城市大跨度钢箱梁精控吊装及安装施工技术——以北滘新城区百福公园人行天桥工程为例

城市大跨度钢箱梁精控吊装及安装施工技术——以北滘新城区百福公园人行天桥工程为例

高启

佛山顺德北滘镇国土城建和水利局广东佛山528000

摘要：桥梁施工工艺的快速发展和交通疏导的实际需求，使城市增加了钢箱梁跨径，并呈显著的增长趋势。由于大跨度钢箱梁在复杂的环境中施工，与公铁路的施工工艺存在着显著的区别。其中最关键的是如何降低施工对周围建筑物的影响。本文通过对北滘新城区百福公园人行天桥工程钢箱梁精控吊装技术进行研究，提出了适合本工程施工条件的施工方法，并分析了该方法的应用要点。

关键词：大跨度钢箱梁；精控吊装；安装施工技术

引言

我国市政工程的快速发展与桥梁工程技术的持续创新，促使市政工程纷纷应用钢箱梁，从而缩短了施工的时间，减少了影响交通的因素。钢箱梁吊装及安装施工技术具有大跨越能力、操作简便等特点，相应节省了施工成本。但在安装施工中出现不少技术问题，需要利用合理的方法优化施工过程。本文以北滘新城区百福公园人行天桥工程为例，全面分析大跨度钢箱梁精控法的应用。

1.工程背景

1.1工程概况

北滘新城区百福公园人行天桥主桥全场106.4m，宽7m，单幅桥道长24m，工程平面按“一”字型布置，横跨林上南路、林西河及林上北路，为三跨钢结构连续梁。建成天桥后，不断改进北郊镇新、旧城区人行系统对接，便于群众开展休闲娱乐活动，减轻了交通压力。

1.2施工准备和要求

1）结合技术部门提供的资料，针对节段总数、每个节段外型尺寸、单件重量、运输先后顺序等，实行运输可行性分析。

2）根据钢箱梁的结构特性、道路运输环境和现场起重标准，对箱梁分段处置。

3）安装钢箱梁之前，必须复核桥墩顶标高、支座点平整度、纵横轴线等规格尺寸。

4）在允许范围内控制标高和中心线偏差，如超出范围则采取纠正措施，可以用环氧砂浆实行填高或人工凿平。

5）安装钢梁结束且检测工地焊缝合格后，局部除锈并补漆，最后涂装面漆。

1.3工程特点和难点

由工程图纸的施工顺序可知，先安装两侧的边跨钢箱梁，再安装中跨钢箱梁，这个顺序安全合理。但经过实际勘察，河道宽约30m，林上路侧道路有两座观光桥，桥高5m，其中一座有一根标志性长柱，高度约15m。人行桥Z2墩柱离路缘石9.2m，墩柱与观光桥间跨4.19m，墩边与观光桥边净间距6m，道路有效作业宽度30.42m。

林上路侧道路，辅道+绿化带+行车道+绿化道=25.4m，最大有效作业宽度25.7m，一侧道路，绿化树木众多，树木高度10m以上。不利于钢箱梁的运输。

2.大跨度钢箱梁吊装施工技术

本工程吊装施工工艺流程见图1。

图1吊装施工工艺流程

2.1吊点位置设置

根据工程设计图和桥址地形情况，对天桥工程人行桥钢结构分段制作，分段进行以保证施工质量。结合现场施工环境把钢箱梁梁体分为三段，编号：L1、L2、L3，各个分段重量分别为102t+108t+110t，各个分段长度31.2m、35m、39.2m。

表1钢箱梁各节段梁参数

图2钢箱梁弯矩设置

结合图2钢箱梁弯矩图，计算弯矩Mc、Md、Mmax：

其中q代表均布荷载，a代表吊点距端点距离，L代表钢箱梁长度。

根据强度原理，Mc=Md=Mmax的绝对值相等，得出箱梁最佳吊点C和D，由

最佳钢箱梁位置由箱梁的梁端向内量取钢箱梁长度的0.207L倍，即a=7.245m，但结合钢梁设计图纸内横隔板位置，可设每2m一道，因此横隔板位置选择梁端入6m＜7.245，满足要求。

