杜延青

（中鐵二十二局集團第四工程有限公司，天津 301700）

0 引言

隨著國內(nèi)橋梁技術(shù)的不斷發(fā)展，橋梁的形式越來越多，例如現(xiàn)澆混凝土T梁、現(xiàn)澆混凝土箱梁和鋼箱梁等，其中鋼箱梁由于其具有自重輕、施工速度快、環(huán)境影響小、噪聲小等優(yōu)勢，在橋梁項目建設中應用得越來越廣泛。但是鋼箱梁其體形比較大，須用專業(yè)設備運輸及吊裝，并且會影響現(xiàn)場交通，增加安全隱患，且鋼箱梁后期的維護費要高于現(xiàn)澆混凝土梁。因此，加強鋼箱梁施工技術(shù)研究，對提高其技術(shù)水平和降低整體施工成本是非常有必要的。

1 工程概況

成都經(jīng)濟區(qū)環(huán)繞線高速公路蒲江至都江堰段新建工程TJ-9標段，懷遠互通福橋村大橋，K385+191福橋村大橋跨華懷路。橋梁中心樁號為K385+191，起始里程為K385+140.5，終止里程為K385+241.5，全長101m，上部結(jié)構(gòu)形式為20m預應力混凝土簡支小箱梁、55m鋼箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩、肋板式橋臺。主線整體式雙幅橋：2×[0.45m（防撞欄）+15.8m（行車道）+0.45m（防撞欄）]+0.1m（分隔帶）=33.5米。其中第二跨采用55m鋼箱梁跨越華懷路。鋼箱梁鋼材主要采用Q345qC鋼板，其性能滿足《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700-2006）和《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）的要求。該55m鋼箱梁斷面示意圖如圖1所示。

圖1 55m鋼箱梁斷面示意圖（單位：cm）

2 鋼箱梁施工的重點、難點分析

該55m鋼箱梁最大質(zhì)量約為185t，起吊要求高，再加上須上跨華懷路，現(xiàn)場吊裝施工半徑為9m，吊裝施工空間有限，因此，如何在有限的空間下安全高效地將鋼箱梁精準吊裝到位是施工的難點。

3 吊裝方案

該大橋項目中，55m鋼箱梁為加工廠分段制作而成，然后使用專業(yè)半掛牽引車將鋼箱梁分段運至現(xiàn)場，進行單箱室吊裝施工。主線橋分段示意圖如圖2所示，箱梁分段質(zhì)量見表1。

圖2 55m鋼箱梁主線橋分段示意圖

表1 55m箱梁分段質(zhì)量表

因該鋼箱梁是等高度箱型結(jié)合梁，且自重比較大，按最不利因素考慮最終決定使用350t履帶吊進行主梁吊裝，并使用一臺200t汽車吊輔助吊裝鋼箱梁的橫向連接塊、挑梁及支架等。具體吊裝施工如下所述。

3.1 施工準備

施工準備準備如下：1）結(jié)合控制網(wǎng)對預埋件位置、支座頂面標高、坐標及柱墩距等進行復測，確保各點位置、標高等均滿足設計要求，為后續(xù)鋼箱梁精準就位提供保障。2）將工廠加工好的鋼箱梁用大型平板拖車（帶炮車）分段運至現(xiàn)場進行拼裝，以備吊裝。運輸中要注意采用枕木、支撐及膠皮等保護措施，以防主梁變形或漆面損傷。3）安排350t履帶吊及200t汽車吊等起吊設備進場，并按設計要求全面檢查設備性能，以保證吊裝的順利施工。4）對華懷路進行交通管制，提前5天通過報紙、廣播、電視臺、公眾號等各類媒體途徑告知市民華懷路交通管制時間段及路段等，為安全吊裝施工提供保障。

3.2 安裝吊點選定及驗算

吊點是影響鋼箱梁吊裝施工質(zhì)量及安全的關(guān)鍵因素，因此，吊點必須要有足夠的承載力，保證吊裝平穩(wěn)、可靠。經(jīng)對比分析后，決定將吊耳焊于鋼箱梁頂面，且增設了加勁板，以增強吊耳的穩(wěn)定性。吊耳布置及受力情況如圖3所示。

