高速公路大跨径钢箱叠合梁跨线桥施工技术

黄强

摘要：高速公路钢箱叠合梁跨线桥施工会干扰现有道路交通，存在较大的安全风险。文章依托实际工程，介绍了大跨径钢箱叠合梁跨线桥的施工技术，包括钢主梁节段分段及临时支墩的合理布置、针对核心结构临时支墩开展有限元结构分析、补强支架的薄弱点、辅以合理的施工组织等。该工程施工期间交通总体顺畅，无安全质量事故发生，其施工经验可供类似工程参考。

关键词：大跨径；钢箱叠合梁；跨线桥；临时支墩

中图分类号：U448.17   文献标识码：A

文章编号：1673-4874（2024）04-0109-03

0 引言

随着交通网络的不断完善，新建高速公路经常与现有公路形成空间的交叉。大多数现有高速公路都是双向四车道，这就需要新建的跨线桥具备较大的跨越能力。预应力混凝土箱梁或T梁目前常规最大跨度是40 m，而同等条件下钢箱叠合梁可以突破40 m跨径的要求，且通常采用工厂预制、现场拼装的工艺，施工进度快。通过调研发现，系统性分析钢箱叠合梁跨线桥施工技术的文献较少，且大多不具有施工的指导性，因此本文通过实际工程案例，详细阐述钢箱叠合梁跨线桥的节段分段、吊装参数选取、临时支墩设计验算及施工技术，施工组织及施工技术具备较高水平，总结的工艺技术可复制可推广。

1 工程概况

都安南互通式立交位于都安县地苏乡板利村附近，属枢纽性互通式立交。该立交共设置跨线桥钢箱梁桥两座，分别为ZK365+084.5～YK365+082.5都安南互通板利1号跨线桥、AKO+190都安南互通板利2号跨线桥，两座桥均上跨兰海高速公路。本文主要阐述都安南互通板利1号跨线桥施工技术，该桥左右线桥梁均分为三联进行设计：（24+32+45+32+24）m+4×30 m+4×30 m；上部结构采用钢箱叠合梁，桥面净宽11.75 m，下部结构左右线0号桥台均为肋板式台、桩基础，13号桥台均为柱式台、桩基础，桥墩为柱式墩、桩基础。

2 板利1号桥钢主梁设计参数

板利1号桥梁高2.1 m，高跨比约为1/21.4。混凝土桥面板宽12.75 m，悬臂长1.5 m，边跨跨中设置30 mm向上预拱，次边跨跨中设置40 mm向上预拱，中跨跨中设置60 mm向上预拱，中间部分按二次抛物线变化。预拱度值不含制作拱度和支架墩弹性变形，施工时应考虑其影响，并将其以预拱度的形式设置［1］。该桥设置2%单向横坡，槽形钢主梁成坡原则为：槽形钢主梁顶底板平行设置桥面横坡，桥面横坡变化通过桥面绕设计线刚性旋转形成横坡，所有横隔板、端封板均垂直布置。主梁标准横断面见图1。

3 钢主梁节段分段及吊装参数

3.1 节段分段设计

钢主梁节段应结合梁体各阶段的受力情况、加工条件、安装方法及运输条件等因素进行划分，施工过程中将部分节段合并，具体合并组合见表1。板利1号桥各片主梁沿全桥长度方向共设置21个节段，钢主梁划分为A、B、C、D、E、F、G共7种类型，节段长度分别为5 m、8 m、6 m、10 m、10 m、12 m和11 m。

综合考虑施工条件及成本，且现场吊装场地良好，选择采用钢梁原位吊装方法，也就是钢梁按分段情况在制造厂制造成吊装段，将部分节段进行合并。运至安装现场直接吊装到已搭设好的临时支架上，完成主箱体吊装后，再完成横梁的吊装，节段架设要求调整至设计线形后再进行现场焊接。