2.2分段吊装钢箱梁构件

1）汽车吊停位必须在钢梁进场前完成，在吊机伸出两侧支腿位置铺设路基。

2）起吊、回转与搁置钢梁，转换吊点，安排专人指挥双机抬吊，通过对讲机传递信号。

3）与操作人员协调处理抬吊工作，综合掌握钢梁移动中两端载荷的变化状况。

4）双机吊装，定位计算吊车，两吊车之间保持48m距离，进而得到两吊车作业半径44m。两台吊机共同对同一端部起吊，两机起重叠加最大起重量113吨，满足稳定性要求。

2.3大跨度钢箱梁安装

1）对材质的工艺参数评价，表2为焊接钢箱梁的要求。

表2焊接汇总要求

2）焊接顺序：

为了在焊接过程中减小焊接应力残余及对焊接变形有效控制，采取准确的焊接顺序。先对分段内中缝逐一连接，产生纵向节段；与顺桥分段连接从而对节段有效架设；在分段施焊中保证1-2节段对比拼装。只有正确进行焊接，才能提升梁标段间的匹配度。吊装完成后，根据环缝的操作顺序实施焊接。依次焊接钢箱梁的构件，各个钢箱梁环缝施焊后对临时支架拆除，使钢箱梁受力达到使用要求。

在焊接时，为减少变形量与残余变形应力，利用相同的顺序环缝焊接钢箱梁。焊接时，两侧安排2人对称焊接，保证桥梁的稳定性。采取多层多道焊进行焊接操作：及时避开多层多道焊的接头，每层焊道高度至少4-5mm；对焊缝及时清渣，检测可知，其不存在裂纹缺陷，从而对下一层焊接；每道每层施焊应保持连续性。

结束焊接后打磨平整焊缝，高度不超过0.8mm。打磨焊缝与焊缝受力方向一致，剩余高度向原材料表面光滑过度，避免焊缝在过渡区发生咬边。焊接时，容易出现焊接不到位的现象，利用清根剂清理焊缝，用磨光机对渗碳层清洁，至构件表面光滑，清根操作后保持统一打磨深度。

2.4计算起吊安全

钢箱梁吊点和钢丝绳夹角见图3。

图3钢箱梁起吊

由于场地与临时边墩的限制，造成无法一次到达吊装位置，要分次完成，就位方案直接决定了吊装是否成功。本工程利用汽车吊起一端，对临时边墩跨越，将其作为活动点，另一端固定于平板车上，并平行移动，这个过程要对起吊钢箱梁角度控制。

起吊钢箱梁时科学利用钢丝绳传力，若钢丝绳拉力大小与方向发生变化，以最不安全状况为计算标准，拉力为零时，钢筋重力平衡通过支撑端的支撑力与水平摩擦力保证。

钢箱梁与钢板车选择0.15摩擦系统，借助力的平衡条件，获得：

其中，钢箱梁重力为G，吊装起吊角度为a：

实际施工中控制吊角度为8-9°。

3.大跨度钢箱梁精控法施工要点

3.1制作控制技术

钢箱梁的预拱度直接取决于车载荷、钢箱梁自重、焊接等的挠度。预制钢箱梁采取3个指标组合值代表预拱度的参数。对简支梁最大跨度值计算时，科学配置抛物线。计算预拱度控制胎架的精度，结合抛物线方程确定起拱。利用正装法处理胎架，其容易受钢箱梁底板尺寸和曲线因素影响，通过型钢对纵横梁结构设计，间距维持在2m内，满足刚度要求。对胎架强度计算时，根据预拱曲线实行检测，重复检验误差。

3.2控制装配精度

装配底板时对底板贴合胎架支撑点严格检查，要求其超过95%。为提升装配水平，对焊接质量严格控制，避免结构变形，需注意焊缝的焊接质量，选择10%的焊缝实行射线探伤，利用超声波对焊缝检测。安装腹板时对垂直度偏差严格控制，采取直角尺与铅垂线检验，确保偏差不超过2°。

3.3控制吊装精度

吊装前对墩台支座检查，保证质量达到设计要求。安排设备人员、技术人员验收检查，并参与技术安全交底操作。结合现场施工特点，提前对运输线路、吊装顺序设计。在吊装作业区制作警示牌，禁止车辆与人员通行。借助钢管立柱格构式支架设置临时性支架结构，横撑设计参考支架顶部长度，施工时测量人员对各个支架的位置明确，通过施工交底操作，保证支架位置的准确性。组装结束后修补施工现场。修补勾禁止残留油污和粉尘等，保持整洁。注意衔接修补与涂层。一般在72h内修补焊接，并做好记录。最后进行涂装面漆作业，认真检查，修补缺陷并养护，清除油污粉尘等，全部操作合格后进行面漆施工，严格根据要求提高防护标准。

4.结束语

在北滘新城区百福公园人行天桥工程开展大跨度钢箱梁精控吊装及安装施工，使钢箱梁达到复杂的交通环境要求。利用精控法制作与安装大跨度钢箱梁，保证施工质量，结合施工要求科学设计，对预拱度控制，满足施工精度要求，最大程度体现吊装技术的优势。该方法应用在北滘新城区百福公园人行天桥工程中，为其他交通道路的类似建筑施工提供参考。

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