圖3 吊耳布置及受力示意圖

吊耳承載力驗算：考慮到鋼箱梁最大質(zhì)量約為185t，且加上動荷載及安全系數(shù)增大后約為=185000×1.1×1.2×10=2442000N，采用1 kg=10 N，鋼絲繩與鋼箱梁頂面成45°夾角：則=/4=610500N，=/cos45=863377N，==610500N，受力形式如圖3所示。本次考慮吊耳采用30mm厚Q345B鋼板制作，高×寬=300mm×300mm，吊耳直徑：=300mm，中間空洞直徑=100mm，采用T型焊縫與鋼箱梁進行焊接。根據(jù)該項目特點及《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50—2011）相關(guān)規(guī)定，確定安全系數(shù)=1.2，鋼絲繩安全系數(shù)2=6。同時根據(jù)設計圖紙，確定鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值為f=270 N/mm；鋼材的抗剪強度設計值為f=155 N/mm；焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值為f=200N/mm；鋼絲繩的抗拉強度設計值為f=1320N/mm。

吊耳受力凈截面積驗算如下。

式中：A為吊耳受力凈截面積，為吊耳直徑；為中間孔洞直徑；為板材厚度。

吊耳正截面抗拉力驗算如下。

式中：為吊耳所受拉力；A為吊耳受力凈截面積；f為鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值；為安全系數(shù)；經(jīng)驗算，吊耳抗拉力滿足要求。

吊耳正截面抗剪驗算如下。

式中：為吊耳所受剪應力；A為吊耳受力凈截面積；f為鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值；為安全系數(shù)；經(jīng)驗算，吊耳抗剪力滿足要求。

吊耳焊縫驗算如下。

采用T型焊縫進行連接，焊腳尺寸h=15mm，計算焊縫有效厚度如下。

式中：h為焊縫有效厚度。

抗拉強度如下。

式中：為吊耳所受拉力；為吊耳直徑；h為焊縫有效厚度；f為縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值；為安全系數(shù)；經(jīng)驗算，吊耳抗拉強度滿足要求。

抗剪強度：

式中：為吊耳所受剪應力；為吊耳直徑；h為焊縫有效厚度；f為縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值；為安全系數(shù)；經(jīng)驗算，吊耳抗拉強度滿足要求。

鋼絲繩的選用驗算如下。

選用4×15標準型鋼絲繩，公稱直徑11.7 mm，單股截面積74.2mm，計算鋼絲抗拉力如下。

式中：為鋼絲繩所受拉力；A為鋼絲繩總截面積；經(jīng)驗算，鋼絲繩滿足要求。

其他鋼箱梁單片質(zhì)量小于上述質(zhì)量，受力小于該鋼箱梁，故驗算滿足要求。

3.3 吊裝施工

該55m鋼箱梁吊裝流程如圖4所示。

圖4 鋼箱梁吊裝流程圖

吊裝施工如下。1）單段鋼箱梁分三段運至現(xiàn)場，現(xiàn)場布置馬凳，構(gòu)件在馬凳上進行拼裝，調(diào)整馬凳標高后，先由350 t履帶吊將三段鋼箱梁拼裝成整垮鋼箱梁，焊接牢固，并將焊縫打磨達到要求，以此拼裝好另外兩段箱體，待3段鋼箱梁均拼裝焊接完成，焊縫經(jīng)第三方探傷檢驗合格后，校核基礎墩柱、支架標高后，再開始吊裝。先用350 t吊裝左幅鋼箱梁支撐架，接著吊裝左幅鋼箱梁，邊退邊吊裝直至做完左幅鋼箱梁吊裝施工，然后按照同樣的順序吊裝右幅鋼箱梁，最后再用200t汽車吊安裝懸挑段。2）首段鋼箱梁安裝定位基準根據(jù)邊墩支座中心確定，并根據(jù)設計圖紙在橋墩蓋梁上標記好鋼箱梁底邊緣線，以控制第一段鋼箱梁吊裝精準就位。同時，參考鋼箱梁另一端的臨時支墩頂部鋼箱梁支點標高對鋼箱梁標高進行控制，并在臨時支墩上加設側(cè)擋板來對第一片鋼箱梁安裝的線形。同時，吊裝過程中，使用鋼絲繩綁扎牢固鋼梁，并在綁扎位置墊上管皮或者橡皮，以防損傷鋼箱梁。3）按順序吊裝第二段鋼箱梁時，若接口位置存在面板和腹板錯邊現(xiàn)象，應利用碼板及鋼斜鍥及時進行調(diào)整；若偏差比較大，則須用千斤頂及支墩來進行調(diào)整，保證拼裝后焊縫間距及高差均在合理范圍內(nèi)。同時，對接口位置的線形偏差，應利用鋼箱梁接口預留的修正段進行修正，先修正線形，使其可平緩過渡后，再焊接箱體。最后使用花籃螺栓及千斤頂?shù)葘晒?jié)段鋼箱梁調(diào)整靠攏，若有必要也可對局部進行切割吊裝，以保證鋼箱梁拼裝質(zhì)量。4）重復上述施工操作，直至吊裝完成所有鋼箱梁，并驗收。

