浅谈复杂环境下大跨度钢箱梁分段方案选择

浅谈复杂环境下大跨度钢箱梁分段方案选择

赵志刚,郑新娟,惠金涛

身份证号：3707841987060586**  山东 潍坊 262100

身份证号：3707251987100125**  山东 潍坊 262100

身份证号：3707841989112548**  山东 潍坊 262100

摘要：通过对津石项目跨海景大道50m钢箱梁方案的必选、确定，借助前期综合调查研究，确定合理的占路导改方案，从而确定钢箱梁分段施工方案，减少了对交通的影响，在长达5个月的施工过程中未发生一起交通事故，跨路施工安全性得到验证。且节约了施工成本、缩短了工期，创造效益。

关键词：复杂环境；大跨度钢箱梁；分段方案

1 工程概况

随着道路桥梁基础建设的不断发展，在跨河、跨路等特殊环境中，钢箱梁的身影出现的越来越频繁。钢箱梁不但结构形式复杂，而且焊接量非常大，焊接过程中的变形在所难免，这就给钢箱梁的制作带来了一定的难度。

本文的背景工程是津石高速公路（海滨大道-荣乌高速）工程第二标段独流减河特大桥上跨海景大道与大港油田互通内主线跨越油气管线带。钢箱梁具体布置包括四部分：分别为左幅110-111#跨海景大道50m跨钢箱梁，桥宽由17.1294m渐变至18.1562m，桥高2.5m；右幅110-111#跨海景大道钢箱梁，桥宽13.3m，桥高2.5m；左幅117-118#跨管线带钢箱梁，桥宽13.3m，桥高2.3m；右幅117-118#跨管线带钢箱梁，桥宽由13.3m渐变至13.8755m。钢箱梁全桥采用Q345qD钢材制作，桥梁顶板厚度16mm，腹板厚度12mm，底板厚度由14mm、20mm 、30mm三种厚度组成，板厚根据桥梁受力结构的不同采用渐变形式。

工程的施工地点位于天津市大港区，周边有大港油田、南港工业区、码头，交通繁忙，桥梁跨路建设受到场地、交通、工期的限制。要求施工速度快，短时间内尽快恢复通车，且施工期间不能对地面管线造成影响。在这种条件下，项目需要一种快速，便捷，占地小，质量高的施工方法进行钢箱梁施工。本文以跨海景大道50m简支钢箱梁分段方案分析为例，从经济性、可行性多方面必选，为类似复杂环境下大跨度钢箱梁分段方案确定提供技术支撑。2 钢箱梁分段

经过前期细心规划及实地调查研究，项目选取了四种钢箱梁预制分段方案进行比选。

2.1分段方案A

一般情况下，50米简支钢箱梁纵向上可在内力较小处进行分段，共分3段进行。本桥按照运输需要，横向可分为7段。

本桥与海景大道交角为71°，如纵向按3段划分法，采用单机200吨吊车，节段拼装，在临时支架平台上进行焊接作业。

根据试算则需要搭设2处临时支墩，占用5个车道达2月时间，必须对海景大道进行断交封闭施工。由于海景大道为的车流量较大，施工部位距离绕行出口较远，交管部门不同意封闭断交施工。

2.2分段方案B

将50米钢箱梁按横向7节段、纵向2节段（一长一短）划分，采取分段吊装方式。这样需要在海景大道上占用2个车道，采用单机400吨吊车，节段拼装，在临时支架平台上进行焊接作业。

根据试算则需要搭设1处临时支墩，占用1个硬路肩和1个外侧车道达2月时间，对海景大道进行导改通行，占用硬路肩，将原4车道加2硬路肩导改为双向4车道。期间吊装时对海景大道进行断交封闭施工，吊装可在夜间车辆少时进行。需做好焊接时的防护。

