大吨位异型截面钢箱梁安装技术

【摘要】2 前期布署 2.1 通过对制作工序的优化，采用工厂化钢构件分段加工，现场二次组拼成型的施工工艺，解决受桥位场地限制无法拼装成大吨位梁段的难题，为梁段吊装提供先决条件。 2.2 钢...

摘要：近年来随着城市建设规模的日益扩大，城市交通趋向于多元立体化发展，大型立交桥逐渐成为城市交通枢纽的主要方式；互通式立交组合钢结构桥梁体系主要融合了吨位大、曲率小、形状异型等多维空间不对称特点，因此，成功解决此类钢结构箱体梁段的安装难题是立交桥能否得以顺利实现的关键所在。本文以太原市南中环跨太榆路互通立交桥为例，着重介绍大吨位小曲率异型截面钢箱梁安装过程中的施工原理、工艺流程、线形控制、质量卡控要点等，以期为同类工程施工提供借鉴。

关键词：立交桥 钢箱梁 大吨位 异型 支架体系 安装技术

1 工程概况

太原市南中环跨太榆路互通立交桥为快速路相交，该节点的功能定位为：解决太榆路主线与南中环的快快转换，火车南站与太榆路南北两向的沟通，解决晋阳街对外出入；共有2条主线，9条匝道，工程范围NK9+450-NK10+825、

K9+748-K10+712.5为桥梁段；钢箱梁共计13联，43个吊装段，主要结构形式为倒梯形单箱室结构，主要梁体分等宽（宽：10.5m和9.5m）和变截面宽度两种形式，跨径22m-51m，梁高1.6m-2.6m，钢材材质Q345qE，板厚8mm-50mm不等，为全焊接组合式结构。

2 前期布署

2.1 通过对制作工序的优化，采用工厂化钢构件分段加工，现场二次组拼成型的施工工艺，解决受桥位场地限制无法拼装成大吨位梁段的难题，为梁段吊装提供先决条件。

2.2 钢梁安装的临时支架采用非固接式模块化支架体系，可有效提高支架的安拆效率及周转次数，满足大批量梁段吊装需求。

2.3 通过对钢梁吊装段的长度、重量、重心、挠度、曲线半径、梁体横坡等参数综合分析，结合桥位处作业环境，合理选择吊车的作业半径及支设位置，制定出最佳吊耳布置位置，实现吊车起重能力的最大化利用，采用汽车吊（固定位置吊装）+履带吊（移动位置吊装）结合的吊装形式，特殊吊装点采用多机抬吊和空中接力的吊装方式。

2.4 钢梁安装时，采用三维建模的立体坐标系法进行测量监控，确保安装精度和安装效率。

3 安装流程及要点

3.1 安装流程。钢构件厂内制作构件运输现场二次拼装非固接式模块化支架搭设整梁运输至桥位梁段吊装测量定位梁体固接成型。

3.2 主要操作要点

3.2.1 钢梁二次拼装。钢箱梁半成品在工厂加工完成后，使用汽车运输至现场拼装场内，在拼装胎具上进行总拼装，本次总拼采用电脑实体模型模拟、每单联梁段单独采用专用刚性固定胎架进行匹配拼接；胎架基础为钢筋混凝土条形基础，骨架采用大截面型钢；过程中精确测量检验相关几何尺寸数据，以保证钢箱梁拼装精度要求。

3.2.2 梁段运输。采用平板拖车+炮车的形式对大型梁段进行运输，梁体重量平均分配至运输车辆的轮胎上，以保证运输过程的平稳；计算检测运输线路的地基承载力，本项目采用铁路道砟摊铺后震动碾压，压实后实测地基承载力满足重型梁段运输要求。

3.2.3 临时支架搭设。临时支架采用非固接式模块化支架，即将钢管柱支架预制成标准段，按所需高程进行搭配组装，直接放置于钢梁分段位置。①支架标准段制作。将钢管柱加工成6m、3m、1m、0.5m的标准节段，加工时采用数控钻机进行顶底板螺栓孔的钻制，采用空间组合式立体胎具对其进行组装焊接，确保任意节段支架可随机组装匹配。②组装搭配。支架组装前，平整夯实支架组装处的地面，达到该点地基承载力要求，同时做好排水等工作；实地测量该处地面标高，计算出所需支架高度，按需求挑选标准节段进行搭配组装；组装完成后，支架顶部与钢梁底部的非标准高差采用圆管垫块补足。

