波形鋼腹板連續(xù)剛構橋鋼腹板吊裝施工技術研究

付凱斌

（廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州511450）

0 引言

在20 世紀80 年代，法國首先設計并建造了以波形鋼腹板代替普通的混凝土箱梁腹板的新型組合結構橋梁——Cognac 橋。我國波形鋼腹板組合梁橋起步較晚，自2005 年建成第一座波形鋼腹板組合梁橋——江蘇淮安長征橋以來，目前已建和在建的波形鋼腹板橋梁達40 余座。隨著工程經驗的積累和設計技術的進步，波形鋼腹板組合梁已經開始向大跨、復雜橋型發(fā)展。雖然與傳統(tǒng)混凝土梁相比，波形鋼腹板梁具有自重輕、便于裝配施工、造價低、耐久性好、全壽命周期經濟效益高、低碳節(jié)能等優(yōu)點，但目前國內波形鋼腹板吊裝工藝仍不是很完善，本文依托工程實例施工，提出相應安裝控制措施，進一步完善波形鋼腹板吊裝，提升工藝的安全性、經濟性。

1 工程概況

依托九綿高速LJ20 標蜈蚣口特大橋鋼腹板吊裝施工進行研究。蜈蚣口特大橋全長311m，左右線橋孔設計為（75m+160m+75m）。主橋上部構造設計為波形鋼腹板連續(xù)剛構，采用單箱單室結構，箱梁頂板寬12.6m，底板寬7.5m，翼緣懸臂2.55m，翼緣端厚20cm，懸臂根部厚80cm，箱梁頂板厚30cm，墩頂局部加厚至130cm。箱梁跨中及邊跨現(xiàn)澆段梁高4.0m，橋墩與箱梁相接的根部斷面及墩頂0 號梁段高10.0m；箱梁底板厚從箱梁根部截面的120cm 漸變至跨中及邊跨支點截面的35cm 厚，箱梁梁高、底板厚度均按1.8 次拋物線。

2 波形鋼腹板體吊裝技術優(yōu)勢分析

2.1 吊裝方式靈活

波形鋼腹板的吊裝施工，其施工方式主要是靈活多變。在吊裝時，為了便于吊裝作業(yè)，必須先將梁箱結構拆分成塊體。吊裝完畢后，在工地上進行梁箱的組裝。裝配完畢后，根據(jù)工地的具體情況，進行合理的安排和運輸。該結構可以在任何時候進行拆裝，從而使梁箱的吊裝工作更加靈活。由此可見，在具體的施工過程中，吊裝施工是提高工程施工質量和安全的有效途徑。

2.2 提高施工的工作效率

提高施工效率是每一座橋梁工程的重要指標。針對波形鋼腹板梁箱，在其吊裝作業(yè)中，梁箱結構已完成了拆裝，所以在吊裝完畢后，可以直接在工地上進行組裝，從而有效地減少了施工進度，節(jié)省了大量的人力和物力。此外，梁箱的施工作業(yè)中，各種結構都以拼裝為主，大大提高了施工的方便，同時也有利于提高整體工程的工作效率。

2.3 對周邊環(huán)境影響不大

在建設過程中，如橋梁、公路等交通工程，往往會給周圍環(huán)境和人民的正常生活造成不良影響。而在波形鋼腹板的吊裝工程中，由于大部分的施工工序都是在吊裝過程中進行的，所以在實際的安裝和施工中，對周圍的環(huán)境影響比較小。另外，對建筑環(huán)境的保護也表現(xiàn)在梁箱體結構上，采用吊裝法后，梁箱在施工中不易發(fā)生碰撞，降低了梁箱結構在施工中的損壞，使整個施工環(huán)境更加安全、可靠[1]。

3 波形鋼腹板體吊裝技術施工工藝應用

3.1 吊裝施工工藝流程

在工程現(xiàn)場執(zhí)行吊裝施工任務時，對工程現(xiàn)場的地腳螺栓進行檢驗，通過后方可允許波形鋼腹板吊裝施工的構件和吊裝機械進場，并進入安裝階段。安裝時，首先安裝柱體和梁體，隨后進行支撐系桿的施工安裝；此后安裝其他零散構件，安裝完畢后將施工設備撤離現(xiàn)場。安裝柱體和梁體時需要按照順序進行，第一步是對接調整，此后依次安裝普通螺栓和高強度螺栓，安裝高強度螺栓前需要保證所有普通螺栓都已經固定。完成后依次對高強度螺栓進行初擰和終擰處理，保證柱體與梁體以及梁體之間的連接效果。

