中铁十四局集团第三工程有限公司 山东济宁 272000
摘要：近年来，大跨径的斜拉和悬索桥建设飞速发展，在这些桥梁的建设中钢箱梁被广泛利用，钢箱梁的结构纤细美观，同时便于工厂预制，现场焊接、拼装，可以有效地缩短工期，节约成本；另外，通过搭设临时支架，对附近的其他交通影响较小，钢箱梁自重轻、承载力强、抗风性能好、工厂化制造、制作工期短、施工现场拼装快等特点，而被广泛应用于现代建设工程中。本文结合工程实例，以济宁市内环高架工程为例，对其高架桥部分钢箱梁施工工艺、施工过程进行了介绍，并提出了钢箱梁施工过程控制措施。
关键词：跨城市；钢箱梁；现场吊装；静动载试验
1钢箱梁的主要特征
钢箱梁梁段：采用工厂预制、现场拼装或者两者相结合的方法进行施工，通常大多设计选用顶推法或浮桥吊装再联接（大跨桥梁）的施工方法。工厂预制的进行在很大程度上简化了现场施工的工序，显著提高了施工速度和质量，有利于施工管理，相对而言节约了施工成本。与砼梁桥相比，钢箱梁桥的优点一是钢结构重量较轻，减少了上部结构传给下部的力，从而使下部结构受力较小，占地面积减少，在城市高架桥中应用广泛。二是施工简明快速，在工厂预制好的构件可以现场直接拼装，省去张拉预应力钢筋步骤，更加安全，在跨越公铁路等路段广泛使用。在结构受力性能方面，钢箱梁的抗弯、剪、扭能力并不逊于同等跨度的其他类型桥梁，在施工运营阶段，钢结构是良好的热导体，温度梯度对材料变形影响较低。钢箱梁桥还有五大特点如下：
（1）钢箱梁桥截面为薄壁闭口空心截面，一般采用8mm~20mm的钢板，属于典型的薄壁结构，因此，应以薄壁结构理论为依据，考虑其局部屈曲、局部承压等问题。
（2）跨海大跨度桥以及城市高架曲线形桥多采用钢箱梁作上部梁体结构。但钢箱梁的钢材较混凝土昂贵，所以钢箱梁的普及情况和城市经济情况有较大关系。
（3）由于钢箱梁的剪力滞后效应与局部屈曲问题，其局部应力值较理论求得的偏大，为了安全起见，在计算时应按照规范规定计算其有效宽度。同时顶板通常会设置U型或者I型（挑臂处）加劲肋，底板一般会设置I型加劲肋。
（4）由于钢材质的易腐蚀、耐热不耐火的特点，在工厂预制阶段需要进行涂料处理。同时，为了减少施工现场的焊接量，横隔板、横肋板等横向联系单元应在工厂完成焊接。
（5）设计时应在钢箱梁内部增设横板以增加横向联系，横隔板较砼梁的横系梁间距小。横向联系单元内部应留管线孔与过人洞，方便施工与日后运营维护。
2工程概况
济宁市内环高架及连接线项目-任城大道（西外环至宁安大道段）九标段，路线全长2.6km。本工程为山东省第一座预制拼装桥梁工程。设计连续钢箱梁采用工厂制作，现场分段吊装到支架上拼装的施工方法。本文以R256～R262段的6跨连续钢箱梁为例。
该段钢箱梁全长226.74米，R256～R262段连续钢箱梁主要由箱型横梁、箱型纵梁、连系梁、悬挑及桥面板单元构成，连续钢箱梁的顶、底板设2%的双向横坡，桥面上方为250mm厚的钢纤维混凝土铺装层。
3钢箱梁现场施工方案
3.1钢箱梁施工总体思路及机械选择
为防止钢箱梁施工给地面交通带来安全隐患，将施工时间定在每天的晚上九点到次日凌晨六点之间，吊装路段应进行相应的封闭。根据现场条件及吊装模拟，选用2台250T履带吊作为主要吊装机械，履带吊采用46.5米主臂工况，另外配置一台25T汽车吊（搭设临时支撑用）、一台50T汽车吊（履带吊组装用）。
第一联50m跨（R256～R256）横跨洸府河西路，为减少临时支撑对地上交通的影响，将该跨纵梁分为两段（30.4m+21.6m），其中长30.4m的纵梁分段采用2台250T履带吊进行双机抬吊，吊装时吊机位于纵梁西侧。
