工程对钢结构吊装施工提出的要求。因此，通过上述得出的结果可以证明，本文提出的钢结构吊装施工技术可以应用到大跨径公路桥梁钢结构施工当中，可以有效促进整体施工质量和安全性的提升。

5 结语

大跨径公路桥梁钢结构吊装施工不仅关系工程的质量和效率，还对社会和环境产生一定影响。因此，确保大跨径公路桥梁钢结构吊装施工的安全和质量具有重要意义。在实际施工中，对于吊装施工要求较高，或施工要求较高的情况下，必须合理地采用钢结构吊装施工技术，根据工程施工标准及要求，严格执行安全措施，以此确保钢结构吊装施工的顺利进行。最终大跨径公路桥梁的施工效果能够达到预期，为工程施工质量的进一步提升提供保障。