钢板叠合梁免支架整体吊装在高速公路跨线桥施工中的应用

摘要：针对传统钢板叠合梁结构施工方法需增加临时支墩、人工高空焊接作业、桥梁耐久性不高等缺点，文章提出一种钢板叠合梁免支架整体吊装技术。该技术采用地面拼装焊接技术，无须设置临时支墩，降低了安全风险，保证了焊接质量，提高了桥梁的耐久性，节省了临时支墩材料成本及人工费用等。通过多个工程应用，验证了该技术的实施效果，具有较大的推广价值。

关键词：天桥；钢板叠合梁；整体吊装；免支架

中图分类号：U448.17  文献标识码：A

文章编号：1673-4974（2024）04-0160-04

0 引言

随着我国高速公路网建设步伐不断加快，涉及改扩建的工程建设规模也逐步扩大，常用的混凝土梁桥无法满足高速公路跨线桥快速施工的要求，因此诞生了新型的钢板叠合梁结构，钢板叠合梁在受力条件、耐久性、用钢量等多方面具有较大的优点。

由于钢板叠合梁结构是新型的钢混结构，经调研发现，与之相关的施工技术研究较少。现有技术通常是采用搭设临时支墩的方式，将整段钢板叠合梁分割为若干段，采用吊车将分段的梁体吊装至临时支墩上，由作业人员在临时支墩上进行梁体的拼装焊接。传统做法不可避免地增加了临时支墩的材料成本，且搭设临时支墩增加了施工时间；在临时支墩上焊接梁段，存在较大的高空作业风险，高空焊接作业焊缝的质量难以保证，造成桥梁的耐久性下降。为此，本文提出一种钢板叠合梁免支架整体吊装工法，并进行了应用分析。

1 钢板叠合梁免支架整体吊装的特点

该工法与传统的高速公路改扩建跨线钢板叠合梁天桥钢主梁分段吊装施工比较，有以下特点：

（1）高速公路跨线天桥钢主梁采用地面拼装焊接技术，相比传统钢主梁分段吊装减少了大量的高空作业，降低了安全风险，保证了焊接质量，提高了桥梁的耐久性。

（2）高速公路跨线天桥钢主梁采用整体吊装施工，相比传统工法无须设置临时支墩，不占用高速公路路面，因此可以减少交通导改，大大缓解旧路的交通通行压力，保障行车安全。

（3）高速公路跨线天桥钢主梁整体吊装施工，无须搭设临时支墩，减少了工作量，缩短了工期，同时节省了临时支墩材料成本、人工费、机械费等。

2 钢板叠合梁免支架整体吊装的适用范围

钢板叠合梁天桥吊装施工工法适用于钢主梁长度≤35 m的各等级公路跨线钢板叠合梁天桥，尤其对于高速公路改扩建跨线天桥施工更为适用。

3 钢板叠合梁免支架整体吊装的工艺流程

钢板叠合梁天桥在钢结构加工厂完成制作，钢主梁分三段运输，钢面板分块运输。运至现场后，钢主梁在胎架上完成拼装与焊接，然后进行钢主梁整体吊装。钢主梁完成吊装后，安装跨中横梁、端横梁，提高整体横向稳定性。钢主梁、跨中横梁、端横梁完成吊装后，沿一个方向安装钢面板，最后进行钢面板与钢主梁、钢面板与钢面板之间的焊接，即完成钢板叠合梁天桥吊装施工。见下页图1。

4 钢板叠合梁免支架整体吊装的施工操作要点

4.1 钢板叠合梁进场

钢板叠合梁天桥构件分钢主梁运输、钢面板运输，钢主梁节段划分为“B+A+B”三段（A段16 m、B段9.48 m），设计分段原因如下：

（1）运输能力限制。依据交通部《超限运输车辆行驶公路管理规定》总则中要求，车货总长度＞18.1 m为超限，故A段长度划分＜18.1 m。

（2）运输线路限制。钢板叠合梁的生产加工在广西崇左市扶绥县，钢梁从加工厂运输至项目施工现场需经过322省道、210国道，存在急转弯路段，故钢梁长度不宜过大。

（3）结构受力因素。钢主梁跨中弯矩最大，因此环向焊缝应避开钢主梁几何中点处。具体如下页图2所示。8.5 m型号天桥钢面板尺寸为8.5 m×1.8 m。12.0 m型号天桥钢面板沿纵向每隔1.8 m划分，沿横向分两段，每块钢面板尺寸为6.0 m×1.8 m。

