高架橋曲線形鋼箱梁施工實踐

楊傳峰

新疆北新路橋集團股份有限公司 烏魯木齊 830011

1 工程概況

新疆烏魯木齊市外環快速路道路擴容改建工程（二期）B6標，其主線為曲線形連續鋼箱梁，起點樁號為Pw6063（W6BK29+620.966），終點樁號為Pw6071（W6BK29+989.642），共分為3聯。第1聯從Pw6063到Pw6065，跨徑組合為48.00 m+46.00 m；第2聯從Pw6065到Pw6068，跨徑組合為53.00 m+57.00 m +53.00 m；第3聯從Pw6068到Pw6071，跨徑組合為35.00 m +36.68 m +40.00 m，全長為368.68 m。在Pw6064處路面高程最高（圖1）。

圖1 鋼箱梁立面示意

主線連續鋼箱梁平面為曲線形，除第2聯平面線形為半徑150 m的圓弧曲線外，第1、3兩聯平面線形均由緩和曲線與半徑150 m的圓弧曲線組成（圖2）。

本工程主線連續鋼箱梁采用單箱四箱室的封閉結構形式，兩側設寬2.48 m的挑臂，橋寬為19.50 m，結構寬為19.30 m，其中，第3聯結構寬度由19.30 m緩變至18.52 m；梁高除第2聯為2.70 m外，其余均為2.30 m。第1聯、第2聯主線橫向截面設置單向1.5%的橫坡，第3聯設置超高變坡。

圖2 鋼箱梁平面示意

2 施工技術難點

1）工程地處烏魯木齊市火車南站，行人密度高，交通流量大，施工需高空作業，對現場交通組織管理、安全文明施工要求高；

2）工程安裝現場場地復雜、狹窄，構件的組裝、存放、拖運、吊裝等極為不便，且受運輸及吊裝能力的影響，吊裝難度大[1,2]；

3）鋼箱梁結構跨中呈拋物線進行預起拱，第3聯箱梁右側設置1.5%～-1.5%的超高變坡，橋面寬度由19.30 m緩變至18.52 m，施工放樣、成型難度大，對測量精度要求高。

3 工藝原理

工程采用胎架拼裝鋼箱梁，可以有效減少焊接變形，提高拼裝質量和效率，同時，胎架也是檢查鋼箱梁制作尺寸的基準與依據。本工程胎架采用軋制型鋼，按橫隔板位置分布胎架立柱，間距4 m，立柱高度按橋中心相對高程精確放樣，再以同規格型鋼作弦桿，用圓管作支撐形成空間桁架結構，以確保胎架剛度，防止組裝過程中的變形。

預拼裝胎架以鋼箱梁底板面為基準面，并按設計的橋梁豎直曲線、橫向坡度和拱度，設置相應的控制點和基準點。制作胎架時應精確設置、標識縱橫基線，胎架線值采用放樣后的型值。

4 鋼箱梁單元劃分與制造

總體制造思路：箱型梁分段采用分段匹配“正造”方案,挑臂分段采用單個分段“反造”方案。

為減少頂板與橫隔板連接焊縫的仰焊焊接，我們將鋼箱梁各個組裝零部件盡量單元化，在頂板拼裝至鋼箱梁之前采用反變形焊接工裝完成頂板所屬的板肋、U肋與頂板的焊接并做成頂板單元。

根據鋼箱梁結構特點，除箱梁左右挑臂分段單獨反造外，其他鋼箱梁節段均采用在胎架上同一節段內各分段匹配正造的工廠制造方案，其主要包括單元件制作、梁段匹配制造、表面處理及涂裝3個工藝階段[3]。

鑒于本工程鋼箱梁具有截面大、翻身施工危險性較大、成本較高，且容易造成箱型梁二次變形等特點，我們結合運輸能力、吊裝能力、橋址場地等各種條件綜合考慮，確定了鋼箱梁單元劃分方法，以第1聯鋼箱梁單元節段劃分為例，如圖3所示。

