超长钢箱梁分段安装施工技术

孟虹宇

中国铁建港航局集团有限公司第三工程分公司 山东青岛 266000

1 工程概况

1.1 工程简介

纵一路桥桥梁工程为中铁世界博览城一揽子配套工程PPP项目中的一个单位工程，本工程位于山东省青岛市黄岛区中铁青岛世界博览城北侧，工程范围南起青草河南路，北至明富大道，跨越青草河主河道。桥梁总共3跨，跨径布置为22．5+30+22．5=75m；桥梁总宽度为31．6m。桥梁基础为灌注桩结构，上部结构采用钢混叠合梁，梁高1．3-1．8m，每跨由17片纵向钢梁组成，钢梁之间通过横隔板连接。

主梁采用焊接钢板进行拼接，上翼缘采用20mm厚钢板满铺，腹板厚度16mm，下翼缘厚度为30mm。

1.2 工程特点及应对措施

纵一路桥钢结构梁总长75m，宽31．6m，总重约1700t，最大跨距为30m，为本工程的施工难点。钢结构安装时需考虑构件运输、现场施工条件、工效、质量、安全等各方面因素，钢结构梁合理分段及安装工艺也决定了桥梁施工速度，如何保质保量地安装钢结构梁是整个工程的关键。

本文从质量、安全、工期、成本等方面分析过程控制要点，对钢结构梁安装工艺进行探讨。

2 施工工艺选择及工作原理

2.1 施工工艺选择

由于桥的钢梁跨度较大，传统施工工艺采用钢梁在工厂分节段制造，由平板车运输到工地后，现场进行整体组装及焊接，完成单跨单片钢梁现场焊接后，采用大型吊车进行吊装。

本工程中钢主梁安装采用临时支架法安装，在河道内处搭设4道型钢支撑，将原3跨结构改成5跨，钢结构分成5段制作，可以免去现场预拼装工序，钢结构运输至现场后直接由吊车吊装钢梁于支架上，节点焊接完毕后再拆除临时支架。

2.2 工作原理

本工程通过对原有钢箱梁进行合理分段，梁段厂内组焊完成后整体运输，解决了构件在运输、安装中的难题。在节段拼接位置增加临时支架的措施，既能保证梁段受力的完整性，又能满足梁段安装要求，有效解决了传统施工工艺中现场焊接工作量大、效率低、吊装困难的问题。

3 施工工艺流程

3.1 准备工作

3.1.1 技术准备

针对本工程的特点，结合现行规范及制定的作业指导书编制各分项具体细化的施工文字方案并进行交底，使各级施工管理人员做到心中有数，从各方面保证施工处于有效受控状态。

3.1.2 现场安装准备

为满足现场运输车辆进出及汽车吊吊装要求，现场道路采用50cm厚石渣进行换填。临时支撑搭设前对地基首先进行50cm厚石渣换填，确保满足承载力要求。构件进场后尽量直接吊装，减少对施工场地的占用。

3.2 钢箱梁分段

钢梁施工分段主要考虑以下方面：

①构件分段满足公路运输要求。

②保证钢梁结构的完整性，接头尽可能设在桥梁弯矩零点处。

③满足工期要求，尽可能减少工地施工工作量。

钢梁分段后，运输和吊装过程中产生的变形主要是自重产生的下挠变形，梁段下挠变形主要依靠顶底腹板的刚度来控制，所以相同受力情况下，顶底腹板强度越小，下挠越大。分析可知，所以下挠最大处为单腹板的梁段，以最大长度A梁段为例，长16．17m，重量36吨。

计算下挠值时，按照最不利的简支状态进行考虑，计算出最大挠度为跨中位置:8．09m，计算最大挠度值：

（钢梁控制挠度按照1/400考虑）。所以钢梁的节段变形满足规范要求，且存放吊运过程中，吊点均不设在端头位置，所以钢梁的变形值不超过设计值。

3.3 钢箱梁单元件制作及总成

本工程钢结构分隔板单元件、底板单元件和腹板单元件。

零件采用数控下料，保证钢板轧制方向与重要受力方向一致，焊缝按规范布置。配件在专用平台胎架装配固定，在相邻腹板上上划好安装线，采用CO2保护焊装焊，焊接完成后对腹板竖向平面度进行矫正。

3.4 设置临时支撑

本工程钢梁采用临时支架支撑分片、分段吊装法安装，梁段进场前，需要分段处设置临时支架，然后再进行梁段安装。临时支撑如图1所示：

图1 临时支撑布置示意图

3.5 钢箱梁吊装

3.5.1 吊机选择

钢箱梁分段单件最大重量为36t时，吊装距离在14m左右；最大吊装距离20m时，吊装重量约为25t，。参照下表1，选用200t汽车吊能够满足吊装要求。

3.5.2 吊耳布置

吊耳设置在钢梁隔板和劲板相交处的钢梁顶面，具体位置需要根据吊装时回转的需要进行布置，每段钢梁设置4个吊耳。吊耳形式均采用通用吊耳，吊耳的等级、制作、焊接及吊点局部加强等须符合工艺。

梁段最大重量36吨，每个梁段采用4个吊耳，考虑梁段重量不均匀系数1．1和动荷载系数1．1，则吊耳承载规格需满足36＊1．1＊1．1/4=10．89t，吊耳采用 A-32 型或以上规格吊耳，安全负载满足32t要求。

表1 200t汽车吊性能表

4 施工注意事项

（1）钢箱梁需做好线型控制，其分段后制造运输单元较大，制造运输吊装过程中要保证钢主梁的结构不发生变形。

（2）梁段的零件应在胎模和平台上拼装、施焊。采用多节段进行组装，以保证零件及构件的几何尺寸。构件的工地接头均应设置工地拼装定位装置，以保证构件之间的工地连接准确度。

（3）钢主梁结构板厚主要为20mm和30mm，焊接时需要控制内应力和变形。确定装配焊接顺序，尽可能的控制和减小变形，减小内应力。在装配过程中，主要采用铁锤敲击和机械振动的方法来释放应力；焊接完成后，对焊接残应力和变形大的位置，主要采用外力和火焰矫正的方法来消除应力和变形。

5 结语

钢结构桥梁外观美观，自重轻，适用于大跨度、城区景观桥，目前已成为城市桥梁建设的趋势。

采用固定支架法分段吊装施工方便，对吊装机械、现场条件等要求较低，比整体吊装变形量小，安全性高。对于大型钢结构梁，分段吊装更简便可行，可进行广泛推广。