2.3分段方案C

将50米钢箱梁按横向7节段、纵向2节段（一长一短）划分，采取整体吊装方式。先在加工场地内分段制作，出厂检测完成后，运输至施工现场，然后在搭胎拼装，整体吊装。

根据试算，在现场新建拼装场地，吊装重量为130t（乘以动载系数），选用双机500t抬吊，在墩柱外侧占用绿化地支设吊车；在吊装时临时封闭交通，对交通影响小，需要做好焊接时的防护。

2.4分段方案D

将50米钢箱梁按横向3节段（3片梁）、纵向2节段（一长一短）划分，采取分段吊装方式。这样需要在海景大道上占用2个车道，采用单机500吨吊车，节段拼装，在临时支架平台上进行焊接作业。

根据试算则需要搭设1处临时支墩，占用1个硬路肩和1个外侧车道达1月时间，对海景大道进行导改通行，占用硬路肩，将原4车道加2硬路肩导改为双向4车道。期间吊装时对海景大道进行断交封闭施工，吊装可在夜间车辆少时进行。需做好焊接时的防护。

2.5方案比选

（1）优缺点分析

表1 50m钢箱梁分段方案比选表

（2）可行性及相关调查研究

①经过与交管支队沟通协商，对方不同意对海景大道进行全时段封闭施工，故方案A不具备可操作性。对方案B、C、D进行比选分析。

C方案需要临时征用海景大道绿化带300米长，经过与绿化管理部门沟通协商，需要投入费用很高，且安全风险大，故C方案不适用。

B、D均需要在工地附近租用场地进行拼装，再就近运输至现场吊装。经过在工地周边调查寻找，距离现场5公里处有一已硬化场地，可供拼装使用，租金合适，运输路线方便。初步确定B、D方案可行。对B、D方案进行比较分析。

②B方案分段方法，拼装完成后，运输大节段钢箱梁属于超长运输，宽度不超限，需要协调交管部门在运输时提供帮助；吊装时要进行临时封闭交通，节段多，吊车吨位较大，吊装时间长，桥上现场焊接作业量大。

D方案分段方法，拼装完成后，运输大节段钢箱梁属于超长超宽运输，短节段属于超宽运输，需要协调交管部门在运输时提供帮助；吊装时要进行临时封闭交通，节段少，吊车吨位大，吊装时间短，桥上现场焊接作业量小。

结论：通过分析比较，选择方案D分段方法相对经济适用。横向按箱室分为3片，纵向按一长一短分为2节，每跨共6个节段（三短三长）吊装6次即可。

2.5分段受力验算

钢箱梁吊装之前处于简支状态，受力分析如下：

110#-111#墩短段最不利为1A-5节段： 取钢箱梁自重和人群机具荷载进行荷载组合后，荷载为817.6kN，分段长16.5m，分段跨中弯矩为：M=1/8ql2=1686.3kN.m，小于成桥阶段相应位置处的弯矩71848.5kN.m，故安全。     

110#-111#墩长段最不利为1A-6节段： 取钢箱梁自重和人群机具荷载进行荷载组合后，荷载为1468kN，分段长33.4m，分段跨中弯矩为：M=1/8ql2=6128.9kN.m，小于成桥阶段相应位置处的弯矩114989.6kN.m，故安全。

综上所述，该50m跨钢箱梁采用此分段方案构分段受力合理，按照施工、限行和管线影响等因素进行分段即可。

2.6实施效果

在津石项目50m跨钢箱梁预制及吊装施工过程中，梁体成形外观质量好，顶板较平整，线形控制准确，施工周期较短，获得了业主方的肯定。

3 结束语

对于复杂环境下大跨度钢箱梁分段方案选择，通过前期综合调查研究，确定合理的占路导改方案，从而确定钢箱梁分段施工方案，减少了对交通的影响，在长达5个月的施工过程中未发生一起交通事故，跨路施工安全性得到验证。且节约了施工成本、缩短了工期，创造效益。为今后复杂环境下大跨度钢箱梁分段方案设计的开展提供了可借鉴的技术支持。