淺談大縱坡小半徑曲線鋼箱梁防支座脫空設計及施工注意要點

劉普堯

（貴陽建筑勘察設計有限公司 貴陽 550081）

1 概述

貴陽市南明區五里沖片區市政路網建設工程中山中路改茶A匝道橋第二聯設計為（20+30+20）m連續鋼箱梁，本聯鋼箱梁平面第一跨和第二跨位于半徑為60m的圓曲線及緩和曲線上，第三跨位于直線上，橋梁縱坡7.735%，橫坡為單向2%。

箱梁中線處梁高1.7m，箱梁底板水平，通過左右腹板高度不同形成2%橫坡。箱梁頂板寬7.5m，底板寬5.5m，單箱雙室。箱梁橫向設置2個JQZ（Ⅱ）系列球形鋼支座，支座間距5.1m（見圖1、圖2）。

圖1 箱梁平面

圖2 箱梁斷面

改茶A匝道第二聯鋼箱梁采用工廠分段（全聯共分為5段）加工預制、運輸，采用大型吊車在橋位處分段吊裝就位后焊接成型。全聯鋼箱梁吊裝就位后發現部分支座出現不同程度的脫空，支座最大脫空高度25cm，橋面縱坡和橫坡有偏離原設計狀態的現象。

2 原因分析

由于箱梁平面處于小半徑曲線上，且縱坡7.735%，設計線位于箱梁中線，箱梁內、外弧長度與箱梁中線長度不一致，要達到線路的設計縱坡，箱梁曲線外側的縱坡應小于設計縱坡，曲線內側的縱坡應大于設計縱坡，箱梁需進行空間扭轉。設計雖然交代鋼箱梁各節段需在工廠內按梁體所在的實際道平、縱線型和橫坡放樣制造，但未將箱梁斷面加密給出各斷面的空間坐標，施工單位未按實際平、縱放樣，僅在水平狀態下進行制作，預制好的鋼箱梁不能實現空間扭轉，在拼裝成整體后各支座處的標高與按空間扭曲狀態確定的標高不一致，導致支座脫空。各支座實際脫空高度與理論計算應脫空高度基本一致。

由于箱梁梁長較長，支座脫空后，鋼箱梁在自重狀態發生彈性和非彈性扭曲，橋面縱坡和橫坡均偏離了原設計；支座脫空會改變結構的受力狀態，使鋼箱梁、支座和橋墩基礎實際的受力狀態偏離原設計狀態，為橋梁后期運營埋下安全隱患。因此必須對支座脫空及橋面縱、橫進行處理。

3 處理方案

第一步：通過4臺160t汽車吊將該聯鋼箱梁重新吊起，調整箱梁平面就位。鋼箱梁平面就位后臨時固定，限制平面。起吊過程中通過吊車承受的重量，確保4臺吊車同時起吊，吊點設置在各墩支點附近。

第二步：由專業支座更換班組在每個支撐位置附近設置液壓千斤頂，將本聯梁鋼箱梁完全受力于千斤頂上，安置千斤頂時將支座位置預留出來。箱梁完全受力于千斤頂后卸除汽車吊，根據各支座的脫空高度和橋梁縱、橫坡的情況，調整千斤頂高度，將箱梁外側頂高，通過箱梁剛體轉動使脫空較高的支座脫空高度降低，并適當調整橋梁縱、橫坡，使縱、橫坡達到可以接受的狀態。

調整過程隨時查看各千斤頂油表的讀數，使各支座處所受的支反力不要偏離設計支反力過多，確保鋼箱梁不致產生太大的內應力。

第三步：實際量測各支座脫空高度，加工支座墊高鋼板和鍥型鋼板（見圖 3）。

圖3 支座墊高示意圖

第四步：將鋼板焊接固定在支座上鋼板上，千斤頂油泵同時同步回油放下鋼箱梁就位。焊接鋼板墊高支座前應將每個千斤頂統一頂高2cm，便于鋼板的焊接固定。

第五步：檢查各支座均落實受力后固定支座，設置永久平面限位措施。

第六步：檢查橋梁縱坡和橫坡。由于本橋橋面鋪裝只有7cm厚的瀝青混凝土，對縱、橫坡不滿足要求或不在可接受范圍內的情況采取在現橋面鋼板上加焊鋼板的方法調整橋梁縱坡和橫坡。對于橋面調高高度超過5cm以上的采用鋼板焊接成空間格構進行加高。

4 設計和施工注意要點

（1）在大縱坡、小半徑曲線同時出現的情況下，不宜采用預制吊裝鋼箱梁，宜采用鋼筋混凝土箱梁。鋼箱梁在工廠加工預制時較難實現箱梁空間扭曲的狀態。

（2）在總體布跨設計時盡量減小跨徑，減小每聯的聯長。每聯長度越大，因箱梁加工時未實現空間扭曲的累積誤差越大，支座脫空高度也會越大。

（3）設計時除采用空間有限元計算軟件建立空間模型計算清楚箱梁內力及支反力的情況外，還應將箱梁的空間坐標關系加密斷面表達清楚，指導施工單位加工預制。

（4）施工單位加工預制前需復核箱梁的空間坐標關系，確認無誤后再進行下料加工、焊接。

（5）鋼箱梁的加工焊接應在工廠內準確的按道路縱坡、橫坡和平曲線模擬大樣，形成與實際一樣的平面、縱斷面預制拼裝平臺，確保箱梁預制節段尺寸完全符合實際道路線型。

（6）箱梁各節段預制加工好后應在工廠進行預拼，預拼無誤后運輸至工地現場進行吊裝拼接。

（7）為避免鋼箱梁的加工預制誤差及誤差累積造成支座可能出現的少量脫空，造成鋼箱梁的內力分布與設計偏離，建議采用可調高調平支座，鋼箱梁吊裝拼接成整體后通過支座調高來解決少量的支座脫空問題。

5 結束語

貴陽市南明區五里沖片區市政路網建設工程中山中路改茶A匝道橋鋼箱梁在吊裝就位后出現支座脫空現象，通過原因分析可知，加工單位未考慮到由于彎曲和縱坡影響，鋼箱梁結構的形狀應為空間扭曲形狀，只是按圖紙中的縱、橫剖面，在一個水平面內進行下料加工，最終導致箱梁實際形狀與設計不一致，即設計的螺旋式圓曲線被加工成平面圓曲線，是造成支座脫空的原因。根據支座脫空原因，提出支座脫空處理方案，對鋼箱梁結構進行整體旋轉和支座墊高，重新確定箱梁的空間狀態和支座標高，使各支座支反力達到設計容許值。施工中采取鋼箱梁整體同步頂升的施工技術使各支座落實。該工程已于2016年3月通過竣工驗收并通車運營。

本文提出的通過整體頂升、旋轉、墊高鋼箱梁重新確定箱梁空間坐標，使脫空支座落實的處理方法，可供類似工程借鑒，同時也給類似工程提出在設計和施工過程中需要特別注意的事項和要點。