市政橋梁鋼箱梁梁段施工安裝技術

張建蒙 李 雪

（山東華富建設有限公司，山東 濰坊 261000）

筆者對橋梁歷史進行深入探究，橋梁已經擁有上千年的發展歷史，當前隨著橋梁材料的完善，性能的提升，設計人員水平的提高與計算機的發展為市政橋梁建設的創新提供有利條件，和其他橋梁進行對比可以看出，鋼箱梁豎向具有較強的抗彎力，同時抗扭剛度較高，具有較高的平穩性，其中吊裝等施工技術非常簡便，外形更唯美，部分加勁結構可以放在箱內，材料具有較強的可靠性，能夠加強對風險的控制，所以鋼箱梁橋段具備的這些優點為橋梁的發展提供內生動力。

1 工程概況

該文研究過程中使用的市政工程總建設占地面積大約是39.8km2，可容納人口數量大約是40萬。設計里程樁號范圍是（K0+142.000～K0+274.000），該橋面建設的寬度是50m，兩側一邊為4個車道，兩側設計了相應的人行道和非機動車道。這個橋梁主要分為東幅與西幅，東幅橋的寬度設計為23.375m，鋼箱梁結構采用的4項單室，西幅橋的寬度設計為26.625m，鋼箱梁的結構使用的是5箱單室。每個箱室需要通過橫梁進行互相連接。橫橋沿著分幅的中心位置往兩邊設計大約2%的橫坡。

2 市政橋梁鋼箱梁梁段施工安裝技術

2.1 鋼箱梁吊裝施工技術

2.1.1 地基處理技術原則

筆者對該市政橋梁工程施工建設的要求進行深入分析，對所需物品進行大概統計，本市政橋梁工程在設計過程中需要使用1臺200t的汽車用于主吊，履帶吊使用150t，接著進行吊裝。由于履帶吊涉及的范圍非常寬泛，自重非常輕便，所以可以將200t的汽車吊作為支腿基礎。其中使用200t的吊車對GA1A進行吊裝時，其吊重計算公式如下。

其中，Q指的是吊車吊重；G指的是重力。

經過全面調查與分析200t的汽車起重機其中參數表，吊車自重為60t，配重視74t，吊裝的重量為44.685t，所以總重量公式如下。

經過綜合考量吊重物的具體狀況，4個支腿可能不會同時受到壓力，按照4點吊理論，需要綜合考量3點受力，每個支腿的平均重量計算公式如下。

地面需要承載力的計算公式如下。

2.1.2 吊車選型的原則

市政橋梁工程施工以前，選擇吊車型號需要按照以下基本原則：首先，安全穩定；其次，經濟合理；最后，方便使用。安全穩定是吊車使用過程中的基本條件，在施工過程中挑選的吊車需要具有相關的安全設備，換句話說是具有一定的安全系數，避免嚴重破壞設備和人員。經濟合理是指挑選的吊車能夠符合吊裝的要求，避免安全系數過大，機械設備在運用時需要花費更多的資金，對成本控制工作的開展造成不利影響。方便使用指的是，選擇的吊車可以使用1臺吊東西，不使用2臺吊，2臺互相配合使用具有較高的要求，如果不小心就會導致1臺吊車超過其自身起重能力的情況，從而引發安全事故。

2.2 鋼箱梁合攏控制方法

主跨合攏控制方法主要分為2種類型，即事前控制與事中調控。由于該合攏施工過程中具有較小的可控性，所以在合攏過程中主要采用事前控制，實際上是借助理論分析，全面考慮各種影響因素后，盡量明確預測各個工程施工情況，同時確定施工完成時的受力狀態。

鋼箱梁總體吊裝合同是該橋梁施工成敗的關鍵性因素。鋼箱梁吊裝以前，其他結構體系都已經完成，唯獨主跨鋼箱梁還未形成，鋼箱梁吊裝、合龍過程中已經安裝了兩懸臂端，并且不能對其進行調整，另外還需要保證鋼箱梁與設計要求相吻合，吊裝與合攏期間的施工控制工作要點主要從以下幾個方面進行探討。

首先，內部邊界條件控制。符合內部邊界條件主要指的是橋梁結構的內力與線形狀態在吊裝以前需要與吊裝、合攏的要求相吻合，唯有使橋梁結構參數和實際參數相同，才可以精準地推測安裝與吊裝前結構內力、線形狀態和吊裝過程中結構的變為等數值。

其次，外部邊界條件控制。橋梁成橋狀態的產生與線形狀態、內力及外界環境存在直接關系，其中施工荷載與溫度對橋梁成橋狀態產生深遠影響。橋梁結構的狀態、內力及線形隨著環境溫度的改變進行相應變化。筆者對施工圖設計要求的合攏溫度進行分析可以得知，其是對結構內力非常有利的范圍溫度，因此鋼箱梁在合攏過程中，需要將溫度控制在20℃～25℃。與此同時，鋼箱梁吊裝以前，需要持續48h觀測懸臂結構，明確溫度變化不大的區段以后，接著合攏鋼箱梁，最后盡量避免溫度改變對鋼箱梁結構產生直接影響。