每完成一段鋼箱梁吊裝，測量人員要第一時間復測該段鋼箱梁的線形，檢測合格后，現(xiàn)場采用按手工焊或半自動CO定位焊照“先立焊后橫焊，從中間到兩邊交錯、對稱的焊接”的順序?qū)撓淞汉附佣ㄎ?。定位焊接過程中，應根據(jù)節(jié)段鋼箱梁外形尺寸大小、每條焊縫的總長度來控制定位焊縫的長度和間距，一般長度為80mm、間距為400mm，焊腳尺寸大于4mm，但應小于1/2焊腳高，且鋼箱梁各部位焊接方法及要求見表2。

表2 鋼箱梁各部位焊接方法及要求

做完全部鋼箱梁焊接施工后，按照無損探傷檢測要求，將焊縫打磨好，等焊接結(jié)束慢24h之后檢查鋼箱梁外觀，外觀合格后開始進行無損探傷檢測。由檢測人員對焊縫做100%UT檢測，待檢測合格后，出具相應的無損探傷檢測報告。

待55m鋼箱梁主體吊裝完成后，采用200t汽車吊進行鋼梁的橫向連接塊及挑梁安裝。首先使用200t汽車吊與人員配合將橫向連接塊及挑梁吊至兩個鋼箱梁中間指定位置，再使用高清螺栓進行連接，然后初擰，并根據(jù)實際情況調(diào)整橫向連接快及挑梁，使其跟鋼箱梁主體相貼合，然后終擰牢固，并涂上油漆紅點做標識。對無法對口的螺栓孔，采用圓形楔子調(diào)整到位，嚴禁隨意擴孔、割孔。

4 質(zhì)量安全控制要點

4.1 吊裝施工質(zhì)量安全控制

該55m鋼箱梁項目中，為保障吊裝施工安全，成立了以項目經(jīng)理為主任的質(zhì)量安全生產(chǎn)委員會，其成員由項目部質(zhì)量安全部負責人和專職安全員組成，且各作業(yè)隊則以第一領導為組長。同時，也制定了完善的質(zhì)量安全責任制，明確責任到具體人員身上。另外，結(jié)合該項目吊裝施工特點，編制了針對性的施工安全預案，以便將高空墜落、物體打擊等安全事故的發(fā)生概率控制到最低。

4.2 焊接質(zhì)量控制

結(jié)合該55m鋼箱梁施工特點，應編制詳細且全面的焊接施工方案，明確焊接工藝及焊接順序，有效控制鋼箱梁焊接變形。具體來說，需做好節(jié)點的焊接試驗，并對試件焊接質(zhì)量做超聲波檢測及解剖，依據(jù)結(jié)果來選定焊接工藝規(guī)程及焊接順序。且應盡可能使用CO氣體保護焊來進行鋼箱梁焊接，以降低焊接變形概率。

5 結(jié)語

綜上所述，該55m鋼箱梁項目吊裝施工通過應用350t履帶吊+200t汽車吊方式吊裝施工，并通過控制各環(huán)節(jié)的質(zhì)量，最終實現(xiàn)了預期的施工目標。由此可以得出，350t履帶吊+200t汽車吊在跨度大、質(zhì)量大的鋼箱梁吊裝施工中應用有良好的可行性，可為類似橋梁項目施工積累經(jīng)驗。