大型变截面预应力钢箱梁施工技术分析

[摘 要]大型变截面预应力钢箱梁由于其承载能力强、抗弯刚度大，因此在城市建设中受到了越来越多的青睐，广泛应用在城市立交桥、港口码头中。本文以某市立交桥工程为例，分析了变截面钢箱梁结构的优点和施工的难点，且对钢箱梁施工中存在的问题进行了分析，如大型钢箱梁由于结构尺寸大而导致的焊接问题、吊装的问题等，论述了影响焊接变形的因素，提出了钢箱梁的焊接质量检验方法及改进措施，最后论述了钢箱梁运输和安装需要注意的问题。

[关键词]城市立交桥；变截面钢箱梁；焊接；吊装

中图分类号：TU416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0121-01

1 工程概况

该市此立交桥工程位于两大道交界处，工程项目主要采用变截面钢箱梁结构，桥面全宽46m，共四跨预应力钢箱梁，跨径一共为164m，钢箱梁的工程量大约为3500t，钢箱梁高度大约为1m，宽度为5m。一部分钢箱梁是在工厂制作完成，采用分段安装，用吊车架设；另一部分钢箱梁为工厂下料，运送到施工现场进行焊接制作，主桥的钢材选用Q345C。

2 变截面钢箱梁的优点及施工的难点

2.1 变截面钢箱梁的优点

（1）预应力钢箱梁的整体性好、抗弯刚度大，能够满足大跨径桥梁等的要求。若采用钢混组合梁，则会进一步降低梁的自重，同时降低建筑高度，节省材料、方便施工。

（2）桥面采用预制法，能有效缩短工期，维护施工现场秩序，保护环境。

（3）在建设环境友好型社会的今天，钢箱梁的出现在一定程度上减少了施工对环境的破坏，同时降低了噪音，在很大程度上减少了施工对居民生活的影响。

2.2 变截面钢箱梁在施工中遇到的难点

（1）该立交桥位于两条大道交界处，每天的交通量较多，因此在施工中必定会占用车道，造成堵塞。

（2）采用变截面预应力钢箱梁，因此在施工中必须严格控制误差。

（3）钢箱梁的体积和吨位较大，各部件之间需要焊接成型且工程量巨大，焊接导致的钢箱梁的变形也较大，因此在施工过程中必须控制焊接产生的变形。焊缝较多且较长，因此焊接的质量也是必须考虑的重点。

（4）立交桥等属于大型交通结构，钢箱梁早期的运输和后期的吊装都是十分繁琐的，应根据需要设计合理的吊装方案，确保质量的同时也要加快施工进度。

3 钢箱梁的焊接

3.1 影响钢箱梁焊接变形的因素

在该立交桥项目中，我们采用熔化焊法对钢材进行焊接，即加热接头部位，将需要焊接的部位和焊接材料通过加热熔化形成液态金属，再冷却形成固态金属，以使需要焊接的钢材焊接形成整体。在这个过程中，我们先加热使钢材膨胀，再进行冷却使钢材收缩，因此在焊接时这种体积的变化会不断变化，进而产生塑性变形，在焊接完成后就产生残留变形。其中影响焊接变形的因素主要有：

（1）接头形式：钢箱梁的接头形式有很多种，我们在工程中通常选用对接接头中的角焊缝，其中板的厚度、坡口形式、尺寸等都会影响冷却速度与接缝面积。

（2）焊接条件：在焊接时我们要进行预热和回火等工作，这些都会影响刚才的冷却速度。

（3）焊接方法：在此工程中，我们使用了几种不同的焊接方法，有手工弧焊法、埋弧自动焊法、CO2气体保护焊法等，这些焊接方法的原理不同，因此引起钢材的膨胀量就不一样，最后的变形量就不一样。我们通常采用向下横焊和立焊，在一些特殊情况下也会采用仰焊。