施工荷載同樣會對大橋是否順利合攏、線形狀態及成橋內力等造成直接影響，在主跨鋼箱梁吊裝與合攏以前，需要嚴格根據有關施工方案、設計圖和施工控制細則對施工荷載的發生情況進行全面檢查，這樣可以使荷載的位置、大小與控制計算的要求相符。

2.3 鋼箱梁合攏技術

2.3.1 明確鋼箱梁合攏的具體位置

該橋梁施工建設過程中使用的類型是三跨連續鋼箱梁橋梁，整體跨徑是37m+50m+45m，非常有必要選擇合攏位置。結合自身之前的工作經驗，可以使用2種吊裝順序，一是從一段朝著另一端開始吊裝，這種吊裝手段對梁段制作的精準度提出較高要求，然而具體狀況是因為吊裝溫度與制作過程中的溫度存在非常大的差異，最后1節鋼箱梁支座位置不能使當前安裝完成的支座同時匹配，存在偏差以后對今后橋梁的使用造成不良影響。第二種是固定橋墩與橋臺的位置，留出鋼箱梁的某個節段對其進行吊裝，這就是人們所說的合攏。該文市政橋梁施工建設過程中運用的是第二種架設方法，事實上僅留出一段作為合攏段，經過綜合考量結構受力，在施工場地制定架設條件和設計圖紙，合攏段位于中間跨徑鄰近支座位置。

2.3.2 鋼箱梁合攏施工技術

鋼箱梁架設的最后一個階段是合攏段，其在鋼箱梁施工中發揮了決定性作用，主要囊括了鋼箱梁施工的重點和難點，如合龍精準度、線性控制工藝等，怎樣采取有效手段，科學合理地處理以上各種施工問題是合攏段梁體施工工程的主要內容。

外界溫度會對鋼箱梁產生嚴重影響，經過對外界溫度進行48h的觀察，在2d的溫度變化線形當中能夠看出0～6點是一整天中溫度非常平穩的時間點，與此同時，在這個時間段當中，空氣溫度控制在20℃～25℃中，因此能夠將該時間段作為主跨吊裝合攏的最佳時間，唯有滿足設計合攏溫度的要求，在這個時間節點中能夠更好地合攏連接鋼箱梁。

鋼箱梁合攏的主要流程：合攏段C段由箱梁中間往兩端進行架設，使用1臺150t履帶吊展開吊裝。當完成D段吊裝工作后，觀測溫度，挑選一天當中的0:00～6:00時間段吊裝鋼箱梁。然后合攏B幅鋼箱梁，接著合攏A幅鋼箱梁。

鋼箱梁合攏之后，就可以拆卸，對橋梁線形與安全進行綜合考慮，拆卸過程中需要采取以下3個措施：一是對支座標高進行測量。落架之前，需要對支座頂面的高層進行嚴密測量，如此一來可以確定支座高程是否與相關要求相符，如此一來不用將不銹鋼板放置在低于設計標高的支座位置。

二是跨中落梁。將2臺重量為50t的同步千斤頂擺放在每個落梁支撐臺架上，然后利用1臺同步聯動液壓泵控制這2個千斤頂。在跨中位置進行落梁時，臨時支墩的支架擺放位置、預起拱度的大小和落梁距離等都會直接影響總橋梁的可靠性和平穩性，具體數值經過明確計算后方可明確。另外，還需要按照等比線性對千斤頂落距加強控制，并且根據監控結果對其進行相應調整，這樣可以使支座位置保持相同的應力。如果存在非線性變化的數值，需要及時調整落梁的行程，但是每次落梁的行程需要小于10mm，幾次落梁完成后，促使中間支撐逐步失去受力。

三是總體落梁。將4臺重量為100t的千斤頂放置在橋墩頂，利用聯動液壓泵加強對千斤頂井下控制。整體落梁可以使箱梁體在保持相同高差的情況下，將整體降落在支座頂面，使臨時支座所受的箱梁壓力逐步轉變為梁跨兩端的支座受力。落梁過程中，底部支撐點的十字線、整體軸線偏差及支座上方的中心偏差需要管控在相應的范圍中，不能出現太大的偏差。落梁之后還需要二次檢查箱梁的軸線與標高。每次落距不得超過10mm，如果梁底距離支座頂面距離是5cm時，馬上停止落梁，加墊多層鋼板。

2.4 現場安裝焊接技術

鋼箱梁安裝過程中需要將螺栓作為其更好連接的物體，同時采取焊縫的方式進行相應的銜接，每個零件連接需要構成整體結構，如此一來能夠確保同步工作順利進行。其中鋼箱梁施工建設過程中的性能會受到連接方法等因素造成的影響，所以連接工作需要按照安全穩定、施工便捷等要求展開。焊縫連接是目前鋼結構施工過程中使用頻率非常高的一種連接手段，這種方法可以應用于各種類型的構件中，其結構簡單，并且還可以實現自動化操作。焊縫連接的構件具有較強的密閉性，結構剛度非常大，因此這種方法廣泛應用在我國鋼箱梁施工中。焊縫連接同樣出現很多的問題，由于零件在焊接期間肯定會發生殘余變形與殘余應力，進而能夠減少受壓零件的承載能力。因為焊接結構對裂紋的感應力非常靈敏，假如局部出現裂痕，尤其是在溫度較低的環境中，會出現非常明顯的問題。因此，焊接過程中需要對焊接順序、焊接溫度、焊接方法及焊接工藝進行控制，焊接技術需要使質量標準得到滿足。