3.2.4 梁段吊装。吊装前根据地形布设吊机位置，核定每台吊机的性能参数，确定其作业半径及负荷量，结合梁段的外形尺寸、重心位置，确定每台吊机所对应的吊耳布设位置，选用合理的钢丝绳及卡具，确保吊装过程的安全。

①吊机选择。受桥位场地限制，运输车辆很难将成型的梁段直接运输至吊装位置，采用汽车吊（固定位置吊装）+履带吊（移动位置吊装）结合的吊装形式，特殊吊装点采用多机抬吊和空中接力的吊装方式，以实现梁体的顺利吊装。②吊耳布置。根据结构的形式及重量，本工程吊耳采用50吨级承载力，吊耳布置于钢箱梁实腹隔板与腹板的刚接位置处。③吊装指挥。起吊过程由一名起重工作为起重总指挥，负责指挥起重机；两台吊机分别配备一名司索工作为副指挥，负责向总指挥提供各自监控吊机的走位信息；两台吊机的操作员根据起重总指挥的指挥进行操作。

3.2.5 梁段测量定位。梁段吊装至预定位置后，对钢梁线型进行精调，调梁全程采用全站仪进行空间坐标测量定位。结合本桥的结构特点及制作过程中的检测点布置，本项目以钢箱梁顶板中心为基准作为道路中心进行测量，同时监测梁体横坡及高程，将梁体首尾腹板隔板交汇点作为辅助监测坐标点，实行全位置立体监控，保证梁体的就位精度。①网络建立。根据设计院提供的测量控制点及桥梁线型参数图，建立本桥的坐标网，以东西方向为X轴、南北方向为Y轴、高程为Z轴；根据结构的外形几何尺寸，建立钢梁立体模型，将钢箱梁按照道路中心线（即钢梁结构中心线）布置在坐标网内，在模型中实量出各监控点的空间坐标。②测控点布置。在梁段顶板接口部位、顶板中心位置和桥梁支座处设置测控点，在坐标网内算出该点的空间坐标。通过对桥梁各个控制点空间相对位置关系吊装过程中的实时监控，在实际调梁过程中监测该点的空间坐标作为钢梁的定位依据。由于前期全桥钢梁实体模型的建立，在测量过程中如遇置镜点与目标点不能通视的情况，可随机选取顶板处任意点进行测量，同样可以达到定位调整的效果。避免了重新置镜、后视甚至挪移吊车而降低效率。③钢梁桥位调整就位。采用50-100吨电动倒链和千斤顶组合根据测量监控数据进行微调梁体的理论设计线型和支座固定位置。待钢梁定位完成后，进行梁段对接口及筋板嵌补段的焊接，焊接作业按照钢箱梁焊接工艺评定执行；定位焊接采用手工电弧焊进行，主要焊接采用CO2气体保护焊接。

4 质量控制

4.1 标准。安装精度标准执行下表：（《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008））

桥位焊接质量标准执行《铁路钢桥制造规范》（TB10212-

2009）。

4.2 控制要点。①安装控制要点。10cm以上的偏差利用吊车进行调整，10cm以下的偏差利用千斤顶及倒链进行调整；测量时使用全站仪的标准测量方式进行，在测量控制点支设棱镜进行测量，避免使用免棱镜功能直接测量钢板表面。②焊接控制要点。焊条必须经过烘干处理，烘干温度350℃左右，保温2小时；CO2气体纯度达到99.8%以上，焊前必须按规范对焊缝及其周边100mm以内的铁锈、油污、夹渣、夹碳等进行清理，焊接作业处设置围挡进行防风，确保焊接处风速低于2m/s；焊后须按相关标准规范要求对焊缝进行外观、无损检测。

5 结语

太原市南中环跨太榆路互通立交桥是太原市中环路施工开通的重点、难点和关键控制性工程，具有科技含量高、工艺复杂、施工组织难度大等特点，采用工厂化钢构件分段加工-现场二次组拼成型-大节段箱梁整体吊装以及非固接式模块化支架体系和三维建模立体坐标系法的施工技术，大大提高了钢梁安装的施工效率，减少了周转材料的使用量，具有很好的经济实用性，安全质量有保障，受到业主、设计、监理单位的一致好评；本文着重介绍大吨位小曲率异型截面钢箱梁安装过程中的施工原理、工艺流程、线形控制、质量卡控要点等相关内容，工艺清晰明了，具有一定的参考借鉴价值。

参考文献：

[1]GB 50205-2001，钢结构工程施工质量验收规范[S].

[2]TB 10212-2009，铁路钢桥制造规范[S].

[3]CJJ2-2008，城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].

[4]JTG T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].