4.2 盆式支座安装

盆式支座的顶板与钢主梁底部垫板应对称、间断焊接，并防止温度过高对改性聚四氟乙烯板和不锈钢冷轧钢板的影响。盆式支座的底板采用锚固螺栓栓接在垫石顶面的预埋钢板上，安装锚固螺栓时，其外露螺杆的高度不得大于螺母的厚度。锚固螺栓和焊接部位均应作防腐处理。

[=XQS（]钢板叠合梁免支架整体吊装在高速公路跨线桥施工中的应用/管继炜

4.3 钢主梁拼装焊接

将钢主梁分三段运输到施工现场，经检验合格后，在改扩建拼宽路段水稳底基层上搭设胎架，进行试拼装，试拼后进行焊接，将三段钢主梁焊接成整体。焊接完成24 h后进行焊缝质量检测。

4.4 钢主梁吊点设置

天桥钢主梁长度为34.96 m，查阅《路桥施工计算手册》，不考虑吊索对构件的影响，考虑到实际吊装过程中吊索水平分力的影响，吊点值稍调大，取10.5 m，如图3所示。

4.5 钢主梁整体起吊受力验算

利用Midas Civil软件对钢主梁起吊过程进行验算，验算结果如图4所示。

经验算钢主梁起吊过程中最大组合应力为95.6 MPa，＜345 MPa，吊装满足要求。

4.6 钢主梁整体起吊施工

钢主梁分为B+A+B三段，现场拼装焊接后进行整体吊装，无须设临时支架，钢主梁下缘板宽1 m，具有自稳能力，可直接放置在桥台及桥墩的盆式支座上，无须临时加固措施。

钢主梁吊装采用单台汽车吊整体起吊的方式，原因如下：

（1）施工作业空间限制。钢主梁分段运输至施工现场后，吊放在拼宽段进行拼装焊接，160T吊车吊摆放在旧路面，因此高速公路改扩建工况下难以提供两台吊车同时起吊的作业空间。

（2）钢主梁结构形式长且高。钢主梁长34.96 m、高1.7 m，钢板叠合梁跨线天桥属在旧梁式天桥旁位新建，新旧天桥水平距离较近（其中三贡岭新旧天桥净距7 m），钢主梁需沿道路纵向起吊，然后在空中完成旋转，故此工况下难以提供两台吊车同时起吊的作业空间。

（3）钢主梁整体起吊，施工高效。钢主梁整体吊装施工，将钢主梁在地面完成焊接，焊接难度小，避免了分段吊装钢主梁在临时墩支撑上进行的仰焊焊接。同时，钢主梁整体起吊，节约吊装时间，施工高效。

（4）减少导改，保障行车安全。项目属于高速公路改扩建工程，且要求边通车边施工，所以跨线天桥的施工方式需要高效、减少交通导改。交通导改即由原来的双向四车道通行变为单幅单车道行驶，极易造成高速交通拥堵，夜间行车安全事故率较高。钢主梁整体起吊可以有效减少交通导改次数，大大缓解了旧路的交通通行压力，保障行车安全。

（5）节约资源、节省成本。高速公路改扩建跨线天桥钢主梁整体起吊，减少了安装临时支墩造成的钢材、人工、混凝土等资源的消耗，达到了“绿色环保，节能减排”的目标。

结合工程实际情况，钢主梁吊装采用160 T汽车吊。钢主梁整体吊装时吊车各工作参数为：起吊高度为16 m，工作半径12 m，主臂长度为22.4 m，最大起重量≥40 t（钢主梁重26.78 t，1.5安全系数），全配重且支腿全开宽度为8.5 m，经对比160 T汽车吊工作性能参数表，160 T汽车吊全配重吊装作业，能够满足钢主梁整体吊装要求。

4.6.1 钢主梁存放及试吊

构件纵向与道路平行，构件的中心和吊车转盘中心横向间距约为6.5 m，汽车吊斜摆放在旧高速路上，且车辆尾部朝向钢主梁吊装位置，汽车吊转盘中心距钢主梁（设计位置）中心线距离约为7.0 m，以保证在10 m范围内完成吊装作业，吊车摆放位置如图5所示。

钢主梁位置摆放完成及吊车就位以后，开始进行钢主梁试吊工作。吊车试吊状态如图6所示。

4.6.2 钢主梁起吊及空中旋转

改扩建工况下，新建天桥、旧天桥平面位置距离大小不一，新旧桥最大距离为34 m，最小距离为6 m。当距离小时，钢主梁平行于道路存放，钢主梁前端部分伸进旧天桥下方。因此，钢主梁平行道路起吊，当钢主梁上翼缘板起吊至接近旧天桥桥面底部时，停止起吊，起吊过程如图7所示。

