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城市高架桥钢箱梁制作安装施工技术史宏强

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：曹娟史宏强

[导读] 摘要：伴随着社会经济的高速增长与人们生活水平的不断提升城市高架桥钢箱梁跨境不断增加，并以较快的发展速度增长，由于高架桥钢箱梁环境比较特殊、功能逐渐多样，高架桥钢箱梁制作安装施工技术难度越来越大。

        中国水利水电第三工程有限公司陕西西安 725011
        摘要：伴随着社会经济的高速增长与人们生活水平的不断提升城市高架桥钢箱梁跨境不断增加，并以较快的发展速度增长，由于高架桥钢箱梁环境比较特殊、功能逐渐多样，高架桥钢箱梁制作安装施工技术难度越来越大。文章探讨了钢箱梁制作安装的施工方法、施工技术以及施工难点。
        关键词：城市高架桥；钢箱梁；制作安装；施工技术
        引言
        随着我国城市化脚步不断加深，人们日益提高的发展需求对我国道路提出了严格的要求，于是高架桥开始出现在人们的生活中，而随着时代的进步，高架桥工程的规模不断扩大，数量日益增多，一些高架桥主要采用预应力混凝土技术来满足人们对高架桥跨越能力的要求。目前随着我国市政桥梁数量的增加，钢箱梁得到广泛应用，并逐渐成为高架桥主梁形式的首选。
        1主要施工方法和技术措施
        1.1钢箱梁吊装方案的选择
        通常情况下，采用双机联合的方式对钢箱梁进行吊装。在实际操作过程中，由于受到场地的限制，也可使用单独的设备来进行吊装操作。通过对实际地面和周围环境进行分析，在本试验过程中采用200t汽车起重机来进行钢箱吊装。
        1.2钢箱梁的分段分块及接头设计
        钢箱梁结构从纵向来看是分段连接，从横向来看是分块连接。在对钢箱梁进行吊装时，不仅要考虑到起重机的承载力，还需要考虑施工场地情况，确保符合设计图纸和技术要求。纵向分段接头一般放置在距离桥墩3-6m位置处，箱梁的长度一般按照20-30m来进行分段处理；横向分块一般放置在腹板150-200mm的位置处。一般来讲，钢箱梁的质量基本保持在60-100t之间。为了更好地对钢箱梁进行制作、吊装和焊接操作，需对现有的分段、分块接头进行优化处理。
        1.3无余量精度设置与倒装法制作工艺
        为在加快吊装钢箱梁工作进度的同时确保钢箱梁吊装施工的质量，使用无余量精度控制法以及倒装法进行钢箱梁的施工、制作。首先利用计算机进行放样、切割以及下料，随后组装中腹板，然后组装横隔，再组装侧腹版，之后是底板、翼缘，之后进行模拟预拼装，然后根据实际情况进行校正；最后进行涂装，即完成了吊装法钢箱梁的制作。无余量精度即在综合考虑了变形量与收缩量之后，在板件、阶段以及零件尺寸上进行预防收缩变形量的工作，在这一过程中利用详细的施工工艺对施工过程加以控制，所有零件制作完成后进行模拟预拼装，主要是观察复杂零件在实际应用过程中产生的问题，及时给予解决，为以后钢箱梁的拼装工作打下基础。
        1.4钢箱梁安装支顶架的设置
        由于钢箱梁跨度比较大，因此吊装钢箱梁时需在纵向接头处设置支顶架（其设计和计算过程略），用来支承钢箱梁。在每个支顶架的上部设置3个300～500kN的千斤顶升降装置，用以调整钢箱梁的高低及角度。此支顶架同时也是钢箱梁分段接头的组对及焊接操作平台，使用方便、操作安全。
        1.5钢箱梁吊点的设置
        根据钢箱梁外形尺寸大、单件质量大的特点，选择4个吊点进行吊装作业。由于钢箱梁内部结构复杂，同一段钢箱梁线性密度不均匀，必须根据设计图和分段分块尺寸进行计算，精确定出构件的重心，然后确定吊点的位置。为了尽量减少构件吊装时的变形，且便于吊装就位，吊点的纵向距离一般为构件长度的2/3左右，横向距离为3m左右，且吊点设在横隔与纵向加筋的交汇处（否则需对吊点进行加固）。吊耳的设计和计算过程略。
        1.6选择钢筋绳
        吊装钢箱梁时选用型号是48.5mm的钢丝绳扣，每个吊装工作需使用钢丝绳扣四根，根据施工现场的实际情况，确定钢丝绳扣的悬挂方式是每两根钢丝绳悬挂在一个钢丝绳口上，以5作为钢箱梁吊装施工的安全系数，钢丝绳与水平面的夹角不应小于59°。