該文在探究期間采用全熔透對接焊縫的方法對工程底板、頂板和腹板的縱向和橫向進行焊縫，頂板、底板及腹板的焊接都需要運用剖口角焊接，開展該工作時需要熔透，利用雙邊角焊縫頂底板、標準橫隔板和腹板的焊縫，焊腳的尺寸需要控制在8mm左右。

2.4.1 焊接時的環境要求

假如外界溫度太低，鋼零件就會冷脆，因此在低溫環境中，盡量不要焊接鋼材。焊接工作進行時需要保證焊接環境，環境溫度需要大于5℃（含5℃），環境濕度小于80%（含80%）。

2.4.2 焊接方法及其工藝參數

表1為焊接方法和焊接工藝參數值。焊接市政橋梁工程的零件時，不僅需要使用埋弧自動焊、焊打底結合CO氣體焊接頂板，而且還需要運用CO2氣體對焊接零件加強保護。假如部分位置焊縫焊接缺乏合理性與科學性，則焊縫就需要有關人員返工維修，如果返工維修的長度相對較短，在焊接時可以運用手工電弧焊，這種方法不僅可以減少人力，而且還可以節約更多的經濟。

2.4.3 焊接順序

該文研究的這個市政橋梁工程使用的鋼箱梁節段主要分為2種類型，即橫橋向分段和縱橋向分段。因此，鋼箱梁焊接過程中，會受到一些特殊因素等造成的不良影響，普遍存在焊接變形和殘余應力的情況。為了在一定程度上加強對焊接應力和變形進行管控，需要遵照正確的焊接順序展開焊接。

唯有按照正確的焊接順序施焊，才能夠更好地確保梁標端之間的整體匹配性。該節標段梁的焊接主要分為底板熔透角接、橫橋向對接、腹板等。這些焊接工作照樣需要根據有關的施工流程，因此在焊接過程中，需要對設計施工圖進行詳細分析，然后進行焊接工作。焊接期間，需要同時焊接頂板和底板，接著對焊縫腹板、底板及頂板進行熔透角接，最終焊縫橫隔板與腹板的T型角接。

鋼箱梁的所有零件根據一定施工順序展開后，如果每個鋼箱梁環縫施工焊接工作做好后，將所有的臨時支架進行拆卸，進而能夠使鋼箱梁整體體系保持均勻受力。為了避免鋼板在焊接時出現變形，減少殘余變形的應力，因此在橋梁施工過程中，所有鋼箱梁之間的每條焊縫需要保持順序一致。焊接過程中，讓2人在兩側展開對稱焊接，這樣可以使橋梁的總體平穩性與可靠性得到有效保障。

焊接工作開展過程中需要使用多層多道焊的方法：一是多層多道焊的接頭需要錯開，每層焊道的高度需要大于4mm，小于5mm；二是每道每層之間需要全面清渣，嚴格檢查前層前道焊縫沒有裂痕等問題之后，難免會存在焊接不到位的位置，這就需要使用焊縫清理根部，運用清根劑對根部進行焊縫清根，利用磨光機對滲碳層徹底清理，一直到零件表面顯出金屬光澤，做好清根工作以后，還需要使打磨后的深度保持一致性。氣刨工藝參數表見表1。

表1 焊接方法及其工藝參數

表2 氣刨工藝參數表

焊接工作做好以后，還需要打磨工整焊縫，焊縫的高度不得超過0.8mm。焊接之后的打磨要求是焊縫的打磨方向與焊縫受力方向保持一致，殘余高度需要緩慢地過渡到原材料表層，過渡區域的焊縫邊緣盡量不出現咬邊的情況。

3 結論

總而言之，在跨度較大的市政橋梁工程施工過程中廣泛應用了鋼箱梁這種技術，鋼箱梁制作完成后，在其表層涂抹漆能夠規避因氧化造成的腐蝕，接著將其運送到施工現場，之后的卸載與運輸過程需要等到油漆晾干之后進行，挑選恰當的合攏段位置，安裝鋼箱梁梁段，挑選恰當的起重設備，合攏期間需要找準關鍵點，保障施工的安全性，期望通過該文的探究，可以為我國市政橋梁鋼箱梁梁段安裝技術的應用提供參考。

現如今，鋼結構橋梁的優點被很多人熟知，同時積極響應國家政策，鋼結構橋梁在日后橋梁建設中會占據較大的比例，交通運輸機構針對公路橋梁建設頒發了《交通運輸部有關推進公路鋼結構橋梁建設的引導意見》，鼓勵從事公路橋梁建設的有關建設單位在日后施工過程中使用鋼結構橋梁，并且隨著BIM技術的廣泛應用，橋梁施工技術向著信息化方向發展，從而全面提升橋梁建設的安全性、經濟性及耐久性。