3.1.1 前期準備

在波形鋼腹板吊裝施工前期階段需要全面檢查基礎軸線、位移偏差、錨栓間距等多項指標參數(shù)，確定各項參數(shù)符合吊裝施工標準后辦理交接手續(xù)。如果在前期檢查階段發(fā)現(xiàn)存在偏差，則應當立即解決偏差現(xiàn)象，方可開展吊裝施工工作。另外，對制作的構件進行檢查，避免出現(xiàn)構件偏差超過規(guī)定范圍的情況。

前期準備階段要做好波形鋼腹板吊裝構件的準備工作，根據(jù)波形鋼腹板吊裝施工要求準備現(xiàn)場資料，包括吊裝施工過程中使用的吊車、吊索、電焊機等設備。吊裝施工過程中需要設置標高，還應當準備鐵墊片和鋼楔；另外要注意控制點定位，通過三維模型測量控制點。

3.1.2 吊裝機械和鋼絲繩的選擇

波形鋼腹板吊裝施工機械的選擇，需要考慮施工場地以及建筑波形鋼腹板特征。常見的吊裝機械包括汽車式起重機和吊車，汽車式起重機噸位更大，可完成鋼立柱、鋼梁的吊裝任務；吊車噸位較小，承擔其他構件以及系桿的吊裝任務。與此同時，考慮到吊裝機械對地面承重的影響，必要情況下可采取地面硬化處理方式，避免吊裝施工可能帶來的地面塌陷影響。鋼絲繩的選擇需要考慮到抗拉強度、直徑、安全系數(shù)等指標，符合吊裝施工承重要求。

3.2 波形鋼腹板安裝準備

在波形鋼腹板吊裝過程中，合理選擇吊裝設備，確保設備能夠滿足構件吊裝要求，有效地實現(xiàn)預期建設目標，提前消除施工安全隱患。因此，施工單位及技術人員應充分重視設備的選擇，明確設備選擇在波形鋼腹板吊裝中的重要性。如果選用的設備規(guī)模較大，將增加企業(yè)的施工成本，則不符合工程項目經濟性原則。如果選用的設備規(guī)模偏小，在吊裝過程中很容易出現(xiàn)設備倒塌、力量不足等問題。為保證吊裝質量，工作人員應根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況合理選擇設備，既要滿足工程吊裝要求，又要避免資金浪費。塔吊是目前使用最多的吊裝設備，在選擇塔吊類型時，應綜合考慮施工范圍、構件吊裝范圍、塔吊臂長等因素，使構件堆放在塔吊吊臂范圍內，避免影響施工現(xiàn)場交通。在波形鋼腹板構件吊裝過程中，必須有專門的指揮人員統(tǒng)籌管理吊裝過程，并保證施工人員、管理人員和設備操作人員之間的無障礙溝通。準確定位波形鋼腹板的安裝中線位置以及控制點的位置，由設計安裝高程和實測高程確定安裝高度，控制點位置一般為混凝土節(jié)段劃分線處。

臨時支撐包括放置波形鋼腹板的臨時支撐架和臨時固定波腹板穩(wěn)固支架，如圖1、2 所示。臨時支撐架高度為依據(jù)安裝高程和實測控制點高程確定的安裝高度。它可用角鋼按照安裝高度提前備料，吊放在墩頂，現(xiàn)場焊接成“門”形，垂直于波形鋼腹板中心線放置，高度略低于安裝高度，方便于波腹板定位調整。固定波形鋼腹板穩(wěn)固支架采用角鋼或鋼管，用角鋼或鋼管臨時連接在鋼模板支架上，待底板混凝土澆筑完成強度達到要求之后即可拆除[2]。

