大跨度钢箱梁桥的整体大节段吊装

当今中国正处速发展期，交通事业随着城市现代化迅猛发展，大跨径桥梁在公路和城市道路中越来越重要。薄壁钢箱梁桥集合了箱型截面抗弯刚度大、抗扭刚度大、美观等优点，同时又具有钢结构强度高、自重轻等优点，已经成为了大跨径桥梁的主要结构形式.

大跨度钢箱梁桥的吊装方法很多，根据结构特点，现场条件以及施工技术，常用的吊装方法主要有分段吊装法、整体吊装法、顶推法、整体提升法、整体顶升法、悬臂拼装法、高空滑移法等。采用何种安装方法，应根据结构特点、场地要求、施工水平、工程进度要求、经济性等方面综合考虑再进行确定。

一、整体大节段吊装的优势

大节段吊装法施工是将钢箱梁梁段划分为比较长的节段，在工厂完成钢箱梁的制造，利用大型运输船将大节段运输到梁段架设位置，利用海上大型浮吊，将梁段直接吊装到要求位置。它具有如下优势：

（一）灵活、适应性强，减少恶劣环境影响。整体吊装法是结合复杂施工条件，在传统钢箱梁施工方法的基础建立的，是一种复杂环境下的钢箱梁施工组织管理、吊装安全分析、安装精度控制的技术体系。由于海上浮吊的起吊能力可达数千吨以上，省去了满堂支架施工时贝雷架等临时结构，大大减少了复杂环境如海上的施工作业时间，降低了施工风险，提高了施工质量。

（二）施工效率高，大幅减少了工期。一次吊装整跨钢梁，在地面胎架上拼接，减少了中间块传统在临时支墩上拼接的工序，吊装后只需焊接在两端即完成安装。以往需在临时支墩上焊接每节箱体，分块越多，焊接过程越长，在复杂环境如海上施工增加的不安全因素越大，改在地面临时胎架上拼接箱体，既减少这种不安全因素，又方便组织流水施工，加快施工进度。

（三）安全性较高。整体吊装法由于减少在中间临时连接钢梁的步骤，避免钢梁每节在吊装过程中的水平撞击，从而提高了安装的稳定性。

目前，在国外，已采用大节段吊装技术完成了许多特大桥。

二、吊装的施工流程

（一）钢箱梁起吊

钢箱梁制造分为3个阶段：板单元制造、小节段制作和大节段拼装，这些阶段均在工厂完成。大节段制作完成后，用浮吊将梁段吊装至运输船上，运输至桥位安装，采用逐跨吊装大节段方案，节段划分根据弯矩零点位置确定。

大节段钢箱梁吊装时，除每联首节大节段钢箱梁支撑在两个主墩上外，其余梁段均一端支撑在主敬上，另一端则支撑在已就位梁段上（即梁段间的支撑），即：在待装梁段接口顶板上设置牛腿，在已就位梁段接口顶板处设置临时支座，吊装时牛腿搭接在临时支座上，起到支撑及精确调位作用。临时支座的设置以及支座体系转换的时间对支座预设偏移量的设置起着决定作用，必须合理选择。

（二）钢箱梁调位施工

钢箱梁调位施工主要有分为4步：

第一步：首跨钢箱梁安装（跨越一个过渡墩和一个中间墩）

首跨钢箱梁安装跨越两个桥墩，首墩为过渡缴，另一个墩为中间墩。钢箱梁发运前，将梁底滑移支座及附加垫板提前安装到位，垫板需具备一定的高度，确保落梁时，钢箱梁底与固定支座间存在约3cm的富裕高度。

浮吊吊装钢箱梁将钢箱梁落入调位支座，接着竖向位移及水平位移精调。调位完毕后

利用临时限位块对每一联的设计临时固定支座进行横桥向和纵桥向的限位，其余墩顶滑移

支座只进行横桥向限位。

第二步：中间跨钢箱梁安装（跨越一个中间墩，端头用牛腿装置临时支撑）；

中间跨钢箱梁安装一端跨越墩顶（中间墩），另一端通过牛腿与己安装钢箱梁临时搭接。牛腿调位装置布置于钢箱梁顶面，横桥向布置，单片梁调位需布置3套。钢箱梁发运前，将梁底滑移支座及附加垫板、牛腿调位系统提前安装到位。浮吊吊装钢箱梁，将钢箱梁落入调位支座，梁端采用牛腿装置临时支撑。

接着竖向位移及水平位移精调。调位完毕后利用临时限位块对墩顶滑移支座及牛腿滑移支座进行横桥向限位。待确定线形满足后，将钢箱梁顶、底板和外腹板焊接，加劲肋和中腹板栓接，连接完成后拆除牛腿及精调装置。

