大吨位曲线钢箱梁安装施工技术

摘 要：随着近年来城市道路建设的大幅度发展，钢桥在公路上的应用逐渐广泛，钢桥形式向大跨度、结构多样化发展。文章以太原市南中环太榆路互通立交桥为例，简述非固接式模块化支架拼装法在钢箱梁桥架设中的应用。

关键词：城市道路；钢箱梁桥；非固接式模块化支架拼装；架设

1 工程概况

太原市南中环太榆路立交为快速路与加强型主干路相交，节点的功能定位为：解决太榆路主线与南中环的快速转换、火车南站与太榆路南北两向的沟通，另外，解决晋阳街对外出入，立交按全互通设置。共有2条主线，9条匝道，匝道总长3606.648m。

钢箱梁共计13联，43个吊装段，主要结构形式为倒梯形单箱单室结构，主要分为梁宽10.5m（ES匝道）、梁宽9.5m（其他）和变宽（WNU08联、SWU03联）三种形式，太原南中环太榆路立交桥钢箱梁为全焊结构，采用单箱单室截面，根据跨径的不同，梁高分别为2-2.6m、2m和1.6m。

2 适用范围

本施工技术适用于城市桥梁建设项目中的大吨位（通常吊装节段不小于200吨）、小曲线半径的钢箱梁（一般曲线半径不大于50米），在短期内的大批量安装作业。

3 主要工程施工工艺

3.1 钢箱梁现场二次拼装

二次拼装场地设置在南中环跨太榆路立交沿太榆路南北各一个，利用既有道路路面作为拼装场地的基础，在路面上布置临时拼装胎架，在每个拼装场地道路两侧布置龙门吊机轨道，每个拼装场设置2台50t龙门吊（钢箱梁拼装使用），2台120t龙门吊（成品梁下胎、出场、装车使用）。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。

3.2 非固接式模块化支架体系安装

由于本工程所有钢箱梁均为连续梁。钢箱梁分段时必须避开墩顶部位，因此在吊装前必须在分段部位搭设临时支架，以确保钢箱梁吊装就位后的整体稳定性，并提供节段对接焊缝的作业平台。同时考虑到施工工期紧、经济性等因素，通过对临时支架体系方案的不断优化，最终选择钢梁安装的临时支架体系采用非固接式模块化支架体系，有效提高支架的安拆效率及周转次数，满足了大批量梁段吊装需求。

3.2.1 临时支架结构及布置

因钢箱梁分段不能在桥墩处进行分段，计划将13联钢箱梁共计43个吊装段，于每个分段接口处下部设置一组钢管柱支架，支架采用框架式支架：结构形式见下图示意：

临时支架布置立面图（横桥向）

3.2.2 支架基础

基础采用2.3m*2.3mC30混凝土扩大基础，基础顶部设置预埋钢板，钢立柱直接焊接在钢板上。

3.2.3 钢立柱

钢立柱采用φ630*8螺旋焊管，每处平台设置4根，高度按照比每跨钢箱梁的梁底标高低500mm设置。钢管柱纵向采用法兰螺栓形式进行连接，钢管柱之间采用钢管支撑进行连接。

3.2.4 柱顶横梁

钢立柱柱顶横桥向设置双拼工字钢横梁，用以支撑钢箱梁。工字钢采用工50b型，拼装横梁按钢梁宽度+4m布置（预留宽度铺设人工作业平台），采用双拼结构形式为一组，用以承载钢箱梁箱体。

3.2.5 柱间支撑

柱间支撑采用φ325*5直缝焊管制作，环绕钢立柱进行布置。

3.2.6 临时支架搭设

非固接式模块化支架，即将钢管柱支架预制成标准段，按所需采用螺栓连接进行搭配组装，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，并采用预拼装的方法将6m、3m钢管柱进行组装焊接。首先做出一个标准框架，其余钢管柱拼装时都以此为基础来调节4根钢管柱法兰盘位置，确保任意节段支架可以进行随机组装。1m、0.5m钢管柱待6m、3m钢管柱框架安装完毕后根据需要单独组配。

（2）组装搭配。支架组装前，平整支架组装处的地面，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。为了临时支架拆除方便，临时墩预埋钢板上，焊接0.3m单侧法兰盘钢管与标准框架螺栓连接，避免拆除时损坏标准框架。