圖3 第1聯鋼箱梁橫向分段示意

4.1 板單元制作

將鋼箱梁進行板單元的劃分，在完成板單元的焊接、矯正后進行鋼箱梁的拼裝，減少了鋼箱梁成型后的焊接工作量，有效地減少與控制鋼箱梁變形，更有利于保證鋼箱梁曲線線形。

4.2 板單元劃分

以鋼箱梁第1段為例，主梁包含板件379塊，其中頂板單元1塊，底板單元1塊，腹板單元3塊，隔板單元14塊，加勁板單元360塊。單元劃分如圖4所示。

4.3 腹板單元件制造流程

圖4 鋼箱梁單元劃分

制造時應注意腹板水平加勁肋為通長部件，要穿過橫隔板，故拼裝腹板單元時只拼裝豎向加勁肋，待腹板上胎進行節段整拼時，再將腹板水平加勁肋插入橫隔板割孔，插入時應注意水平加勁肋與腹板的垂直度。

4.4 鋼箱梁拼裝、焊接

箱形分段采用分段匹配“正造”方案。以底板組合單元件的底板下表面作為胎架基準面，組裝順序為：底板組合單元件→橫隔板單元件→腹板單元件→頂板組合單元件→分段整體焊接→矯正。

挑臂分段采用單個分段“反造”方案。以頂板單元件的頂板上表面作為胎架基準面，組裝順序為：頂板單元件→跳梁部件→組裝檐板→焊接→矯正。

5 焊接工藝及質量要求

鋼箱梁橋梁結構為封閉箱形，為減少焊接變形、保證焊接質量，應采取合適的焊接方法與焊接順序。且由于工程對焊縫質量要求較高，對焊工的操作水平要求也較高。

1）施焊前焊工應復查組裝質量和焊縫區的處理情況，清除工件焊接區域50 mm范圍的水、銹、油污、毛刺等，如不符合要求，應待修整合格后方能施焊。

2）厚度為25 mm以上的低合金高強度結構鋼進行定位焊、手弧焊及埋弧焊時應進行預熱，預熱溫度80～120 ℃，預熱范圍為焊縫兩側寬50～80 mm。厚度大于50 mm的碳素結構鋼焊接前也應進行預熱。

3）對接接頭的焊縫，其兩端必須配置引弧板和收弧板，其材質和坡口型式應與被焊工件相同。焊接完畢后，必須用火焰切除被焊工件上的引弧板、引出板和其他卡具，并沿受力方向修磨平整，嚴禁用錘擊落。

4）定位焊縫應距設計焊縫端部30 mm以上，焊縫長應為50～100 mm，間距為400～600 mm，定位焊縫的焊腳尺寸不得大于設計焊腳尺寸的1/2；定位焊不得有裂紋、氣孔、夾渣、焊瘤等缺陷。

5）不應在焊縫以外的母材上打火引弧[4]。

6 整體拼裝及分段運輸

運輸與現場吊裝是工程施工必須考慮的因素之一，由于鋼箱梁橋梁質量較大、體積較大，在鋼箱梁的制作、運輸及現場安裝施工過程中，需要考慮分段運輸、吊裝。為確保鋼箱梁分段位置鋼板拼接尺寸的相對精度，制作拼裝時應根據施工場地大小，盡可能地采用整體拼裝，在需要運輸分段的位置不做焊接[5]。

7 測量與檢驗

本工程曲線形箱鋼梁的主要檢驗手段為：

1）線形及斷面尺寸檢測：全站儀、水準儀、鋼卷尺。

2）焊接質量檢測：焊檢尺、X射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷。

經檢測，本工程各項質量要求均符合國家標準，不論是外觀還是內在質量，均達到了理想的效果[6]。

8 結語

為滿足橋梁設計整體的線形美觀，在鋼箱梁的施工中需解決平曲線、豎曲線、超高邊坡、單向橫坡、橫坡變坡、寬度漸變等結構形式對其放樣、成型的影響，減少和控制因焊接引起的變形對鋼箱梁線形的影響，并合理地進行編排以使各單元件尺寸準確。

在安裝過程中，需對組裝、存放、拖運、吊裝等施工環節編制好相應的施工技術措施，才能確保施工的進度和質量。

通過對本工程的施工方法進行總結，以期為類似工程的實施提供可資借鑒的經驗。