3.2钢箱梁安装
（1）加强临时用电管理，现场用电设备配备专人进行维修保养，配备专业电工对用电设备进行每日巡查维护，发现问题及时改正。
夜间施工时，现场照明设备配备必须满足施工需要。
（2）为吊装作业的顺利进行，吊装前必须认真复核支座尺寸及标高。
（3）提前标注好道路中心线、分段线、支撑体系的安装位置。
（4）现场具备运输车辆及吊车的行走通道，且通道需平整。
（5）起重机吊装前进行试吊，确定好吊车站位，运输车辆需停靠在吊装区域内，严禁盲区停靠。
（6）构件吊装钱需复测好箱梁安装所需标高、轴线。
（7）第一至第三跨钢箱梁顺桥向按由大桩号向小桩号的方向进行施工，横桥向按由东向西的方向进行施工。第四至六跨钢箱梁顺桥向按小桩号往大桩号的方向依次施工，横桥向按由东向西的方向进行施工（该段钢箱梁按由西向东的方向进行施工）。
4焊接施工控制
4.1焊前准备
①焊接前应将待焊区域及两侧20～30mm范围内的铁锈、氧化皮、油污、油漆等有害物打磨清理干净，露出金属光泽。
②封闭部位施焊时应采取良好的通风及排烟措施，以防中毒。
③焊接设备及电源的使用规定
焊接设备必须完好，能灵活调节，电流表、电压表均在检验的有效期内。
设备管理人员对焊接设备进行定期检查，抽验焊接设备的实际电流、电压与设备上的表头读数是否一致，以保证焊接设备处于完好状态，对达不到焊接要求的设备及时进行检修、更换。
焊接设备使用的电源网路电压的波动范围应小于7％，焊接导线的截面应保证供电回路压降小于额定电压的5％，焊接回路电压降小于工作电压的10％。
焊接设备放置在通风、避雨、避雪的场所。
④切割坡口要求打磨光顺，不得有超标的凹陷或凸起。
⑤早晚空气湿度大于80％或钢板潮湿时要经过去潮处理后才能焊接（包括点焊）。
4.2焊接
①多层多道焊中的各层各道之间的焊渣必须彻底清除干净。
②引熄弧板的规范要求同材质、同板厚、同坡口的钢板制作。
③CO2气体保护焊在风速超过2米/秒的时候应采取良好的防风措施。CO2气体纯度不低于99.5％。
④施焊时母材的非焊接部位严禁焊接引弧。
⑤施工人员如果发现焊缝出现裂纹，应及时通知工艺员，查明原因后才能按工艺员制定的方案施工。
⑥焊后清理：焊缝焊接完，应及时清理熔渣及飞溅物。
火焰矫正时，矫正温度控制在600℃～800℃，并应自然冷却到环境温度，温度未降至环境温度时，不得锤击钢料，严禁水冷却。
4.3焊接材料
埋弧自动焊焊丝+焊剂： H10Mn2，φ5.0mm+SJ101
CO2气体保护焊实芯焊丝： ER50～6，φ1.2mm
CO2气体保护焊药芯焊丝： E501T～1，φ1.2mm
手工电弧焊焊条： E5015，φ4.0mm；
陶质衬垫： TG2.0（用于钢板拼板对接焊缝）
TG2.02M（用于钢板大间隙对接焊缝）
4.4焊接顺序
（1）焊接底板纵向对接焊缝；
（2）焊接顶板纵向对接焊缝；
（3）焊接分段间隔板与腹板的立角焊缝；
（4）焊接其它位置焊缝。
5钢箱梁桥静载试验
通常，对建成竣工后的公路桥梁均宜进行荷载试验，并将试验结果作为对桥梁承载能力、技术状况与工程质量进行综合评价的重要依据。
5.1静载试验试验项目
①依据桥梁结构相关技术资料，确定结构材料特性和截面几何特性参数，利用有限元分析软件建立桥梁结构模型，对其进行试验理论计算分析。
②根点据桥梁结构受力及构造特、业主要求、施工质量等因素，选取桥梁具有代表性桥跨作为试验跨。对试验跨各控制截面进行应力（应变）、挠度等测试。
③系统静载试验测试项目
a、试验荷载作用下，控制截面钢箱梁应力测试。b、试验荷载作用下，控制截面最大挠度测试；C、试验荷载作用下，控制截面挠度横向分布测试；d、其它异常现象观测。