3.2 吊装参数

根据钢梁节段重量，结合现场场地条件，钢梁分段吊装拟采用1台160 T汽车吊起吊，单节段最大重量37.75 t。1台汽车吊作业时，应考虑动荷载系数［2］。

荷载计算公式为：

Qj=K1×Q（1）

式中：Qj——计算载荷；

K1——动荷载系数（一般取1.1）；

Q——吊物+索具+吊具的重量。

汽车吊吊钩重量为1.29 t，索具（暂定）重量为0.3 t，按照单节段最大重量计算Qj=43 t。

考虑采用1台160 T汽车吊抬吊，查160 T汽车吊起升参数可知：回转半径10 m，臂长26.8 m，最大起重量为46.5 t；回转半径12 m，臂长26.8 m，最大起重量为37.2 t；回转半径14 m，臂长26.8 m，最大起重量为28.6；回转半径16 m，臂长26.8 m，最大起重量为23.2 t。

4 临时支墩设计及验算

4.1 钢管临时支墩结构形式

根据项目钢箱叠合梁特点并结合以往工程经验，采用钢管立柱式临时支架，立体钢支墩主要由325 mm×8 mm的钢管通过槽钢［14连接而成。支墩顶部采用双拼Ⅰ32a与钢管立柱焊接，在双拼Ⅰ32a工字钢上安装200 mm×5 mm钢管调节柱，可对钢箱梁高度进行调整。临时支墩标准大样见图2。

4.2 临时支墩结构验算

选取载荷跟高度综合最大的临时支墩以及跨高速公路部分临时支墩进行结构验算。

4.2.1 临时支墩1验算

该支墩高度为12.46 m，根据实际荷载分布计算得单管最大受力21.38 t，建立计算模型，提取最不利工况组合应力计算结果见图3，最大值为52 MPa，小于Q235钢强度设计值210 MPa，满足要求。

从分析结果可知，临时支墩各杆件的应力均有较大安全系数，其稳定性对于结构安全更为重要，因此进行稳定性分析，计算得屈曲分析特征值为63.54，＞4，满足经验值要求。

4.2.2 跨线临时支墩验算

跨线临时支墩两端设计为单排墩，中间设计为板凳墩，计算组合应力最大值为48.6 MPa，整个跨线桥支墩杆件应力均较大，提取跨线临时支墩屈曲分析模态一如图4所示，屈曲分析特征值为55.39，＞4，满足要求，从图4可以看出结构最易发生失稳的状态是双拼Ⅰ32a侧向失稳，反映了工字钢侧向刚度弱的特点［3］。

综上验算结果，临时支墩主要受力杆件的应力具备较大的安全系数，结构稳定性也有较大富余，从经济性角度考虑可进一步优化，但是该项目临时支墩主要用于服务跨越交通繁忙的兰海高速公路跨线桥施工，安全风险极大，因此临时支墩结构按设计加工实施。

5 施工技术

5.1 梁段运输

钢结构总重约2 200 t，所有构件的长×宽×高不超过20.5 m×3.8 m×1.75 m。运输起点为广西扶绥县空港工业园，终点为都安互通立交施工现场，结合该工程的项目特征，所有钢构件通过公路运输至工地现场，基本运输线路是：武桥扶绥基地厂→G7211南友高速公路→G7201南宁绕城高速公路→G80广昆高速公路→G75兰海高速公路→钢梁工程施工现场。

5.2 临时支墩安装

5.2.1 临时支墩的地基处理

放样出基础位置和轮廓线，将轮廓线内和扩宽50 cm范围内的地基进行夯实，使其承载力＞350 kPa，若不能满足要求需进行换填处理。在地基周围挖设临时排水沟防止积水。

5.2.2 临时支墩与基础连接

支架下部用混凝土浇筑成长730 cm×宽60 cm×高30 cm的混凝土条形基础，钢管立柱与混凝土条形基础的预埋钢板焊接牢固，确保结构稳定。临时支撑底部采用四块规格均为400 mm×400 mm×14 mm的钢板与混凝土基础固定。

5.2.3 临时支墩制作与搭设

临时支架制作分标准段和调节段，先制作成单片，再组装为整体。立柱钢管用325 mm×8 mm钢管，临时支架横梁顶部与钢箱梁底预留至少50 cm的空间，便于作业人员对钢箱梁的找正、卸载。支撑下部垫厚度≥14 mm的整张钢板，并在纵向设置十字撑以保证整联临时支架的稳定性。临时支架安装完成后，四周用防撞桶进行保护，防止车辆撞击［4］。