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根据相关数据显示，此类型的钢丝绳最大牵引力是180kN，由于其小于钢丝绳的允许标准拉力，所以这种钢丝绳可以安全使用。
        1.7钢丝绳的选用
        钢箱梁吊装选用4根ф47.5mm的钢丝绳扣，安全系数取6，吊装时钢丝绳与水平面最小夹角为60°。经计算，每根钢丝绳的最大受力为170kN，小于钢丝绳的许用拉力196kN，为安全。
        1.7钢箱梁吊装就位时稳定性的控制
        第1块钢箱梁完成吊装操作后，其重心位于支顶架的外侧。此时，200t的汽车起重机松开之后钢箱梁会发生一定程度的倾斜或侧翻，但由于实际场地的约束和限制，无法对其进行支撑。为了有效解决此类现象，需借助30t的汽车起重机在钢箱梁外侧进行上提操作。当第二块钢箱梁吊装到指定位置后，即松开挂钩。此外，借助30t汽车起重机还能及时调整钢箱梁两侧的高度，为后续的模块组对工作奠定基础。
        1.9钢箱梁分块接头的组对
        钢箱梁安装的难点之一是分块接头的组对，由于此接头的长度一般在20～30m，设计图上规定钢箱梁制作预留的间隙很小（上下间隙之和仅2mm），另外由于制作的误差、吊装产生的变形，使两者之间的配合为过盈配合，必须依靠强力才能将第二块插入第一块，插入时相对移动的摩擦阻力一般在1000-2000kN之间。为此设计了钢箱梁分块接头组对装置。使用这种装置组对钢箱梁，准备时间短，组对间隙均匀，组对所用措施材料及机具可重复利用，使钢箱梁分块接头组对变得简单快捷。横向分块接头组对的主要施工程序为：定位和焊接短工字钢→安放活动传力方框→安放液压千斤顶系统→调试接头组对装置→“顶升”液压千斤顶→检查组对情况→“顶升”到位→检测顶板及底板的对接间隙及错边量→调整对接间隙及错边量→固定→焊接。
        1.10钢箱梁焊接
        在进行钢箱梁焊接操作前，需对焊接口周围存在的污渍、铁锈等物质进行及时清理，并借助打磨机或者砂纸将焊接口打磨出原有的金属光泽。按照要求在对接焊缝两端设置引板，并进行焊接操作，确保焊接质量符合要求。在对接焊缝背面需要贴上陶瓷衬垫，这不仅可以提高焊接的美观度，还可以确保焊接质量。在进行焊接时，操作人员需要严格按照焊接工艺进行操作，并采用多种焊接方式进行。焊接步骤如下：首先进行定位焊接，然后对横向隔板和纵向肋板进行焊接，接着采用对接焊接的方式对腹板进行焊接，采用同步等速焊接方式对底板和顶板进行焊接，最后再对焊接缝隙进行检查，确保不出现损伤情况。对不同的部位采用不同的焊接方式，可有效减少焊接过程中存在的变形量。经检查，本工程在完成焊接工作后，各个部件均未发现深度损伤。
        2注意事项
        ⑴由于钢箱梁吊装区域场地狭窄，障碍物多，所以吊装前须仔细勘查现场，并做好各种安全防护措施，以保证构件吊装的安全。⑵吊装前对汽车起重机及钢箱梁运输车的停位位置进行精确计算和测量，确保吊装时汽车起重机回转半径和起重量在额定范围内。200t汽车起重机松钩前必须认真检查钢箱梁就位的准确度和钢箱梁的稳定性。⑶钢箱梁第一块安装后必须在同一天安装与之对应的第二块，尽快使30t汽车起重机松钩。⑷钢箱梁进出口处应设置送风和排风装置，确保箱内焊接烟雾的排出和通风良好。⑸钢箱梁内部构件组对及焊接时应有两个以上的施工人员在场。⑹钢箱梁的测量应在每一天的同一时间进行，并避开日晒的影响。
        结语
        在城市高架桥钢箱梁安装和施工过程中，需要对接头位置进行合理的设计，并科学地选择吊装方案，确定出钢箱梁吊点的位置。本文对钢箱梁的制作和安装施工技术进行了分析和探讨，取得了良好的施工效果，可为类似工程提供借鉴。
        参考文献：
        [1]王晟.小西冲立交匝道桥钢箱梁制作及安装关键技术.天津：天津大学，2019（11）.
        [2]刘建辉，王涛，吴清，等.超大跨度城市钢箱梁高架桥安装施工工艺.钢结构，2019（4）.
        [3]杨建勇，成菲.城市高架桥梁钢箱梁的吊装施工技术.中国建材科技，2019（6）.