低溫環(huán)境下鋼箱梁橋吊裝施工技術(shù)研究

周志強(qiáng)，劉凡武

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810000）

鋼箱橋梁主要由底板、頂板以及腹板三部分組成，各個(gè)結(jié)構(gòu)通過焊接技術(shù)連接在一起，特別適用于大跨度橋梁項(xiàng)目中。同時(shí)，鋼箱橋梁中所使用到的鋼材量比較少，因此鋼箱橋梁還具有制作成本和施工成本低的優(yōu)點(diǎn)。雖然鋼箱橋梁具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，并且在橋梁建筑領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，但是，由于其體積比較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在其安裝施工方面具有較高的難度，尤其是在低溫環(huán)境中。低溫環(huán)境會(huì)對鋼箱橋梁中的鋼材造成一定影響，部分橋梁參數(shù)會(huì)受到低溫影響而發(fā)生變化，從而導(dǎo)致低溫環(huán)境下鋼箱橋梁安裝施工比較困難。目前，橋梁安裝主要采取的是吊裝施工形式，原有的鋼箱橋梁吊裝施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中受到環(huán)境因素的影響導(dǎo)致具有較大的安裝誤差，已經(jīng)無法滿足低溫環(huán)境下鋼箱梁橋吊裝施工需求，為此提出低溫環(huán)境下鋼箱梁橋吊裝施工技術(shù)研究。

1 低溫環(huán)境下鋼箱梁橋吊裝施工技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 現(xiàn)場組裝

考慮到鋼箱橋梁體積較大，在實(shí)際吊裝施工中不利于運(yùn)輸，因此采用單箱室分別制作的方式，將鋼箱橋梁分解成若干個(gè)單箱室，將其運(yùn)輸?shù)降跹b施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場組裝。每個(gè)單箱室長度在20～25m范圍內(nèi)，沿著鋼箱橋梁縱向劃分為五個(gè)長度一致的節(jié)段，利用運(yùn)輸設(shè)備將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，運(yùn)輸過程中需要注意進(jìn)行避免顛簸，降低運(yùn)輸對鋼箱橋梁單箱室的損壞程度。在現(xiàn)場組裝時(shí)，要在現(xiàn)場設(shè)置臨時(shí)支撐點(diǎn)，將每個(gè)單箱室依靠在臨時(shí)支撐點(diǎn)處。再利用全站儀和水平儀對鋼箱橋梁的梁段中心線進(jìn)行測量，根據(jù)全站儀和水平儀測量到的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)鋼箱橋梁梁段的四角高程，保證在鋼箱橋梁組裝過程中可以滿足精度要求。同時(shí)，該方法也可以避免在低溫環(huán)境下作業(yè)時(shí)，由于天氣原因造成的組裝焊接誤差較大的問題。最后，待所有單箱室的橋段布置到指定位置后，利用焊接技術(shù)將各個(gè)單箱室的橋段進(jìn)行焊接，以此完成鋼箱橋梁吊裝施工現(xiàn)場組裝。

1.2 吊點(diǎn)布置

在完成鋼箱橋梁現(xiàn)場組裝后，考慮到低溫環(huán)境對橋梁吊裝施工的影響，以及鋼箱橋梁吊裝施工實(shí)際情況，開展吊點(diǎn)布置施工作業(yè)。鋼箱橋梁吊裝吊點(diǎn)數(shù)量設(shè)定在10～12個(gè)范圍內(nèi)，保證每個(gè)單箱室都可以分布到兩個(gè)吊點(diǎn)，這樣可以保證低溫環(huán)境下鋼箱橋梁吊裝穩(wěn)定的效果。每個(gè)吊點(diǎn)的橫向和縱向之間的間距至少要保持在15.5m,吊點(diǎn)設(shè)置方式選擇焊接作業(yè)方式，吊點(diǎn)布置在鋼箱橋梁單箱室腹板與隔板交接區(qū)域處。除此之外，吊裝所需要使用的吊耳材料為I5695鋼材，這類鋼材硬度較高，焊接性能良好。吊耳的厚度設(shè)定為40～45mm內(nèi)，具體數(shù)值需要根據(jù)鋼箱橋梁吊裝施工實(shí)際情況而定。為了保證吊耳的性能，其焊接長度需要達(dá)到550mm,采用全熔透焊接技術(shù)焊接。

1.3 吊裝作業(yè)

