曲線鋼箱梁現(xiàn)場安裝的線型偏差分析及控制措施

中鐵二十四局集團(tuán)上海鐵建工程有限公司 上海 200070

1 工程概況

上海漕寶路（嘉閔高架—外環(huán)線）改建工程Ⅰ標(biāo)段（淶亭路—中春路），是上海市虹橋綜合交通樞紐“一縱三橫”工程配套工程之一，為區(qū)域干路網(wǎng)的東西骨架。本工程3 條匝道共4 段連續(xù)鋼箱梁，分別為pa10-12 、pa15-18、 pb01-04 、pc14-18。

本工程所有鋼橋均為箱梁，底面寬度3 500～4 600 mm，頂面寬度8 200～9 500 mm，外端懸挑，寬度為1 775 mm，箱梁凈高度2 m。現(xiàn)場施行主梁分段吊裝焊接，主梁吊裝拼接完成后，采用1 臺2 500 kN履帶吊和1 臺500 kN汽車吊進(jìn)行翼板及裝飾板焊接安裝，最后進(jìn)行涂裝。

2 線型偏差項(xiàng)目研究及分析[1-7]

2.1 影響線型因素的現(xiàn)狀

結(jié)合本工程曲線鋼箱梁特點(diǎn)和現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)分析， 按照每個影響線型因素各復(fù)測50 點(diǎn)，箱梁旁彎偏差、拱度、扭曲不是曲線鋼箱梁線型偏差存在的主要質(zhì)量問題，主要存在的問題是曲線鋼箱梁安裝過程引起的標(biāo)高、中心線偏差。

2.2 主要偏差項(xiàng)目的原因分析（表1）

通過調(diào)查研究，從人、料、機(jī)、環(huán)、法5 個方面分別對有可能導(dǎo)致曲線鋼梁安裝中心線、標(biāo)高偏差的因素進(jìn)行了分析（表1）。經(jīng)過確認(rèn)分析，從實(shí)際出發(fā)，在14 個影響因素中確認(rèn)5 個主要影響因素，分別是：晝夜溫差對鋼梁變形影響、監(jiān)測方案制定不合理、拼裝焊接順序不合理、油頂位置、數(shù)量不合理、支撐系統(tǒng)不合理，制定具體可行的對策措施。

表1 影響曲線鋼梁線型偏差因素統(tǒng)計(jì)表

3 控制措施的制定和實(shí)施

3.1 鋼箱梁拼裝中減少溫差的影響

（a）合理選擇安裝時間：每跨合攏段梁段定位組裝選擇在溫度較低時，夏季則在每天早上4：30～8：00或陰天進(jìn)行，減少高溫對鋼箱梁安裝的影響。冬季不低于5 °C，否則要對焊接處進(jìn)行250 °C除濕[8]。

（b）進(jìn)行長度方向溫差補(bǔ)償：由于鋼箱梁受日照時間較長，存在較大溫差，所以測量箱梁長度時，同時測量環(huán)境溫度和鋼箱梁的溫度，并對其長度進(jìn)行溫度修正。

（c）根據(jù)溫差控制鋼梁外形：定位鋼箱梁頂板單元時，因?yàn)樘栔荒苷盏巾敯宥詹坏降装澹栽斐身敯邃摪鍦囟雀哂诘装邃摪?，產(chǎn)生如圖1所示的變形趨勢，所以在定位頂板高程時，可以根據(jù)低溫和高溫不同階段的實(shí)際監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，標(biāo)高按照－5 mm執(zhí)行。

圖1 鋼梁安裝溫差影響趨勢

3.2 完善測量監(jiān)測方案及實(shí)施

（a）選擇固定統(tǒng)一的控制網(wǎng)：鋼箱梁的線形控制包括縱向、橫向和豎向（即三維空間）線型控制，在C匝道橋鋼箱梁的線型控制中，全橋鋼箱梁采用1 個固定控制三角網(wǎng)（每一控制點(diǎn)均為導(dǎo)線、水準(zhǔn)共用點(diǎn)，見圖2），測站采用一固定點(diǎn)——CB1進(jìn)行控制。

