李澤鵬

(中鐵上海工程局集團(tuán)第四工程有限公司 天津市 300450)

吊裝施工技術(shù)是一種高效靈活的施工技術(shù)，因施工原理簡單、施工速度快等優(yōu)勢在橋梁建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。寬幅鋼箱梁在吊裝過程中受力復(fù)雜，不確定因素多，容易失穩(wěn)，帶來施工風(fēng)險(xiǎn)，某高架橋?qū)挿撓淞旱跹b施工時(shí)，采用仿真分析進(jìn)行支架強(qiáng)度計(jì)算及采用多角度線型測量控制法對整個(gè)吊裝過程進(jìn)行施工監(jiān)控，確保工程施工安全及精度。

1 工程概況

本工程位于遼寧省沈陽市渾南區(qū)，擬建渾南大道快速路工程，朗月街-文匯街高架橋朗月街至朗明街部分。該段由西向東依次跨越朗月街、朗日街、朗明街，起點(diǎn)里程K7+900.00，終點(diǎn)里程K9+393.00，全長1493m。其中由起點(diǎn)K7+900.00～K8+012.00為112m引道部分，位于有軌電車兩側(cè)，臨近有軌電車，從K8+012.00～K8+374.00為匝道橋部分全長362m，位于有軌電車兩側(cè)，雙向6車道高架橋，上跨朗月街，高架在K8+374.00處由兩幅合并為單幅，至終點(diǎn)K9+393.00共1019m均設(shè)置在有軌電車之上，實(shí)現(xiàn)快速路與有軌電車同步快速化。橋梁部分在朗月街、朗日街、朗明街設(shè)置鋼箱梁，其余橋梁部分采用鋼混組合梁。

鋼組合梁共有11聯(lián)采用斜腹板梁，每道腹板上翼緣板寬700mm。梁寬23.5m，懸臂長2.3m，懸臂端部高度0.3m，根部高度0.75m，5道腹板每個(gè)間距4m，順橋向每4m設(shè)置一道橫隔板。鋼箱梁為等高斜腹板鋼箱結(jié)構(gòu)梁，梁高2.295m，梁寬23.5m，每側(cè)懸臂長2.3m，懸臂端部高度0.4m，根部高度0.845m，共有5道腹板，腹板間距為3.4m、4m。鋼箱梁共計(jì)4孔，跨度為55～60m，形式見圖1～圖4。

2 跨軌道寬幅鋼箱梁吊裝施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

(1)吊裝階段箱梁的受力狀態(tài)難以固定。連續(xù)梁橋在吊裝施工中，每個(gè)施工階段受力既獨(dú)立又影響，箱梁的各個(gè)結(jié)構(gòu)在吊裝過程中不斷產(chǎn)生次內(nèi)力，且在施工過程中會使橋梁的結(jié)構(gòu)體系變化，各種施工因素影響使得施工尺寸較難掌控。

(2)溫度對鋼材的物理性能變化影響較大，因此鋼箱梁的形變及內(nèi)力分布受溫差變化而導(dǎo)致計(jì)算難度增加。為減少社會的經(jīng)濟(jì)損失，吊裝施工大多在夜晚進(jìn)行，溫度變化較大，從而引起鋼箱梁的應(yīng)力重分布的概率加大，需進(jìn)行大量細(xì)致地分析。

(3)結(jié)構(gòu)吊裝定位影響因素多，控制較為復(fù)雜。橋下施工環(huán)境復(fù)雜，存在軌道高壓線，若定位出現(xiàn)誤差，會導(dǎo)致橋梁施工狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求的偏差，輕者導(dǎo)致連接困難、橋梁支座偏心受力、橋梁長度不滿足要求等問題。

3 臨時(shí)支架的設(shè)計(jì)與有限元驗(yàn)算

3.1 臨時(shí)支架的設(shè)計(jì)

因工程施工場地環(huán)境特殊，梁底中間是沈陽有軌交通5號線的運(yùn)行線路，周圍高壓線路密集，采用普通滿堂支架法支撐落梁的方法無法操作，經(jīng)項(xiàng)目組研究決定采用榀組合支架作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，臨時(shí)支架基礎(chǔ)采用C20a槽鋼與20mm鋼板焊接形式。臨時(shí)支架采用Φ180×10主管，腹桿采用L75×8角鋼，各主管連接板采用20mm鋼板，腹板連接板采用8mm鋼板；單組支架采用4榀栓接隔構(gòu)式臨時(shí)支架，支架上方架設(shè)2根雙拼I56b工字鋼，雙拼工字鋼間連接I56b工字鋼及Φ121×6圓管支撐，雙拼工字鋼上方設(shè)置Φ159×6圓管帽頭。液壓千斤頂安裝的位置應(yīng)布置在鋼管立柱500mm處，用于鋼橋微調(diào)，支架底部與路基板焊接固定，路基板內(nèi)設(shè)十字形工字鋼支撐，形成單體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定體系。