布置完吊點(diǎn)后，開展鋼箱橋梁吊裝施工作業(yè)，其作業(yè)過程如下。

首先，將鋼絲繩穿到鋼箱吊耳內(nèi)，為了避免在低溫化解下鋼箱橋梁吊裝施工過程中鋼絲繩發(fā)生斷裂，鋼絲繩的接頭采用插接方式連接，并且鋼絲繩的接頭直徑為鋼絲繩的三倍。在連接過程中，需要鋼絲繩沿著相同方向彎折。然后，將鋼絲繩的另一端連接到起重機(jī)上，利用起重機(jī)將鋼箱橋梁吊起，進(jìn)行試吊。由于鋼箱橋梁體積和體重較大，本次所使用的起重機(jī)為上海KOIG公司生產(chǎn)的GUUG/56514SD型號起重機(jī)。開啟起重機(jī)令起重機(jī)將鋼箱橋梁緩緩吊起，待鋼箱橋梁與地面距離1.5m高度時(shí)停止吊裝，此時(shí)，令施工人員檢查吊裝情況，其中包括鋼絲繩狀態(tài)、起重機(jī)支腿的穩(wěn)定性等。待檢查一定正常后方可繼續(xù)吊裝，起重機(jī)吊裝速度不宜超過2.56m/min，將鋼箱橋梁吊裝到墩頂上方1.5～2.5m時(shí)停止吊裝。此時(shí)，令現(xiàn)場指揮人員調(diào)整下轉(zhuǎn)臂，令轉(zhuǎn)臂處于勻速旋轉(zhuǎn)模式，這樣可以避免鋼箱橋梁在吊裝過程中發(fā)生碰撞。轉(zhuǎn)臂將鋼箱橋梁旋轉(zhuǎn)到指定位置后，將鋼箱橋梁緩慢落下，當(dāng)鋼箱橋梁與墩頂之間的距離為200mm時(shí)，停止下落。低溫環(huán)境下鋼箱橋梁吊裝施工技術(shù)參數(shù)要比正常情況下參數(shù)小0.1%,按照該比例將鋼箱橋梁吊裝位置再次進(jìn)行檢查一遍，待精確定位后再將鋼箱橋梁下落，下落到墩頂后立即錨固。最后將鋼箱橋梁上的鋼絲繩進(jìn)行拆除，以此完成低溫環(huán)境下鋼箱橋梁吊裝施工。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

實(shí)驗(yàn)以某鋼箱橋梁為實(shí)驗(yàn)對象，該鋼箱橋梁主跨55m，單幅寬度為15.5m，該項(xiàng)目施工時(shí)間在11～12月期間，該期間平均溫度為4～5℃，屬于低溫環(huán)境，實(shí)驗(yàn)利用此次設(shè)計(jì)技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)對該鋼箱橋梁進(jìn)行吊裝施工。實(shí)驗(yàn)中將該鋼箱橋梁分成了6個(gè)單箱室，分別標(biāo)號為1、2、3、4、5、6，其中最重的單箱室為4號和5號，重量為15t。實(shí)驗(yàn)中起重機(jī)自重約450t，吊裝時(shí)對地面帶來的壓力為5624.25kN，履帶對地面積為35.14m2。實(shí)驗(yàn)利用全站儀和水平儀測量吊裝后各個(gè)箱體的吊裝數(shù)據(jù)，將其與施工圖紙中數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，利用JG軟件計(jì)算出兩種技術(shù)吊裝誤差，將其作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對兩種吊裝施工技術(shù)進(jìn)行對比分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，設(shè)計(jì)技術(shù)吊裝誤差小于傳統(tǒng)技術(shù)，最高為0.361mm，可以滿足低溫環(huán)境下鋼箱橋梁吊裝施工技術(shù)精度需求，更適用于低溫環(huán)境下鋼箱橋梁吊裝施工。

表1 兩種技術(shù)吊裝誤差對比（mm）

3 結(jié)語

本文考慮到低溫環(huán)境對鋼箱橋梁吊裝施工的影響，設(shè)計(jì)了一套新的鋼箱橋梁吊裝施工技術(shù)，極大地降低了低溫環(huán)境下鋼箱橋梁吊裝施工難度，同時(shí)，也有助于提高鋼箱橋梁吊裝施工質(zhì)量，保證了鋼箱橋梁可以發(fā)揮出其應(yīng)有的力學(xué)性能，為低溫環(huán)境下鋼箱橋梁吊裝施工提供參考。由于個(gè)人能力和經(jīng)驗(yàn)有限，提出的低溫環(huán)境下鋼箱橋梁吊裝施工技術(shù)在效率和精度方面仍有待進(jìn)一步改善和提高，今后會(huì)圍繞鋼箱橋梁吊裝施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究。