5.3 临时支架施工交通管制

钢梁吊装前，以都南高速公路硬路肩及中央分隔带处为支撑，设立门洞支架，考虑到施工时需借用对向车道及车辆超宽，洞门宽度设置为7.5 m。跨线桥钢梁吊装时，实施临时交通管制，保持半幅通行，即当吊装右幅上方钢梁时，临时封闭右幅行车道，左幅行车道保持通行并限速60 km/h，当吊装完成后解除封闭，路面设置水马、标线等交通安全设施。桥面板施工时，门洞下方保持车辆通行，车道限速60 km/h，路面设置水马、标线等交通安全设施。

5.4 钢梁吊装

5.4.1 钢梁吊装就位

当钢梁移至就位上空时，吊车停止移动，就位平衡后通过变化工作幅度来对准就位，整个吊装过程采用仪器跟踪测设。

5.4.2 钢箱梁吊装方法及调整

（1）该项目钢梁安装位置为道路交叉口，根据总体施工方案，施工期间，被交叉线路暂时不通车，因此可以占道施工，但边跨位于高速公路边坡上方，支架除了要保证自身的结构安全稳定性之外，还必须做好支架基础处理以及吊机作业位置的整平和硬化，施工期间临时占道采用的各类交通防护措施及标志必须符合当地交管部门许可。

（2）钢箱梁吊装应尽量选择在白天进行，并且施工区域限定于打围封闭区间，必要时需对车辆进行导流。板利1号桥上跨的在高速公路路面上进行吊装，选择在02：00[CD*2]05：00没有车辆通行的时段进行施工。

（3）钢梁制造、发运与现场安装工作应统筹安排，钢梁吊装前应做好各项准备工作：包括支架布置、支架标高测量、施工防护等，现场没有存梁位置，钢梁运输车辆达到施工现场时，应确保立即吊装，运输车辆迅速退出施工区域，否则运输车辆的积压可能对交通造成严重影响。

5.5 卸载和支架拆除

卸载时，在钢箱梁临时支架的横梁上安设10台千斤顶，采用液压同步系统统一操作，保证钢箱梁卸载时操作的同步性，卸载按照先中间后两边的原则进行，在每一支撑体系安排4个人切割临时调节支撑。在每一临时调节支撑一侧500 mm设置1个20 t千斤顶，千斤顶上方设置一块20 mm×300 mm×300 mm钢垫板，并与千斤顶顶盖焊接成整体，千斤顶底座和支架横梁点焊牢固，确保卸载过程中千斤顶稳定。该工程现场地面距桥底面最大高度约为13 m，单体支架重量约为4.5 t，可采用25 t汽车吊直接进入桥梁下方对支架进行吊装转移；临时支架由立柱和横梁两部分组成，先将钢管立柱和横梁切割开，并采用25 t汽车吊对横梁进行拆卸转移，再吊装转移钢管立柱［5］。

6 结语

高速公路大跨径钢箱叠合梁跨线桥施工技术经过了实践的检验，本文从分段、加工、运输、吊装方案等开展分析，结合现场实际条件研究认为，核心控制点在于钢主梁分段及临时支墩的布置，临时支墩的设置要保证现有高速公路车辆顺畅通行，同时具备应有的承载能力和抗倾覆能力，总结临时支墩施工，现场应做好几个关键点的控制：

（1）地基承载力≥350 kPa。

（2）钢管立柱条形基础应与地面连接牢固，防止倾覆或滑移。

（3）钢管立柱的安装垂直度必须满足设计要求，防止结构出现偏心受压。

（4）Ⅰ32a工字钢侧向应与钢管柱顶部形成可靠约束，可采用型钢加撑焊接。

参考文献

［1］刘学刚.钢箱叠合梁支架法安装施工工艺［J］.中国高新科技，2023（20）：70-72.

［2］陈茂涛.海湾滩涂区钢箱叠合梁支架法安装施工技术［J］.企业科技与发展，2022，（6）：82-85.

［3］胡栾乔，梁昕晔.跨线桥钢混叠合梁的安装施工技术［J］.智能城市，2021，7（3）：153-154.

［4］张熙伟.钢混叠合梁跨线施工技术分析［J］.运输经理世界，2020（14）：31-32.

［5］顾江淮.跨线桥钢箱梁安装工程施工技术探讨［J］.交通科技与管理，2023，4（20）：92-94.

作者简介：黄 强（1990—），工程师，主要从事道路桥梁施工管理工作。