3.3 梁段运输就位

钢箱梁在现场拼装场拼装成吊装节段后，吊装段宽度约10m，长度约40m。针对吊装段尺寸，设计专用的炮车，使用平板拖车作为机头，进行钢箱梁吊装段的倒运。炮车采用2排24轮形式，宽度7m，车顶平台两侧设置限位挡块用以保持运输时钢箱梁的稳固。

3.4 梁段吊装

钢梁安装位置处地面构造物较为杂乱，吊装前根据地形布设吊机位置，根据每台吊机的性能参数确定其作业半径及负荷量，并结合梁段的外形尺寸，重心位置计算出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。

3.4.1 吊机选择

由于桥位吊装位置多数为匝道交汇处，平板车运至适当的桥位吊装位置比较难，因此在保证吊机能合理站位后，采用汽车吊（固定位置吊装）和履带吊（移动位置吊装）相互配合抬吊和空中接力进行桥位吊装作业，最大限度地实现了重型钢梁的空间直线移动和曲线吊装就位。

钢箱梁吊装难度最大工况为梁重200吨，起吊高度22m。在构件起吊22m高度，构件与吊车臂保持必要安全距离的前提下，吊车最大作业半径12m，臂长42m，根据此工况，选择两台500吨汽车吊进行抬吊。

表1 徐工500吨汽车吊吊装性能参数表

主臂+超起性能表-平衡重180t，支腿全伸9.6m，超起安装角15度

该工况吊装参数：500吨汽车吊+180吨超起配重，支腿全伸，最大作业半径12m，主臂长42.1m，额定起重量为108.3吨，梁重200吨，108.3×2=216.6>200吨，满足吊装要求。

3.4.2 吊耳布置

吊耳布置在每个吊装段实腹隔板处，钢梁两端各布置4个吊耳，每个吊耳受力25吨，考虑安全储备，每个吊耳按起吊能力50吨进行设计，吊耳结构形式如图2：

3.4.3 卡具及钢丝绳选择

钢绳选用∮64mm钢丝绳扣二对。

钢丝绳的选择计算：

钢梁单件重约200吨。

初步选用6*37+1的钢丝绳，d=64mm，ψ修 =0.82

P破 =500d2 =500*64*64=2040000N

查表，做机械起重吊索用K=5，则

[P]=P破*ψ修/5

=2040000*0.82/5

=334560N

即单根该钢丝绳的容许拉力为334.56KN（33.4t）。

用8根6*37+1，d=64mm钢丝绳吊装，起吊能力为33.4*8=267.2t>200t，能满足钢梁吊装需要。

每片钢箱梁设置8个吊点，钢箱梁200吨，每个卡具受力25吨。考虑2倍安全系数，采用50吨U型卡。

3.4.4 吊装指挥系统

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。

以上人员根据专业起重口哨及手势信号进行指挥，并各自配备一台对讲机辅助交流使用。

3.5 梁段测量定位

安装精度标准执行表2：（《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008））

表2 钢梁安装允许偏差

梁段吊装至预定位置后，需对钢梁线型进行精调，调梁全程采用全站仪进行三维坐标测量进行定位。针对城市立交桥的结构特点，及钢箱梁的制作工艺，确定测量定位以钢箱梁顶板的道路中心线为基准进行。

3.5.1 建立模型

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。

模型建立后，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。

3.5.2 测控点布置

梁段顶板接口部位和桥梁支座设置测控点，在坐标网内算出该点的三维坐标。在实际调梁过程中检测该点的三维坐标作为钢梁的定位依据。由于全桥坐标模型的建立，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。

3.5.3 横坡测量

钢梁结构中心线定位完成后，测量钢梁顶板支座处内外弧所设置的两个点的高差，参照设计坡度，反算出设计高差，通过比较，调整钢梁横坡。

3.5.4 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。

4 结束语

以上就是非固接式模块化支架体系安装法在南中环太榆路互通立交桥钢箱梁架设中的应用，证明了支架拼装法在钢箱梁架设中的可行性和实用性。支架拼装法的高效、快捷、安全可靠的特点满足目前不断加快的城市立交桥建设步伐的需要，只是该项施工技术还是有一定的局限性，不太适用于跨越既有铁路的钢桥，但还是有很好的应用推广前景。

参考文献

[1]建筑钢结构施工手册.

[2]城市桥梁工程施工与质量验收规范.

[3]钢结构工程施工质量验收规范.

作者简介：冯栋栋（1985，2-），男，汉族，山西省长治市（籍贯），助理工程师，学历：本科，研究方向：桥梁工程。