圖1 波形鋼腹板0#塊底部臨時支撐架示意圖

圖2 波形鋼腹板穩(wěn)固支架示意圖

3.3 波形鋼腹板整體吊裝

對于超大構件吊裝，應根據(jù)構件尺寸和重量合理布置吊點。為了避免吊點受力集中應力過大，吊裝過程經常通過增加吊點數(shù)量的方式來降低吊點的局部應力，保證吊裝構件的變形量在合理范圍內。隨著吊點的增加還應解決好吊點鋼絲繩均衡受力措施。吊耳一般選擇四點或者八點吊裝，常規(guī)一般選擇四點吊裝，可做到鋼絲繩均衡受力。若采用八點吊裝，應解決好鋼絲繩均衡受力問題，采用相鄰吊點纏繞一根鋼絲繩的方法。對于設計的吊耳應進行受力分析，確保吊耳的強度和剛度滿足要求，根據(jù)計算分析吊耳承受55t 荷載時，吊耳單元最大的應力為91.6439N/mm2，低于規(guī)范限值324.5N/mm2，焊縫處對應的變形最大值為0.133mm。解決鋼絲繩均衡受力的措施也可采用扁擔梁或滑輪組。

3.4 懸臂澆筑節(jié)段波形鋼腹板安裝

在頂板混凝土澆筑后（強度達到85% 以上）掛籃前移，但頂板模板保持不動，采用塔吊將待裝波形鋼腹板起吊到0 號塊橋面位置，再使用小車將波形板（最大高度6.4m）運送到掛籃尾部，掛籃的起升機構將待安裝腹板安裝到位，與前節(jié)腹板相連，掛籃結構如圖3 所示。

3.5 合龍段波形鋼腹板安裝

掛籃施工中，在合龍前兩個塊段測量合龍段兩側鋼腹板的里程和高程，并及時調整兩側鋼腹板的位置，確定合龍段鋼腹板及鋼底板長度，通知生產中心按照既定尺寸加工合龍段波形鋼腹板。懸臂段混凝土澆筑完成后，開始吊裝合龍段波形鋼腹板，安裝方法同懸臂澆筑節(jié)段，合龍段兩側一端掛籃拆除另一端掛籃走行。

4 波形鋼腹板連續(xù)剛構橋鋼腹板吊裝施工控制措施

鋼腹板施工前采用BIM 技術合理規(guī)劃節(jié)段，加工過程中采用高精度調位系統(tǒng)，快速定位后采用數(shù)控加工設備，應用自動埋弧焊車焊接鋼板，減小各節(jié)段加工誤差，保證鋼腹板各模塊加工精度。鋼腹板吊裝施工采用預制組件搭設支架，支架基礎壓實后直接將預制條形基礎、標準節(jié)支柱、調節(jié)塊、腹桿連接件進行組裝，大大減少了支架安裝時間和工人作業(yè)強度；鋼腹板高程采用數(shù)控調節(jié)支座控制，安裝精度高，定位一次成型，施工速度快。優(yōu)化焊接工藝，鋼腹板整體焊接順序從中間向四周進行，使焊縫由中間向外依次收縮，有效控制變形；嚴格監(jiān)控焊接施工過程中環(huán)境溫度變化，減小鋼材焊接時結構內力、外部約束和環(huán)境因素的不對稱影響，避免焊縫周邊金屬熱影響區(qū)的力學性能發(fā)生變化，焊后溫度冷卻快慢不一，導致焊縫產生收縮變形，造成接縫處波浪起伏，影響橋梁線形。波形鋼腹板連續(xù)剛構橋鋼腹板在吊裝的時候，要先使相關的工作人員熟悉一下圖紙，以便更好地理解和掌握技術的準確性。在吊裝之前，要對機器的性能進行檢查，確保其正常使用，而對于部件的吊裝，則采用雙機抬吊，這樣可以根據(jù)實際情況，將鋼索的長度保持一致，從而降低構件在承受壓力時的扭曲變形。

5 結語

該工程采用波形鋼腹板替代傳統(tǒng)混凝土腹板，安裝完成后立即開始受力，減少了腹板混凝土施工時所需的養(yǎng)護時間，大大加快了施工進度。較一般的混凝土、預應力混凝土結構輕巧，降低了橋梁下部工程造價。其主要承重構件為波形鋼腹板，較混凝土的下?lián)细。瑯蛄汗S化程度提高，減少了混凝土用量，有利于環(huán)境保護，體現(xiàn)了“綠色公路”的施工理念。國內波形鋼腹板組合梁橋起步較晚，波形鋼腹板作為國內一種較為新型的施工材料，擁有廣闊的市場前景，施工過程中需要不斷進行經驗積累及總結，在大跨、復雜橋型中形成一個成熟、完整、安全度高、成本經濟的波形鋼腹板施工工藝，對我國橋梁技術的創(chuàng)新和技術進步，以及取得綜合的經濟效益和社會效益具有很大的實際意義。