（b）箱梁監(jiān)測點(diǎn)位布置充分：為了確保鋼箱梁安裝測量監(jiān)測點(diǎn)的準(zhǔn)確性和施工方便性，計(jì)算出梁段分段線對應(yīng)的橋梁設(shè)計(jì)里程中心樁號，測量點(diǎn)位的選擇為梁段頂板分段線2 cm平行線處，在鋼箱梁安裝過程中進(jìn)行準(zhǔn)確的放樣控制和監(jiān)測，具體監(jiān)測點(diǎn)位平面布置如圖2所示。

圖2 曲線鋼梁安裝測量控制網(wǎng)及測點(diǎn)布置

3.3 采取合理的拼裝焊接順序

（a）橋位環(huán)縫焊接：橋位環(huán)縫對稱施焊，即以橋中心線為對稱線，兩邊同時、同方向施焊底板、頂板、腹板的對接焊縫，然后再對稱施焊嵌補(bǔ)段焊縫。施焊底板、腹板對接焊縫時，應(yīng)從下至上進(jìn)行。

（b）橫隔板采取分段退焊法：本橋橫隔板為整體構(gòu)造，完成橫隔板定位后，焊接立位對接焊縫時，采用剛度較大的加長馬板強(qiáng)制約束以控制焊接收縮，同時先對橫隔板靠近上部的1/4 部位進(jìn)行焊接，然后再焊接其下相鄰的1/4 部分，接下來焊其下相鄰的1/4 部分，最后焊余下部分，采取這樣的分段退焊法，可以減小焊接收縮量。

3.4 合理布置油頂數(shù)量及位置

（a）箱梁垂直控制：在每個梁段下面布置4 個200 kN千斤頂，調(diào)整橫坡及高程時，通過升降千斤頂高低來微調(diào)，以滿足鋼箱梁設(shè)計(jì)的橫坡值及高程值

（b）主梁和翼板平面位置控制：分別在相鄰2 個梁段頂板、底板面上靠近接縫處各布置4 個碼板，碼板布置在中腹板處。碼板與箱梁頂?shù)装搴附?，千斤頂擺放在兩碼板之間。當(dāng)調(diào)整梁段間隙或調(diào)整兩梁段橫基線距離時，通過調(diào)整千斤頂?shù)纳扉L量來微調(diào)，以達(dá)到所需的理想間隙和橫向基線間距。

3.5 優(yōu)化支撐系統(tǒng)設(shè)置

臨時支架采用Φ325 mm×8 mm的鋼管和12#槽鋼組成格構(gòu)式鋼支架，每組4 根立柱，用鋼管和型鋼進(jìn)行拉結(jié)牢固。 臨時支架做獨(dú)立鋼筋混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1 m，基底素土夯實(shí)，承臺長度5 m、寬度3.5 m。立柱位置對應(yīng)加設(shè)預(yù)埋件，埋件為16 mm×450 mm×450 mm的鋼板。

4 結(jié)語

根據(jù)上述制定的措施進(jìn)行現(xiàn)場控制，竣工后由質(zhì)量檢測中心對本工程的鋼箱梁進(jìn)行了焊接、線型尺寸等各項(xiàng)指標(biāo)檢測，檢驗(yàn)結(jié)果全符合設(shè)計(jì)要求，主控項(xiàng)目和一般項(xiàng)目都符合規(guī)范要求，還達(dá)到了節(jié)約工期和成本控制的目標(biāo)。

本文章從人、料、機(jī)、法、環(huán)、測等基本因素，綜合各方面條件， 采取理論實(shí)踐相結(jié)合的方法，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐驗(yàn)證理論，彼此完善，有效的降低了曲線鋼箱梁安裝的線型偏差，為后續(xù)施工提供了指導(dǎo)性意見。