某長(zhǎng)江大橋兩岸接線工程鋼箱梁施工技術(shù)應(yīng)用

周業(yè)梅　熊亞運(yùn)

(1.武漢城市職業(yè)學(xué)院　湖北　武漢：430064；2.武鋼建工集團(tuán)　湖北　武漢：430084)

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某長(zhǎng)江大橋兩岸接線工程鋼箱梁施工技術(shù)應(yīng)用

周業(yè)梅1熊亞運(yùn)2

(1.武漢城市職業(yè)學(xué)院湖北武漢：430064；2.武鋼建工集團(tuán)湖北武漢：430084)

摘要某長(zhǎng)江大橋兩岸接線工程鋼箱梁工程包括兩聯(lián)，其中ZL14聯(lián)斜跨動(dòng)物園路，ZL18聯(lián)斜跨馬滄湖路。此工程為城市快速路，設(shè)計(jì)車速60km/h，主線高架橋標(biāo)準(zhǔn)斷面為26m，鋼箱梁為單箱四室，兩側(cè)帶挑臂結(jié)構(gòu)。鋼箱梁施工時(shí)工序繁瑣、耗費(fèi)人力、物力和大量工時(shí)，又在夜間高空吊裝作業(yè)，難度大、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大等特點(diǎn)，介紹了鋼箱梁施工準(zhǔn)備及具體的安裝施工技術(shù)。實(shí)踐證明，該技術(shù)可節(jié)約人力和工期，保證施工安全。

關(guān)鍵詞鋼箱梁；就位；卸載

1工程概況

某長(zhǎng)江大橋兩岸接線工程起點(diǎn)位于武漢動(dòng)物園路漢陽(yáng)醫(yī)院處(起點(diǎn)樁號(hào)K6+411.6、墩位號(hào)ZH538)，終點(diǎn)位于江堤立交前的馬鸚路(終點(diǎn)樁號(hào)K8+115.4、墩位號(hào)ZH433)，路線全長(zhǎng)1.7038km。主要包括鋼箱梁2聯(lián)，最大跨徑38m,總長(zhǎng)132.4m, 鋼箱梁共用Q345qC鋼板1966.3t，其鋼箱梁形式如表1。

表1　鋼箱梁支架形式表

2施工難點(diǎn)

2.1施工技術(shù)要求高

(1)首先是吊裝方案的編制和選擇，包括吊車的選型、臨時(shí)吊耳的選用計(jì)算和鋼絲繩及卸扣的選用計(jì)算。由于支墩中心距14m，橫梁有效長(zhǎng)度17m，支撐系統(tǒng)選型和計(jì)算是重中之重，必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)算。該鋼箱梁多處于既有線路上，因現(xiàn)場(chǎng)樁基施工造成部分路面破壞，軟基路面支架基礎(chǔ)需采取換填土進(jìn)行基礎(chǔ)處理。

(2)其次在鋼箱梁架設(shè)過(guò)程中，其焊接作業(yè)是一項(xiàng)技術(shù)要求較高特殊工況。鋼箱梁板對(duì)接焊縫全部為全焊透的I級(jí)焊縫，焊縫質(zhì)量要求高，焊縫坡口的布置需首先考慮平位置焊接，盡量避免仰焊位置的焊接。所采用的焊接方法有鋼箱梁對(duì)接、角接焊縫，并采用焊條電弧焊、藥芯焊絲CO2氣保焊和埋弧自動(dòng)焊，在鋼箱梁箱體內(nèi)的對(duì)接和角接平焊縫，采用藥芯焊絲CO2氣保焊焊接，鋼箱梁箱體上對(duì)接平焊縫采用埋弧自動(dòng)焊焊接，對(duì)焊接工藝和焊工技術(shù)水平要求較高。

