城市鋼箱梁吊裝施工單元分塊技術(shù)分析

邱雪松 中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司

1 工程簡介

資陽臨空項(xiàng)目跨縱三路主線橋上跨縱三路，鋼箱梁位于2#～5#墩之間，全長110m，跨徑布置（30+50+30）m。鋼箱梁分左右幅設(shè)置，單幅橋?qū)?0.49m，橫斷面采用帶挑臂的單箱三室結(jié)構(gòu)，梁高2.0m，頂、底板采用正交異形板整體式構(gòu)造。

2 施工方案選擇

鋼箱梁橋下為新建道路，無交通干擾，橋墩高度小現(xiàn)場施工條件好，因此采用分塊吊裝拼裝法進(jìn)行施工，即在車間內(nèi)進(jìn)行單元分塊預(yù)制，現(xiàn)場搭設(shè)支架，汽車運(yùn)輸至橋位，利用吊裝設(shè)備將各單元吊至支架上，最后焊接成整體。

支架法的支架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算簡單，能保證橋梁設(shè)計的幾何形狀、尺寸、坡度，且經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯，是廣泛采用的施工方法。

3 單元分塊原則

鋼箱梁單元分塊是影響施工組織和質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因此選擇合理的單元分塊方案十分重要。常用的單元分塊方案有三種：橫向分塊、縱向分塊、縱橫向混合式分塊，其特點(diǎn)如表1。

通過以上方案對比可得知，僅從橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和斷面形式出發(fā)，可以預(yù)判基本方案，但是實(shí)際情況要復(fù)雜的多，還應(yīng)考慮的分塊原則有：制造條件、運(yùn)輸要求、設(shè)備吊裝能力，現(xiàn)場工作難度及工作量。

4 單元分塊技術(shù)分析

4.1 縱向結(jié)構(gòu)受力分析

因現(xiàn)場焊接作業(yè)條件與車間內(nèi)焊接作業(yè)存在差距，應(yīng)將縱向分段位置設(shè)置在彎矩較小斷面處，采用midas civil軟件對（30+50+30）m鋼箱梁工況受力分析如下圖。

圖1 鋼箱梁縱向受力分析圖

表1 鋼箱梁單元分塊方案特點(diǎn)表

通過分析得知，結(jié)構(gòu)彎矩為“0”節(jié)點(diǎn)有4處，分別為邊跨距中墩2/3處、中跨距中墩1/7處，按從左至右分別是20m、38m、72m、90m斷面處。

4.2 運(yùn)輸車輛限寬、限高、限重分析

根據(jù)交通部《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》：車貨總高度從地面算起超過4m，總寬度超過2.55m，總長度超過18.1m，均是超限運(yùn)輸車輛。限重規(guī)定如下：四軸貨車車貨總質(zhì)量超過31t；五軸汽車車貨總質(zhì)量超過43t；六軸及六軸以上汽車車貨總質(zhì)量超過49t。

《管理規(guī)定》又明確：載運(yùn)不可解體物品的超限運(yùn)輸車輛，應(yīng)當(dāng)依法辦理有關(guān)許可手續(xù)，采取有效措施后，按照指定的時間、路線、速度行駛公路。因此，鋼箱梁單元分塊尺寸、重量受路況影響各異，經(jīng)報批許可后超限限制影響小。

4.3 吊裝設(shè)備分析

鋼箱梁單元塊現(xiàn)場吊裝一般采用履帶吊，其具有起重量大，可吊重行走、穩(wěn)定性好、路面要求低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是拆裝麻煩、靈活性差、行駛速度慢、油耗高。近年來，我國大型吊裝設(shè)備發(fā)展迅速,全國有7家企業(yè)可制造1000t以上履帶吊，徐工集團(tuán)最大可生產(chǎn)4000t級履帶吊，所以吊裝設(shè)備對單元分塊的影響可以通過經(jīng)濟(jì)性和現(xiàn)場條件合理進(jìn)行選擇。

4.4 穩(wěn)定性分析

鋼箱梁作為高強(qiáng)薄壁結(jié)構(gòu)，不僅要考慮結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，還要考慮組成構(gòu)件單元的翹曲穩(wěn)定，鋼箱梁整體抗曲屈能力要優(yōu)于構(gòu)件單元的屈曲能力。為減少焊接扭曲變形的影響，一般對稱分塊，導(dǎo)致單元塊不可避免出現(xiàn)“[”形結(jié)構(gòu)，分塊時要充分考慮頂?shù)装宓膽姨魧挾葘卧€(wěn)定性的影響。

5 采用的分塊方案

5.1 鋼箱梁分段分塊方案

根據(jù)施工工況及運(yùn)輸?shù)缆仿窙r，將跨縱三路主線橋（30+50+30）m鋼箱梁縱向分為5個節(jié)段，橫向分為6個塊段，分塊如圖2。

圖2 縱、橫向分塊示意圖

5.2 運(yùn)輸設(shè)備選擇

根據(jù)上述分塊方案，單元最大尺寸為：長22.75m、寬4.208m、高2.0m，最大重量62.4t，選擇6軸平板掛車，其發(fā)動機(jī)功率：520馬力，牽引質(zhì)量：120t，板車尺寸：17.5m×3.0mm×0.8m。

運(yùn)輸重量驗(yàn)算：車輛自重20t，車輛+貨物最大重量合計82.4t，小于發(fā)動機(jī)動力，滿足荷載要求。

運(yùn)輸空間驗(yàn)算：單元最大長度22.75m，懸挑5.25m，計算單元重心仍然位于板車內(nèi)；最大寬度4.208m，左右超寬0.7m，通過向申請交管部門，可上路運(yùn)輸。

5.3 吊裝設(shè)備選擇

計算得出單元塊最大重量為62.4t，選擇XGC260t履帶吊，機(jī)械參數(shù)：主臂30m，回轉(zhuǎn)半徑12m，額定起重為120t。

吊裝驗(yàn)算：額定起重120t≥63t×1.2（動載荷系數(shù)）+3t（索具）=78.6t，滿足JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝安全技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求。

6 結(jié)束語

受日趨嚴(yán)重的環(huán)保形勢影響，裝配式施工的城市鋼橋比重會越來越大，分塊吊裝作為一種成熟工藝，具有廣闊的應(yīng)用及發(fā)展前景。未來鋼橋的施工，會不斷朝著模塊化、通用化趨勢上發(fā)展。本文結(jié)合工程實(shí)例，對鋼箱梁單元分塊進(jìn)行了探討，通過實(shí)踐運(yùn)用，取得了良好的效果。