5.2荷载与试验效率确定原则
各工况下试验所需加载车辆的数量，将根据设计标准活荷载产生的该加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最不利效应值，按下式所确定的原则等效换算而得。
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式中：η—静力试验荷载效率
Sstate—试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最大计算效应值。
S—设计标准活载不计冲击荷载作用时产生的该加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最不利计算效应值。
1+μ—设计计算取用的冲击系数
5.3静载试验具体实施方案
本次静载试验针对本桥主要控制截面进行，根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG／TJ11-2011相关规定，结合桥梁结构形式、受力特点及甲方建议综合考虑，选择第5跨跨中截面为测试断面。
6质量保证措施
6.1材料控制
（1）对于采购的材料，依据有关国家相关标准及行业规范进行交货验收，验收内容包括：
1）检查材料（钢板、焊接材料、防腐涂料）外观是否有明显损坏、不合格项。
2）核对验证材料（钢板、焊接材料、防腐涂料）的材质、规格、型号是否与技术文件要求相符。
3）质量证明文件（产品质量合格证、复检报告等证明文件）是否齐全。
经验收合格的材料及时办理入库手续，做好标识，对有复检要求的材料还应进行材料复检。
（2）外购材料依据工程设计文件、图纸和有关技术标准按施工进度计划统一采购；
（3）采购的材料（钢板、焊接材料、防腐涂料等）按材料性质和对工程的质量影响程度进行A、B、C分类管理，做到物资材料有计划、有重点、有目的的科学管理。
6.2检验、试验的控制
（1）检验、试验人员经桥梁检验规范及相关技术标准的培训，合格并经监理工程师认可后上岗检验。
（2）本工程采用的测量器具保证校准合格并在有效期内，采用的测量器具主要有：全站仪、激光经纬仪、水准仪、涂层测厚仪等精密测量仪器以及钢带、钢尺、水平尺、量规等量具。
（3）无损检测按国家现行技术规范和标准执行，主要检测手段有：超声波检测、磁粉检测、X射线。
（4）编制检验、试验计划，其主要内容包括：
1）确定材料进货、生产过程检验和试验的内容和方法，检验的频率。
2）明确所依据的标准或合同要求。
3）设置合理的检查停止点。
4）明确监理工程师独立检验和试验的项目。
6.3施工过程控制
施工过程控制由总工程师领导，质检部负责实施，工程部、技术部负责指导监督，其他相关部门负责配合。施工过程控制见图1。
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图1施工过程控制图
7结束语
本文以济宁内环高架桥为施工背景，深入研究了钢箱梁分段、分块预制和现场吊装、焊接的施工工艺，并通过解决实际工程中的难题，掌握施工控制方法，总结了施工经验。保证了对邻近区域经济影响较小，同时也压缩了工程工期；并通过成桥荷载试验分析桥梁的实际运营状况和实际承载能力，对桥梁建设全程进行评价。另通过对城市道路桥梁钢箱梁施工方案的优化，掌握结构的受力状态，研究施工过程中施工方案的变化，加快了钢箱梁安装的速度，大大减少了对现有道路交通的影响，保证了钢箱梁安装质量及施工安全。