（4）焊接顺序：钢材的焊接顺序会导致先、后焊接的部位出现不同程度的约束，其次导致变形量也不一样。

3.2 钢箱梁焊接质量的保证措施

我们在施工中要保证钢箱梁装配和焊接的正确顺序、控制焊接变形、消除焊接应力，以此来保证焊接质量。对于该工程，我们使用了平台组装法，将上翼缘板作为组装的基准。装配过程中，在上翼缘板上进行划线定位进而装配短筋板、空腹隔板，90°角尺检验垂直度合格后再进行加固。在装配完后，将短筋板与上翼缘板焊接，以减少变形。再进行腹板和下盖板的装配，装配腹板时应将之与盖板严密贴合焊接；下盖板应弯成所需的拱度进行焊接。因腹板存在预制上挠，压紧力能在定位下盖板时减少主梁挠度，进而有利于防止腹板波浪式的变形。

同时，综合人、机、环等多方面的影响因素，多层次把握，要求焊接工人技术必须过硬，其次焊接机械和焊接工艺必须符合工程要求，最后焊接的施工环境要保证焊接的顺利进行，不能盲目赶工期。

4 钢箱梁整体运输和安装

4.1 钢箱梁的安装

工程中除了要保证焊接质量以外，钢箱梁的整体运输和吊装也是必须注意的问题。当钢箱梁加工完成后，我们通常采用大型挂车运输，分段进行处理和吊装。

要根据工程所在地的实际情况，合理选择吊装方案等，钢箱梁吊装时需要着重解决如下问题：

（1）要计算钢箱梁的下挠度是否超过了设计值，若采用中间临时墩法则可以不计算下挠度，但是整体吊装法中必须计算下挠度。因为我们采用分段吊装，因此设计时并未考虑下挠度。我们在施工时采用实测法对项目进行布置，吊装时根据工地实际的支点位置，然后对实际支承情况进行模拟，最后按照间隔5m对下挠度进行测量。再将实测值和设计值进行对比，要求下挠度值必须在设计限值内，以满足规定要求。

（2）吊装过程中钢箱梁的就位问题。因施工现场条件的制约和边墩的影响，钢箱梁不能一次就位，得分段进行。在本项目中，我们采用以下两套方案保证钢箱梁的顺利吊装。

a：分三至四次进行钢箱梁的吊装，在吊装时可以在临时边墩上进行寄梁。该方案相对来说较安全，但是完成吊装所需的时间长，本项目受交通限制，因此较少使用该方案。

b：将钢箱梁的一端临时吊起，使之成为活动点，同时将另一端用车运输平移就位。该方案相对于方案一来能较大的提高吊装效率，但是由于采用单端起吊，因此容易形成水平滑移，降低了施工安全性。但是由于该项目位于两条大道交界处，交通量较多，因此为提高效率、减少堵塞，必须较多的采用此种方案。要求我们在施工时，必须缓慢起吊，待到预定高度时要检查是否出现滑移现象，满足规范要求，才可继续进行。

4.2 钢箱梁的吊装安全保护措施

（1） 对施工人员进行安全教育，合理布置吊装平台。

（2） 在进行吊装前应检查吊装机具的使用性能，防止吊装中出现绳索脱扣等紧急事项。同时应进行试吊，检查整体稳定性，待满足规范要求后才可进行吊装。同时，在吊装中，不能随意转动吊点。

（3） 在吊装过程中应保持注意力，统一指挥信号，严禁发生碰撞等现象。

（4）尽量确保白天进行吊装作业，吊完一跨后应在边梁及时悬挂安全网。

5 结语

现代交通在变的越来越便利的同时也带来了一系列考验，利用新技术提高交通质量变得越来越迫切。钢箱梁是近些年来出现的一种新方法、新创新，有着广阔的应用前景，其技术优势在该立交桥项目中得到了充分的发挥，同时为其他类似的交通拥堵路段提供了一个参考。本文先介绍了钢箱梁的技术优势和施工难点，对施工中的焊接、运输和安装问题提供了几点意见，在施工中要注意这些问题，保证施工质量，相信钢箱梁技术会在交通方面得到飞跃发展。

参考文献

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