2.2鋼箱梁安裝工況復(fù)雜

由于鋼箱梁在安裝現(xiàn)場(chǎng)的允許吊裝時(shí)間非常短，需先進(jìn)行預(yù)拼裝。運(yùn)輸時(shí)要考慮按照現(xiàn)場(chǎng)吊裝要求的順序，使用手動(dòng)葫蘆及鋼絲繩將箱梁和裝載車輛的平板(大梁)之間進(jìn)行鎖定，以保證箱梁運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性及安全，確定鋼箱梁的擺放順序，鋼箱梁卸載需遵循 “從跨中向支座依次循環(huán)卸落”的原則等，其安裝工序要求嚴(yán)格，須按要求嚴(yán)格逐步進(jìn)行。

2.3安全風(fēng)險(xiǎn)大

高空作業(yè)多，臨邊作業(yè)頻繁，吊裝任務(wù)重，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有限，且是夜間作業(yè)等。

3鋼箱梁安裝施工工藝

3.1工藝流程

施工準(zhǔn)備(含鋼箱梁的預(yù)拼裝、鋼箱梁防腐涂裝、鋼箱梁的運(yùn)輸、支撐體系安裝)→汽車吊移動(dòng)吊裝→鋼箱梁焊接→懸挑梁的安裝→鋼箱梁就位→支撐體系拆除

3.2鋼箱梁安裝就位前工況

(1)具體工況：由于鋼箱梁在安裝現(xiàn)場(chǎng)的吊裝時(shí)間非常短，為保證安裝質(zhì)量，確保鋼箱梁的順利吊裝，鋼箱梁安裝前必須在制造車間進(jìn)行預(yù)拼裝。預(yù)拼裝采取先拼裝同一個(gè)橫斷面的三(四)個(gè)箱體(第一節(jié))，再拼裝縱向的另外三(四)個(gè)箱體(第二節(jié))，調(diào)整好箱體間縱焊縫的間隙、錯(cuò)邊、結(jié)構(gòu)尺寸等，并在焊縫處焊接定位卡具，分段箱體間的連接環(huán)、縱焊縫均調(diào)整好后，拆除第一節(jié)箱體，第二節(jié)箱體從另一端拼裝另外的三個(gè)分段箱體(第三節(jié))，并調(diào)整好后，再拼裝第四節(jié)箱體，依次類推，將所有箱體均進(jìn)行預(yù)拼裝，拼裝完后方可進(jìn)行涂裝，涂裝后，從加工基地運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)。

(2)作業(yè)重點(diǎn)和難點(diǎn)：①鋼箱梁在制造車間預(yù)拼裝完畢，在箱體上做好標(biāo)記，標(biāo)記內(nèi)容包括箱體編號(hào)、支墩方向、標(biāo)高；②涂裝時(shí)工地焊縫連接處的兩側(cè)應(yīng)留出30mm～50mm暫不涂裝；③箱體在制造車間裝車時(shí)，必須確保鋼箱梁的穩(wěn)定性和安全性，嚴(yán)格按照箱體吊裝的方向及汽車行走的路線確定箱體的裝車方向，嚴(yán)禁隨意裝車。

3.3鋼箱梁就位工況

(1)具體工況：搭設(shè)好臨時(shí)支墩，采用240t汽車吊，在支墩中間吊裝跨度內(nèi)的箱體，每個(gè)跨度吊裝完成后，在該跨度內(nèi)箱梁找正、焊接，吊車再移動(dòng)到下一個(gè)跨度內(nèi)，逐段安裝，在鋼箱梁主體安裝調(diào)整到位后，進(jìn)行焊接，完后進(jìn)行懸挑梁的安裝，懸挑梁的分段長(zhǎng)度為6m左右，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后臨時(shí)放置在高架橋上，安裝時(shí)也應(yīng)在懸挑梁下方搭設(shè)臨時(shí)活動(dòng)腳手架平臺(tái)。

(2)作業(yè)重點(diǎn)和難點(diǎn)：①支撐架的設(shè)計(jì)選型均通過(guò)專門校核計(jì)算，校核計(jì)算內(nèi)容包括強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、牽引力、支反力等，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。②鋼箱梁板對(duì)接焊縫全部為全焊透I級(jí)焊縫，焊縫質(zhì)量要求高，其焊縫坡口的布置首先考慮平位置焊接，盡量避免仰焊位置的焊接。③鋼箱梁箱體間對(duì)接平焊縫焊接,箱體上部的平焊縫采用埋弧自動(dòng)焊焊接，箱體內(nèi)部的平焊縫采用藥芯焊絲CO2氣保焊焊接。