3.2 臨時(shí)支架的有限元驗(yàn)算

采用榀組合支架作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，這使得對該支架的安全穩(wěn)定性要求變高，所以必須要驗(yàn)算臨時(shí)支撐的承載能力。該工程使用有限元軟件進(jìn)行精確驗(yàn)算，按照設(shè)計(jì)圖紙及其實(shí)際施工要求，荷載組合時(shí)考慮1.3的安全系數(shù)，每跨施工人員和設(shè)備總重量之和按26kN，邊支點(diǎn)荷載約150kN，中支點(diǎn)荷載約200kN，支架高度按10m計(jì)算。支架桿件單元均采用梁單元建立，腹桿和立柱直接用螺栓連接，對于腹桿和立柱的連接用釋放梁單元約束來模擬，相當(dāng)于腹桿和立柱之間為鉸接連接，采用有限元計(jì)算程序Midas Gen建立鋼梁安裝施工支架計(jì)算結(jié)果見5、圖6。

按照有限元模型計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)組合下施工支架最大組合應(yīng)力為86.63MPa，小于Q235B鋼材的拉、壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值190MPa；因腹桿和立柱直接為鉸接連接，其桿件最大剪切應(yīng)力為6.03MPa，小于Q235B鋼材的剪切應(yīng)力設(shè)計(jì)值110MPa；最大軸向應(yīng)力為58.9MPa，小于Q235B鋼材的拉、壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值190MPa。荷載組合作用下，立柱受最大軸向內(nèi)力556.7kN，施工支架強(qiáng)度滿足要求。

4 寬幅鋼箱梁線型測量與控制

4.1 測量步驟

(1)控制點(diǎn)的加密

根據(jù)測量成果表和實(shí)地的導(dǎo)線點(diǎn)為依據(jù)，進(jìn)行加密。測設(shè)過程中采用二級導(dǎo)線精度，沿著設(shè)計(jì)線路在施工地段西側(cè)布設(shè)。加密點(diǎn)必須堅(jiān)實(shí)牢固，保證道路施工過程中相鄰導(dǎo)線點(diǎn)能互相通視，然后用電錘鉆孔，埋設(shè)直徑14mm鋼鉚釘頭，導(dǎo)線起始點(diǎn)必須與測量成果表的復(fù)測點(diǎn)閉合。對其精度應(yīng)滿足以下指標(biāo)：

①相對閉合差≤1/10000；

②測角中誤差 8″；

(2)高程點(diǎn)的加密

4.2 鋼梁的調(diào)整與控制

(1)標(biāo)高：吊裝之前將標(biāo)高測量完畢，構(gòu)件直接落在臨時(shí)支撐上，落實(shí)之后采用千斤頂進(jìn)行標(biāo)高的微調(diào)。軸線定位：采用全站儀進(jìn)行定位，鋼梁吊裝基本就位后，在吊裝的梁邊緣焊接馬板，間隔3～4m設(shè)置一道，然后在吊裝梁和已安裝完的周圍梁上焊接絲桿，通過絲杠進(jìn)行梁節(jié)間的微調(diào)，待梁節(jié)與梁節(jié)間距離滿足規(guī)范要求后完成馬板另一端與鄰近鋼梁的連接。最后加密馬板數(shù)量，一般0.5m一道。局部采用手板葫蘆、鋼絲繩輔助校正。高低差：相鄰梁節(jié)高低差大于規(guī)范2mm的，采用油頂與L件配合使用壓碼等方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(2)為施工需要(焊接把線，通風(fēng)，施工通行)，經(jīng)設(shè)計(jì)同意可在鋼箱梁段頂板上開設(shè)若干橢圓形臨時(shí)人孔，人孔尺寸300×600mm，人孔開設(shè)位置為兩U肋間，錯(cuò)開U肋焊道20mm，施工完成后將其補(bǔ)焊，并按全熔透焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)。各梁段間的端部連接部位必須焊接馬板，馬板間距為400～600mm，馬板的下料尺寸為20×150×300mm，單邊中部位置切割R=35mm過焊孔。

(3)吊裝就位過程中預(yù)拱度的計(jì)算：鋼箱梁安裝必須設(shè)置預(yù)拱度，起拱值由跨中至墩臺頂按二次拋物線過渡，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)支架計(jì)算及施工經(jīng)驗(yàn)增加預(yù)拱度值。

(4)梁段吊裝到位后，先對梁段間的尺寸微調(diào)，合格后焊接。

鋼箱梁成品幾何尺寸允許偏差見表1。

表1 鋼梁安裝后的允許偏差

5 結(jié)束語

通過論述渾南大道快速路工程鋼箱梁跨軌道吊裝施工，通過對寬幅鋼梁榀組合支架進(jìn)行設(shè)計(jì)和有限元軟件分析得到，施工支架最大組合應(yīng)力為86.63MPa，最大剪切應(yīng)力為6.03MPa，最大軸向應(yīng)力為58.9MPa，均小于Q235B鋼材的各項(xiàng)極限值，滿足施工要求；與此同時(shí)介紹了寬幅鋼箱梁吊裝施工的線型測量與控制措施，確保工程安全與精度要求。