一旦发现有碰撞的迹象，应立即停止施工，排除安全隐患后方可继续施工，钢主梁空中转体如图8所示。

4.6.3 钢主梁准备落位

当钢主梁移至就位上空时，吊车停止移动，准备就位平衡，再变化工作幅度来对准就位，严防磕碰中墩及桥台［1］。如图9所示。

4.6.4 钢主梁线型控制完成吊装

吊装前，在桥墩、桥台永久支点及钢板梁上设置控制点和线，钢板梁安装时，中线和纵向距离通过预先在桥墩、桥台上设的控制点和线与钢板梁上设置的控制点和线相对应来控制，同时用测量仪器同步进行监控［2］。钢主梁整体起吊如图10所示。

4.6.5 钢主梁与盆式支座连接

按照设计要求，钢板叠合梁天桥采用常温型盆式支座GPZ（2009）系列产品，钢主梁吊装就位后测量校核无误后与盆式支座点焊临时固结。钢板叠合梁吊装完成经测量校核无误后，钢主梁支座垫板与盆式支座满焊连接，如图11所示。

4.7 横梁施工

钢主梁完成吊装后采用两种方式进行横向连接：（1）端横梁与钢主梁熔透焊接，如下页图12所示，连接时起重机起吊端横梁与钢主梁对接，对接后先点焊固位，再进行满焊固定；（2）跨中横梁（每7 m一道小工字钢）与钢主梁通过高强度螺栓连接，如下页图13所示，跨中横梁是由三段工字钢通过腹板连接板、高强螺栓连接组成，先地面上完成拼装，然后吊至设计位置，如下页图14所示。跨中横梁吊装时，受风因素影响大，空中摆幅比较大，与钢主梁对接不易。因此，在钢主梁上焊接跨中横梁临时固定装置，可实现栓接横梁快速、准确落至设计位置，完成与钢主梁的焊接。跨中横梁与钢主梁焊接完成后，工人将安全带挂在栓钉上，站立在钢主梁下翼缘板进行高强螺栓的初拧、复拧、终拧。

4.8 钢面板吊装

（1）当钢面板移至就位上空时，吊车停止移动，准备就位平衡，再变化工作幅度来对准就位，严防磕碰中墩、桥台及钢主梁。

（2）钢面板分块：结合设计图纸要求、钢面板加工原材料长度大小，8.5 m型号天桥钢面板沿纵向每隔1.8 m划分，每块钢面板尺寸8.5 m×1.8 m。如图15所示。

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图15 8.5 m钢面板横断面图（cm）

结合设计图纸要求及钢面板加工原材料长度大小，12.0 m型号天桥钢面板沿纵向每隔1.8 m划分，沿横向分两段，每块钢面板尺寸6.0 m×1.8 m，如图16所示。

（3）钢面板吊点设置：利用钢面板横向剪力键孔作为吊点进行吊装。钢面板横向剪力键、吊装示意如图17、图18所示。

5 应用效果

兰海高速公路钦北改扩建工程№1标段东场天桥、高滩天桥、三贡岭天桥老村天桥、高领垌天桥、饭包塘天桥、中间坪天桥、垌尾天桥、沙琅天桥、迁安天桥等跨线天

桥均采用了免支架整体吊装工艺，提高了工作效率，成功快速完成了钢板叠合梁天桥的施工，缩短工期、节约成本、安全可行，满足“绿色环保、节能减排”的施工要求，具有推广价值。

6 结语

高速公路跨线天桥钢主梁整体吊装施工，无须设置临时墩支撑，节约成本。将钢主梁在地面完成焊接，焊接难度小、快速高效，避免了分段吊装钢主梁在临时墩支撑上进行的仰焊焊接。减少了安装临时支墩造成的钢材、人工、混凝土等资源的消耗。交通导改次数减少，涉路施工用时短，大大缓解旧路的交通通行压力，保障行车安全。

综上，在高速公路跨线天桥施工中，钢板叠合梁采用免支架整体吊装的方法，在安全、质量、进度、成本等多方面都取得了积极的效果，为今后同类桥梁施工提供了较高的参考价值。

参考文献

［1］蒋光伟.跨高速公路的钢箱梁吊装施工工艺［J］.交通世界，2020（26）：117-118.

［2］彭清江.巴中市麻柳湾大桥钢-混凝土组合连续梁施工关键技术浅析［J］.四川建筑，2015，35（4）：173-176.

作者简介：管继炜（1993—），助理工程师，主要从事公路水运工程安全管理工作。