(3)支撐架設(shè)計(jì)選型力學(xué)驗(yàn)算。本工程采用RIM ST 60支撐架系統(tǒng)，其主框架立桿采用Q345高強(qiáng)鋼管Ф60×3.0，單片框架高度1.6米，框架寬度為1.2米。支撐架搭設(shè)為敞開式搭設(shè)，不設(shè)置任何增加風(fēng)阻力的側(cè)面維護(hù)，以減小風(fēng)荷載，受力計(jì)算考慮獨(dú)立塔為計(jì)算模型，不考慮加勁桿對(duì)承載能力的提高，同時(shí)考慮頂部每個(gè)托座荷載設(shè)計(jì)值為60kN，且有50mm的偏心受力。

由于該工程聯(lián)塔架縱橋向塔架布置間距相同，因此只針對(duì)塔架單腿橫橋向支撐影響范圍最大的塔架進(jìn)行計(jì)算分析。由于塔架布置對(duì)于箱梁中心線左右對(duì)稱，固只去箱梁中心線的左側(cè)進(jìn)行分析； 分析塔架各支撐腿的受力情況，如圖1所示。

每個(gè)支撐腿主要承受的荷載包括其影響范圍內(nèi)的混凝土自重、模板槽鋼和p0木工字梁的自重以及各腿影響范圍內(nèi)外模板上作用的活荷載。以下對(duì)這些荷載項(xiàng)分析如下：

(1)混凝土自重：26kN/m3

(2)模板、槽鋼和p0木梁的自重：

圖1　塔架布置及塔架各腿的影響面積

考慮單位面積上模板、木梁和槽鋼的總重量，按模板最重的情況分析;

面板： 18mm厚膠合板0.12kN/m2

次龍骨：p0木工字梁0.05kN/m，間距取0.2m

主龍骨：槽鋼[12.6重量為0.1232kN，間距取1.0m

1m2的模板重量為；G0=0.12+0.1232×4+5×0.05=0.86kN/m2

(3)活荷載：

活荷載為施工荷載和澆筑砼產(chǎn)生的沖擊荷載，施工荷載2kN/m2，沖擊荷載2.5kN/m2，取其中的較大者2.5kN/m2。

由于混凝土自重在塔架支柱所承受的合理中占主要部分，混凝土自重與塔架支腿影響面積和影響范圍的乘積成正比，由于一般位置影響范圍相同故只需考慮影響面積。

如圖1所示，2號(hào)塔右腿、4號(hào)塔左腿(4號(hào)塔左右腿受力情況相同只驗(yàn)證左腿)具有較大的影響面積，為最危險(xiǎn)塔支，因此只需真對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析。

2號(hào)塔右腿支撐強(qiáng)度檢驗(yàn)：2號(hào)塔架右腿縱向影響范圍(見圖2)。

圖2　2號(hào)塔架右腿縱向影響范圍

2號(hào)塔架右腿的影響范圍為EF的距離，E、F分別為AB、BC的中點(diǎn)，其影響范圍為：

(1.2+1)/2 =1.1m

2號(hào)塔架右腿所支撐的模板面積為：

(c1+c2)×(影響范圍)

C1：2號(hào)塔架右腿所承受箱梁內(nèi)模的影響線長(zhǎng)度為2.82m(圖1所示)。

C2：2號(hào)塔架右腿所承受箱梁外模的影響線長(zhǎng)度，為1.25m(圖1所示)。

故，2號(hào)塔架右腿強(qiáng)度驗(yàn)算如下：

影響面積：1.33m2，影響范圍：1.1m

模板面積：(1.25+2.82)×1.1 =4.48m2

混凝土自重：1.33×1.1×26= 38.04kN

模板自重：0.86×4.48=3.85kN

活荷載：2.5×1.25×1.1=3.44kN

1.2×(38.04+3.85)+1.4×3.44=55.08kN <60kN,所以滿足要求。

3.4鋼箱梁卸載

(1)具體工況： 鋼箱梁就位其沉降標(biāo)高檢查合格后，主要由調(diào)節(jié)管支撐，卸載時(shí)，先將千斤頂頂升直至與鋼箱梁梁底貼緊，切割調(diào)節(jié)管與鋼箱梁連接部位；千斤頂緩慢均勻縮缸，直至脫離梁底。卸載的順序遵循 “從跨中向支座依次循環(huán)卸落”的原則，最終鋼箱梁落在球形支座焊接墊板上使其全部荷載轉(zhuǎn)化為橋墩自身承受。

