大跨度桥梁钢箱梁吊装施工技术_庄新胜.pdf

随着我国基础建设的不断发展、经济实力的快速增长和工程建筑行业施工技术、施工工艺的不断优化与进步，城市交通迎来了现代化发展的新时代。为了方便交通，许多城市通过修建高架桥有效地改善了城市交通环境。城市桥梁不同于公路和铁路桥梁，城市高架桥更加受限于周边建筑物位置和桥梁路线的影响，且多是弯桥和坡桥1-2。桥梁主要由上部结构、下部结构和支座组成，下部结构主要为预应力混凝土构件、承台和墩台，上部结构主要为连续桥梁。一般来说，板结构桥梁更美观，适用于跨径较小的桥梁，而跨径较大的桥梁，上部结构多采用肋式或箱形结构3。钢板箱梁具有结构轻便、硬度高、收稿日期：2022-12-16作者简介：庄新胜，男，工程师，学士，主要从事桥梁施工方面的工作。引文格式：庄新胜.大跨度桥梁钢箱梁吊装施工技术 J.市政技术，2023，41（3）：158-163，170.（ZHUANG X S.Hoisting construction technologyof steel box girder of long-span bridge J.Journal of municipal technology，2023，41（3）：158-163，170.）文章编号：1009-7767（2023）03-0158-07第41卷第3期2023年3月Vol.41，No.3Mar.2023DOI:10.19922/j.1009-7767.2023.03.158Journal of Municipal Technology大跨度桥梁钢箱梁吊装施工技术庄新胜（中铁十八局集团 第五工程有限公司，天津 300459）摘要：依托南方某跨海大桥口岸海陆衔接段大跨度连续钢箱梁工程，对钢箱梁吊装施工技术进行了研究，并通过地基承载力验算和 Midas/Civil 数值模拟验证了施工方案的安全性与可行性。该工程采用了连续钢箱梁桥，由于受到场地限制，故对钢箱梁挑臂段进行了拆分，并根据运输车辆的最大载质量将钢箱梁分段运输至现场后进行小节段拼装，拼装完成后按轴线段吊装，最后焊接挑臂。笔者研究的施工工艺采用后确保了施工过程的安全性，并提高了拼装精度和成桥线形质量。该研究成果可为相关工程提供借鉴。关键词：桥梁工程；跨海大桥；连续钢箱梁桥；箱梁吊装；施工工艺中图分类号：U 655.4文献标志码：BHoisting Construction Technology of Steel Box Girder of Long-span BridgeZhuang Xinsheng（The Fifth Engineering Co.，Ltd.of China Railway 18th Bureaugroup，Tianjin 300459，China）Abstract：Based on the construction project of large-span continuous steel box girder at the sea land connection sec-tion of a south crossing-sea bridge port，the hoisting construction technology of the steel box girder was studied，andthe safety and feasibility of relevant procedures were verified by the checking calculation of the foundation bearingcapacity and Midas/Civil numerical simulation.The bridge is a continuous steel box girder bridge.Due to the limita-tion of the site，the cantilever section of the steel box girder was disassembled.According to the maximum weight ofthe transportation，the box girder was then segmented and the small sections were assembled after being transportedto the site.The crane wais hoisted by the shaft section.Finally，the cantilever was welded.The construction technol-ogy in this paper ensures the safety of the construction process，improves the matching accuracy and the quality ofthe finished bridge alignment.The study can provide references for similar projects.Key words：bridge works；cross-sea bridge；continuous steel box girder bridge；hoisting of box girder；constructiontechnology第3期施工简单和抗拉强度大等优点，在质量相同的情况下可以更好地利用钢板的承载能力，因此其在桥梁工程中应用较广泛。钢箱梁吊装作为桥梁施工的重要工序之一，是桥梁建设中需重点研究的问题4-5。目前，我国在钢箱梁桥的理论研究、设计和施工工艺等方面虽积累了一定的经验，但随着钢箱梁桥的广泛应用，对钢箱梁桥的制作与安装技术也提出了更严格的要求。大跨度复杂钢箱梁结构在吊装过程中常会因受力不均匀而开裂，且误选吊装工艺和起吊装置均会对大型钢箱梁结构的稳定性和使用寿命产生较大影响，因此结合实际工程研究大型钢箱梁结构的吊装技术至关重要6。