談拱承式預應力鋼箱梁天橋施工方法

何 義 海

(山西四建集團有限公司,山西 太原 030024)

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談拱承式預應力鋼箱梁天橋施工方法

何 義 海

(山西四建集團有限公司,山西 太原 030024)

分析了拱承式預應力鋼箱梁天橋的特點，根據該橋梁的施工原理，從圖紙設計、胎架制作、預拼裝、構件吊裝等方面，闡述了其施工工藝流程及操作要點，為同類型橋梁施工積累了經驗。

天橋，鋼箱梁，胎架，預拼裝，合龍段

1 概述

隨著社會的發展和科技的不斷進步，城市快速化交通日益增多，同時相應配套的人行天橋的跨度逐漸增大，這就給施工帶來了一定的難度。拱承式預應力鋼箱梁天橋因跨度大，拱梁整體外形為弧形，安裝精度要求高，焊接量大，故而加工精度控制難度大、焊接變形控制難度大、運輸成本高、現場吊裝就位難。如何有效的通過現有工程施工總結，為今后的施工提供技術保障，是目前需要解決的重要問題。

2 施工原理

拱承式預應力鋼箱梁天橋由鋼箱梁、鋼管拱、吊桿、拉桿、梯段構成。鋼箱梁通過三維深化設計進行預拱度的設置，采用倒裝法在胎架上完成鋼箱梁的制作，通過構件單元預拼裝與整體預拼裝以確保拱、梁的加工精度。

在天橋的跨中部位根據設計載荷設置臨時支撐，箱梁分段進行吊裝，鋼管拱從兩邊向中間進行安裝，預留合龍段，以確保拱梁的順利安裝。

3 施工工藝流程及操作要點

施工工藝流程：圖紙深化設計→胎架制作、復核→數控下料→分段構件組裝、焊接、校正→預拼裝→現場支撐的設置→構件吊裝→現場焊接→斜拉索安裝與支撐整體卸載。

3.1 圖紙深化設計

應用Tekla軟件進行三維深化設計，考慮到主梁、拱跨度大，構件加工變形大難矯正、運輸成本等問題，深化設計過程中將主橋、拱進行分段設計。根據設計變形量進行預起拱的放樣，并根據圖紙鋼梁起拱要求把預起拱變形量反映到零件圖中，繪制各分段零件理論詳圖，然后根據工藝要求預留制作和安裝焊接收縮補償量、加工余量及線形調整量，得到的零件尺寸作為繪制下料套料圖及數控編程的依據(見圖1)。

下料尺寸=理論尺寸+焊接收縮量+加工余量+線形調整量。

3.2 胎架制作、復核

梁段組裝在專用胎架上進行，按出廠節段長度進行連續匹配制造。

1)胎架制作方法及形式。根據深化設計詳圖確定天橋箱梁段的重量、結構輪廓、橋身預拱度、橋身整體線型、橋身連接位置以及橋的分段運輸方案等特殊要求，根據上述各種要求進行胎架的設計和制作，胎架結構材料的選用根據PKPM軟件進行模擬計算確定，胎架的選材必須保證足夠的剛度、成本低、裝拆簡捷。胎架計算過程中還應對胎架所在的地面進行地面承載力計算，設計一定的胎架支撐基礎以保證胎架在地面上的整體穩定性。胎架的橫梁根據設計圖紙放樣確定，橫梁間距1.5 m，橫梁上部預留0.15 m高度用于焊接馬板對橋身進行精確定位。橫梁根據設計圖紙標高固定后，在橫梁上焊接定位馬板，根據胎架每一點的具體標高進行精確定位，以滿足每段橋身的縱坡及橫坡值、拱度變化等要求。在橋身的板邊及橋箱體部位板邊焊接定位鋼板，以便在橋身及箱體部位的各段進行精確定位。

2)胎架定位點設置。胎架設置區域定位點用經緯儀配合，根據設計圖紙在地面上精確的測設出橋面各單元件的縱橫向定位線以及橋端箱體內各板件的定位線，在胎架鋼柱上設置高度基準線，橋身及附件在組裝過程中根據基準線嚴格控制各構件的相對空間位置，以保證橋身的整體精確度。

3.3 數控下料

根據三維深化圖將弧形板件即橋身及箱體部分弧形定位板件按1∶1比例將構件尺寸轉換成TXT格式，輸入數控下料機直接下弧形板件,拼裝后自然形成弧形。

所有對接焊接的板件必須按設計要求進行檢驗。材料切割后，對板面的平整度、弧度、切割面尺寸偏差、切口截面及坡口角度、鈍邊等進行質量檢驗，所有切割后板件必須清除毛刺，修磨光潔。材料切割完成后必須經過材料的預處理矯正方可進入下道工序。

3.4 分段構件組裝、焊接、校正

鋼箱梁分段構件的組裝在胎架上進行，鋼箱梁制作方法采用倒裝法，制作全程在胎架上進行。首先在胎架上進行頂板的定位，以頂板面作為施工基準面，進行隔板與腹板的定位與安裝，最后進行底板單元件的安裝。

鋼管拱分段的構件的制作，首先在找平的地面上利用全站儀進行弧形定位后劃控制線，嚴格按照控制線進行弧段的拼接，焊接完成后檢查構件的弧度、弧長，在構件上打上編號標記。以此類推直至完成各分段構件的組焊。