(2)作業(yè)重點(diǎn)和難點(diǎn)：①卸載過(guò)程中要對(duì)橋面支撐體系點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的沉降觀測(cè)，觀測(cè)上箱梁頂板上設(shè)置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保成橋的線形；②整體成橋的線形測(cè)量檢查時(shí)，要附安裝和焊接過(guò)程中的測(cè)量檢測(cè)數(shù)據(jù)，合格后方能進(jìn)行鋼箱梁的卸載工作；③卸載時(shí)，在鋼箱梁底部每個(gè)支撐點(diǎn)旁邊約10cm布置一個(gè)沙筒，沙罐與鋼箱梁底板要加200mm×200mm×10mm鋼墊塊填充空隙，鋼墊塊與鋼箱梁底板四面點(diǎn)焊。

4結(jié)語(yǔ)

鋼箱梁施工技術(shù)應(yīng)用是整個(gè)接線工程作業(yè)過(guò)程中的重點(diǎn)工況，其施工周期將會(huì)影響整個(gè)工程的進(jìn)度，施工工序的準(zhǔn)確性及安全性直接影響接線工程中鋼箱梁整體性能和施工人員的生命安全。采用上述方法，鋼箱梁可在30個(gè)工作日內(nèi)完成安裝和就位，減少了對(duì)既有道路交通的影響，為整個(gè)橋梁的順利完工，按期通車提供了保障。

參考文獻(xiàn)

[1]王焱，朱俊華.廈深鐵路特大橋梁架設(shè)施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2010,39(6)：48-50.

[2]劉志亮，汪偉，于海軍.廈深鐵路特大橋架橋機(jī)跨連續(xù)梁施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2011,(6):69-71,82..

[3]JTG/TF50-2011.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[4]TB 10212-2009.鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].中國(guó)鐵道出版社，2009.

[5]潘文江.大型吊裝中設(shè)備吊耳設(shè)計(jì)與驗(yàn)收[J].石油工程建設(shè)，2009,35(3)：49-51.

(責(zé)任編輯：李文英)

Application of Steel Box Girder in the Connection Engineering on the both banks of Some Changjiang Bridge

Zhou Yemei1Xiong Yayun2

(1.Wuhan City Vocational College, Wuhan 430064, Hubei；2.Construction and Industry Company of WISCO， Wuhan 430084, Hubei)

Abstract:Two connections are employed in the project of steel box girder bridge of the tunnel and its connection project. One is ZL14 at an aslant over the Zoo road, another is ZL18 at an aslant over the Macanghu road. The project is a city expressway, which sets the maximum speed of motor vehicles at 60km/h, the standard section of main part of the bridge is 26m. The steel box girder has four-room in one box with arm structure on both sides. In the construction, the steel box girders need to go through complex process, consuming manpower and material resources and working hours. Also, there are hoisting working high above the ground, both difficult and risky. This paper introduces the construction preparation and its specific equipment techniques. It is proved that this technique can save manpower and working hours, while making sure safety in construction.

Key words:steel box girder; emplacement; unload

中圖分類號(hào)：U445.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-3524(2016)01-0029-03

作者簡(jiǎn)介：周業(yè)梅(1969～)，女，副教授，高級(jí)工程師.E-mail：.381134569@qq.com

基金項(xiàng)目：本文系2013年武漢市教育科學(xué)規(guī)劃“十二五”規(guī)劃課題“產(chǎn)學(xué)研合作背景下建筑業(yè)技術(shù)技能型人才培養(yǎng)模式研究”(課題編號(hào)：2013C060)的階段性研究成果

收稿日期：2016-01-18