南方某跨海大桥口岸海陆衔接段采用了连续钢箱梁桥，由于施工环境恶劣、风险高、工序多和周期长，极易诱发安全生产事故，且实际操作复杂、涉及的施工问题较多，因此笔者依托该工程进一步研究钢箱梁吊装工艺，该研究成果可为相关工程提供借鉴。1工程概况1.1工程简介该工程物流区设跨线桥1座（长215.460 m），与4座平台连桥（平台连桥1长373.017 m，平台连桥2长325.980 m，平台连桥3长118.519 m，平台连桥4长132.480 m）均位于半岛东侧的人工岛上，且为新建桥梁，多采用钢连续梁结构。因其施工区域为道路工程施工场地，故桥梁施工与道路施工存在交叉作业的情况，梁段转运受到了施工场地道路宽度的限制。该桥标准梁段宽9.5 m，除了大跨墩顶局部增高至2.3 m外，其余梁高均为1.8 m，为单箱单室结构；钢箱梁顶板厚1625 mm，腹板厚1220 mm，底板厚1640 mm，挑臂宽约1.95 m。平台连桥1钢箱梁标准梁段截面见图1，钢箱梁基本参数见表1。表1钢箱梁基本参数Tab.1 Basic parameters of steel box girder桥梁名称跨径/m标准桥宽/m梁高/m结构顶板厚/mm腹板厚/mm底板厚/mm挑臂宽/m平台连桥1平台连桥2平台连桥3物流区跨线桥（25+29）+（28+329）+（27+53+32）（23+37+25）+（26.5+26）+（33+55+33）（21+21）+（24+42+24）（33+44+36.5）+（338）9.511.510.59.0大跨墩顶局部增高至2.3，其余梁高均为1.81.81.83.0单箱单室单箱单室单箱单室单箱单室1826182618261925142215231624151918421842184224352.152.152.151.35图1平台连桥1钢箱梁标准梁段截面（cm）Fig.1 Schematic diagram of standard section of steel box girder ofplatform coupling bridge 11.2地质条件该工程所处海域较平坦，由西向东倾斜，原海域水深2.04.0 m。人工岛于2009年12月开始动工建设，通过填筑中粗砂形成，设计寿命120年，目前已填筑完成，地形较平坦，陆域标高3.94.5 m，土层主要为第四纪松散堆积层和燕山期花岗岩风化层。2钢箱梁吊装施工工艺与操作要点2.1钢箱梁吊装施工工艺由于现场施工环境复杂，单个构件较大，且转运困难，因此只能在安装桥墩的位置就地拼装，拼装完成后直接吊装。同时，因受现有吊装机械吊装能力和道路宽度的限制，为节约运输成本，结合该项目现场情况、钢箱梁结构特点和道路运输情况等制定总体方案，并建立BIM模型：1）拆分钢箱梁挑臂段，以减小梁段宽度，打破运梁道路宽度的限制，同时也可减轻梁段质量，减少分段（见图2）；2）根据运输车辆的最大载质量将钢箱梁分段，以平台连桥1第1联为例，共划分3个吊装段，13个标节（见图3）；3）运输至现场后，根据吊装机械的吊装能力，庄新胜：大跨度桥梁钢箱梁吊装施工技术159Journal of Municipal Technology第41卷在预先搭设好的台架上进行小节段拼装，最重梁段为平台连桥1第5段（153 t）（见图4）；4）将焊接好的梁段用吊装机械按轴线段吊装，平稳地放置在支架上（见图5）；5）各阶段均拼装完成后，将挑臂吊装至指定位置，并在桥面板处采用码板进行临时固定，在实腹式横隔板处设置临时拉杆，利用电葫芦调整挑臂标高，最后在实腹式横隔板的上、下翼缘板处焊接（见图6）。图2钢箱梁挑臂拆分Fig.2 Schematic diagram for disassembly of steel box girdercantilever图3平台连桥1第1联梁段划分（m）Fig.3 Division diagram of the first section of platform couplingbridge 1图4台架梁段拼装Fig.4 Schematic diagram of assembly of bench segments图5钢箱梁吊装Fig.5 Schematic diagram of steel box girder hoisting图6钢箱梁挑臂安装Fig.6 Installation diagram of steel box girder cantilever钢箱梁梁段划分均采用无余量分段加工，在工厂内完成预拼装后再到现场进行大段拼装。由于无余量分段加工对测量放样的精度要求较高，为保证吊装作业的安全和吊装质量，需采取以下措施：1）在正式吊装前需先进行预拼装，避免出现因尺寸过于粗糙导致现场对接不上的情况；2）对加工设备、测量工具的精度进行标定；3）修正零件割缝补偿值，以保证零件切割尺寸160第3期的精度；4）测定各种焊接变形。2.2钢箱梁吊装施工1）线形测量线形测量主要涉及钢箱梁拼装过程中各节点的形状检测、主桥中轴线检测、前后两节点后尾底板高度落差和节点拼合后整体尺寸（避免误差积累）的检测。钢墩拼装和架设的关键是控制断面的位置计算，并在各跨口、1/4跨断面、3/4跨断面和墩顶设置检查点，以测量整个施工过程中钢箱梁标高的变化。2）应力测量在施工过程中需对柱体截面进行施工应力的检查。采用应力应变试验法测量钢箱梁构件的应力，以补偿钢箱梁结构的热应力，减少损失。在设置应力检查点时需要设置工作温度应力块和高温补偿电阻应变块。3）温度测量季节温差和体系温差均会对钢箱梁结构的内力与线形产生重要影响，因而在施工过程中需对钢箱梁构件的温度进行测量。4）吊装顺序的选取根据施工工序和钢箱梁结构的分段与工艺特点，先进行预拼装架，用“四点”吊法起吊至支撑部位，然后按各段先后顺序依次或两侧同时进行吊装，以符合支撑绑扎与施工进度的要求。结合作业半径、施工路线和钢箱梁结构特性，充