不同工藝的焊縫施焊前應進行焊接工藝評定，并編制焊接作業指導書，應明確焊接電流、焊接電壓、焊接速度、預熱溫度、層間溫度、焊接設備及使用極性、焊層、焊道的分布及焊接順序等參數。為了減少鋼箱梁的焊接變形，施焊時應采用跳焊的方法，分散焊接應力，減少焊接變形。焊接完成后，若構件焊接變形，應采用火焰進行矯正，加熱溫度應控制在600 ℃～900 ℃以內，加熱區應在空氣中進行自然冷卻，禁止用澆水等方法冷卻。

對組焊完成的構件尺寸、焊接質量進行全面檢查，構件外形尺寸及焊接質量必須滿足Q/CR 9211—2015鐵路鋼橋制造規范及GB 50205—2001鋼結構施工質量驗收規范的規定。驗收合格后對箱梁、拱端部進行銑平處理，減小分段構件現場對接拼裝時的誤差。

3.5 預拼裝

鋼箱梁分段構件制作過程中進行單元的預拼裝，分段構件制作完成后進行整體預拼裝。預拼裝時，梁、拱斷點處用吊耳板連接定位，若發現橋身、橋身預拱段尺寸有誤或預拱度與設計要求不符時，必須在預拼裝胎架上進行尺寸修正。避免高空調整，最大程度的減少高空作業難度并加快吊裝速度，確保天橋的一次性順利安裝。預拼裝檢驗合格后，各構件在拆開之前應在構件上標注上下定位中心線、標高基準線、交線中心點等。

3.6 現場支撐的設置

主橋吊裝前，在主橋下方設臨時支撐，支撐的設置根據計算結果進行。鋼箱梁除落在主墩外，其余兩端為懸臂端，因此在吊裝前應根據設計圖紙的分段位置設置臨時支撐，以確保鋼箱梁吊裝就位后的整體穩定性，并保證臨時吊裝就位后的整體穩定性。安裝臨時支撐后，在上端放置兩根H350×175×7×11鋼梁,用于架設千斤頂及可調支架(見圖2～圖4)。

3.7 構件吊裝

構件的吊裝必須待墩柱混凝土強度及彈性模量達到設計要求后方可進行。通過對吊裝最不利工況進行分析，確定構件的最不利起吊半徑及起吊高度，根據起吊半徑及起吊高度合理的選擇吊裝機械并制定合理的吊裝方案，吊裝方案中應明確吊裝時間及交通疏導問題。吊裝計算中還應根據構件起吊重力進行鋼絲繩的選擇，安全系數K選擇6～7。

箱梁、拱構件進入施工現場后，鋼箱梁分段進行吊裝，拱、吊桿在加工廠分段拼裝好，預留一個合龍段，運輸到現場后，從兩端向中間安裝，在跨中部位進行合龍，合龍時間選擇平均氣溫時段，以減小合龍后的溫度變形。鋼管拱在構件各節點上做好標記點，利用三維模型計算出空間坐標，利用全站儀進行空間定位。箱梁整體吊裝完成后根據圖紙確定現場天橋各斷開點處的空間坐標位置并檢查實際安裝情況，用千斤頂配合進行鋼箱梁微調就位(見圖5～圖9)。

3.8 現場焊接

分段鋼箱梁構件調節就位后，對構件的尺寸、弧度、標高進行復測，合格后進行焊接。根據不同材質及焊接位置、焊接方法做試焊件，進行焊接工藝評定，試件經拉伸及超聲波探傷檢測合格后，編制焊接工藝指導書，指導書中應明確焊接順序、焊接電流、電壓、焊接速度，并嚴格按照工藝指導書嚴格進行施焊。

焊接前，焊接件的焊縫端面及兩側、焊接坡口切割面、焊接鋼材表面50 mm范圍內妨礙焊接的雜質應清除干凈，氣保焊時橋面要做好防風措施。引、熄弧時，一律在焊接坡口內或角焊縫的焊腳內進行，不允許在母材上引弧；手工焊時引熄弧的焊縫長度應在20 mm～30 mm之間。多道焊時，焊道間注意清渣。雙面焊時反面用碳刨清根。焊接時應采用跳焊法，以避免構件局部受熱集中，產生應力變形而影響拱梁施工精度。焊接完成24 h后進行焊縫外觀及內部缺陷的探傷檢驗。

3.9 斜拉索安裝與支撐整體卸載

鋼管拱及鋼橋焊縫探傷驗收合格后進行預應力拉桿的施工，施擰至設計預拉力值經檢驗合格后進行支架的整體卸載，卸載時要均勻卸載，支架對角線對稱焊接，單次卸載高度均為5 mm，使用氣割進行。卸載過程中要做好橋跨中心的變形監測。

通過對拱承式預應力鋼箱梁天橋施工方法的總結，可以很大程度上為今后的工程起到很好的指導作用。

[1] Q/CR 9211—2015，鐵路鋼橋制造規范[S].

[2] GB 50205—2001，鋼結構施工質量驗收規范[S].

Discussion on the construction method of arch type pre-stressed steel box girder overpass

He Yihai

(Shanxi Fourth Construction Group Limited Company, Taiyuan 030024, China)

This paper analyzed the characteristics of arch type pre-stressed steel box girder overpass, according to the construction principle of the bridge, from the drawing design, jig frame production, pre-assembly, component hoisting and other aspects, elaborated its construction technological process and operation key points, provided experiences for similar bridge construction.

overpass, steel box girder, jig frame, pre-assembly, closure segment

1009-6825(2016)12-0146-03

2016-02-19

何義海(1977- )，男，工程師

U445

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