第三步：尾跨钢箱梁安装（跨越一个过渡墩，端头采用牛腿临时支撑）

第四步：钢箱梁支座安装

钢箱梁支座分为临时调位支座和永久支座，体系转换前钢箱梁落位于临时调位支座，体系转换后钢箱梁落位于永久支座。

三、吊装的施工控制

大跨度连续钢箱梁桥吊装施工，节段间采用栓辉连接，精度要求高，这就增加了各施工阶段变形值及预拱度的复杂性。大跨度连续钢箱梁桥吊装施工控制有着明确的目标，即预期的合拢梁端转角及成桥线形。大跨度桥梁的形成是一个漫长的过程，有着各种因素的直接或者间接的影响，比如施工临时荷载、弹性模量、温度、钢材容重等各种参数与实际施工中的误差，以及施工中的测量误差、施工误差、施工方案，会导致桥梁各施工阶段的实际状态与设计状态存在一定的偏差。这种偏差具有一定的累积性，在施工过程中如果这些偏差随着施工过程逐渐积累，如不加以控制，会导致辉接前梁端转角过大，使吊装合拢困难，从而影响成桥的内力和线形，达不到设计要求，还会影响行车舒适性，并可能产生过大的局部应力。故需要对此进行监测，随着施工条件的变化，及时对各项数据以及施工方案进行调整，确保工程顺利施工。

四、施工技术的问题与难点

大节段吊装施工技术作为一种新兴起的高效、灵活的施工技术，与以往工程相比不可避免的存在着许多问题与特点：

（一）施工阶段受力状态复杂。连续梁桥大节段吊装施工中，各个施工阶段受力既相互独立又相互影响，还有各种次内力，施工过程中会发生多次简支变连续的体系变化，各种因素影响使得受力较难掌控。同时，钢箱梁宽度较大，空间受力特性较为明显，需很好地分析讨论。

（二）线形控制难度大。根据工厂预制、大节段吊装的施工方案，需要控制多种线形，

（三）施工控制影响因素较多，误差控制难度大。大节段吊装施工过程中，将受到各种因素的影响，如材料弹性模量、梁重、施工临时荷载、温度等参数的误差，加上施工中的测量、施工误差，均会引起桥梁施工状态与理想状态的偏差。这些偏差的累计将会影响桥梁的内力和线形，影响大节段连接，造成超宽辉缝或者辉接前的大节段梁端转角过大，导致合拢困难，也可能导致桥面标高达不到预期要求，桥面铺装厚薄不一，影响工程质量、铺装质量。

（四）温度变化对钢箱梁变形、应力影响较大。施工过程中，温度并不是恒定不变的，温度的变化会引起钢箱梁的变形和应力的变化，需要进行分析。

（五）结构吊装定位影响因素多，控制较为复杂。吊装定位是能否顺利成桥的关键，如不能准确定位，会引起桥梁施工状态与理想状态的偏差，造成大节段连接困难、桥梁支座偏心受力、桥梁长度不满足要求等问题。

（六）对各种技术要求较高。由于大节段吊装对节段合拢时用栓接，精度要求很高，故对钢箱梁线形理论计算、制造技术及精度、装船运输技术、吊装施工机具的性能要求、节段定位调整技术、体系转换后的加劲梁内力和线形的控制均提出了更高的要求。

（七）施工环境复杂，安全隐患多。由于吊装施工在海上作业，环境复杂，受到风况、不良天气、波浪等各种因素的影响，安全隐患较多。

随着我国桥梁建设的迅猛发展，对桥梁跨度的要求也越来越高，基于上文所述钢箱梁的大量优点，钢箱梁桥的建设会日益增多，特别是在场地受限或复杂环境下大节段吊装技术有着如上所述的许多优点，随着施工技术的发展和工艺的进步，大节段吊装技术的应用也会越来越多。由于梁段的几何尺寸和质量均较常规钢箱梁段大得多，这种施工方法对钢箱梁制造技术及精度、装船运输技术、吊装施工机具的性能要求、节段定位调整技术、体系转换后的加劲梁内力和线形的控制均提出了更高的要求。由于目前针对大跨连续钢箱梁桥的整跨大节段吊装的案例还不多，安全问题较为突出，技术和工艺还不成熟。因此，有非常大的发展前景和研究意义。

作者简介：周全智（1981-6），男，汉，谢克斯特（天津）海洋船舶工程有限公司，硕士研究生，工程师，研究方向：船舶与海洋工程结构设计与研究。