上跨鐵路匝道橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)

摘要：匝道橋是上跨鐵路與地面道路的連接通道，為保證高架橋行車的安全性，設(shè)計(jì)上跨鐵路匝道橋鋼箱梁吊裝施工方案。結(jié)合實(shí)際工程，設(shè)計(jì)施工方案，在分段廠內(nèi)對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)處理，檢查原材料質(zhì)量，防止不合格產(chǎn)品進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。采用子項(xiàng)制作的方法，結(jié)合“鋼板→板單元→塊體→橋面板分段”的整體思路，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行分段加工。將加工完成的鋼箱梁涂裝與運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)置鋼箱梁臨時(shí)支墩，進(jìn)行跨鐵路鋼箱梁實(shí)際吊裝工作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該施工方法下的各部位應(yīng)力值均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

關(guān)鍵詞：上跨鐵路橋；匝道橋；鋼箱梁；吊裝施工技術(shù)

0" "引言

為改善城市內(nèi)的交通環(huán)境，各地方政府在城市內(nèi)部不斷建設(shè)高架立交橋。在進(jìn)入立交橋時(shí)，車輛通常會(huì)經(jīng)過一道匝道橋。匝道橋是路面道路和高空道路的連接設(shè)施，其施工難度往往較大[1]。為保證橋梁的安全性，需要嚴(yán)格把控施工質(zhì)量，使其具備較大的抗扭剛度，并盡量簡(jiǎn)化施工程序，防止工程錯(cuò)誤。本文以某工程作為實(shí)例，對(duì)上跨鐵路匝道橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)進(jìn)行分析。

1" "工程概況

大連市光明路延伸工程三標(biāo)段立交橋，主要由主線橋、A匝道橋和D匝道橋三部分組成。其中，主線橋位于直線上，道路中心線與鐵路中線的交角為75.6°，叉點(diǎn)鐵路里程為沈大線K21+413.0；孔跨布置為（1～20.782）m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁+（2～45）m 預(yù)應(yīng)力混凝土 T 構(gòu)，橋長(zhǎng) 110.782m，橋全寬 21.5m。

A匝道橋位于半徑為398.8m圓曲線上，匝道橋的中線部位與交叉點(diǎn)被標(biāo)記為沈大線K21+436.2，兩條線段的交角處角度為62.6°，孔跨布置為（29.8+34+32）m連續(xù)鋼箱梁，橋長(zhǎng)95.8m，該匝道橋的平均寬度約為9.0m[2]。

D匝道橋主要位于橋面的圓曲線上，其半徑約為150m。橋面的中線部位與交叉點(diǎn)被標(biāo)記為沈大線K21+326.8，兩條線段的交角處角度為45.9°，孔跨布置為（25+35+24）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+（24+36.863+29）m連續(xù)鋼箱梁，橋全長(zhǎng)175.363m，橋面全寬9.92m。兩端匝道全部使用吊裝施工。

2" "施工方案設(shè)計(jì)

2.1" " 分段廠內(nèi)鋼箱梁制作

2.1.1" "選材與下料

在制作鋼箱梁時(shí)，第一步是檢驗(yàn)最初的鋼板材料是否符合標(biāo)準(zhǔn)，只有鋼板復(fù)驗(yàn)合格后，才可以將其投入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。選定合格的鋼材料之后，就可以進(jìn)行下料。分別記錄鋼板的材質(zhì)和批號(hào)，對(duì)鋼板進(jìn)行標(biāo)記，然后使用滾板機(jī)壓平，在露天場(chǎng)地制作的桿件需要噴涂車間底漆。

2.1.2" "分段加工

鋼箱梁的分段加工流程如圖1所示。

在加工過程中，需要嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量，如果原材料不合格，則需要將其列為不合格產(chǎn)品，進(jìn)入控制程序，將其銷毀，絕不能令不合格的鋼箱梁產(chǎn)品進(jìn)入橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)。

在分段廠內(nèi)，采用子項(xiàng)制作的方法制作鋼箱梁。鋼箱梁一般可以分為底板單元、腹板單元、橫隔板單元等幾個(gè)部位[3]。在制作頂?shù)装寤蛘吒拱鍟r(shí)，鋼板需要經(jīng)過輥板處理，使用CAD編程并編輯樣本圖案，將數(shù)控切割機(jī)作為火焰精密切割的工具。在制作鋼箱梁的面板部位時(shí)，需要嚴(yán)格檢查面板的各項(xiàng)指標(biāo)。在制作橫隔板時(shí)，則需要在下料時(shí)預(yù)留一部分裕量，在門式切割機(jī)以及火焰的精密切割輔助下，得到完整的材料，通過組裝平臺(tái)，進(jìn)行隔板單元的安裝。

在安裝過程中，需要使用手工電弧焊進(jìn)行嚴(yán)密焊接，將橫隔板、加筋肋和人孔圈的所有焊縫全部焊接完畢，并按照規(guī)定對(duì)其進(jìn)行檢查。各鋼箱梁分段的規(guī)格尺寸較大，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，根據(jù)鋼箱梁分段自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需要采用“鋼板→板單元→塊體→橋面板分段”的整體思路進(jìn)行加工制作。

根據(jù)圖紙要求可知，斜腹板受平曲線、豎曲線及自身外形的影響，整體的斜腹板為雙曲板，放樣、下料、壓型和安裝精度制作的最大難點(diǎn)，傳統(tǒng)以直代曲的方案嚴(yán)重影響表面成型質(zhì)量，根據(jù)其成形的特點(diǎn)，采取以下方式來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。

放樣展開采用CATIA與AutoCAD相結(jié)合的方式，首先在CATIA軟件中通過平曲線和豎曲線的擬合，生成橋梁道路中心線的空間曲線，然后根據(jù)橋梁截面特性建立完整的三維模型，使用CATIA軟件將斜腹板展開并導(dǎo)入CAD軟件中進(jìn)行調(diào)整。

下料采用數(shù)控切割，提前對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，保證切割形狀與理論尺寸相符。壓型前在板上劃折圓的邊界線，然后使用卷板機(jī)對(duì)斜腹板外形進(jìn)行處理。安裝時(shí)以隔板為內(nèi)胎，以臨時(shí)胎架為外胎，對(duì)斜腹板的形狀進(jìn)行修正。通過采用我部長(zhǎng)期橋梁施工總結(jié)出來的“二次壓型+火工彎板”工法，使斜腹板的外形與檢查樣板之間的間隙≤2mm[4]。

在分段涂裝與運(yùn)輸過程中，包裹好鋼箱梁各個(gè)結(jié)構(gòu)件，使用軟泡沫和硬紙殼在包裹的外層包扎，防止外層漆膜被刮蹭。鋼箱梁具有分段的特性，可以使用平板車進(jìn)行分段運(yùn)輸，各個(gè)分段與車體之間的接觸部位需要鋪墊一層草墊，以免鋼箱梁油漆受損。成品件擺放位置的安全性需要重點(diǎn)關(guān)注，如果運(yùn)輸車輛的車速不平穩(wěn)，可能引起成品件垮塌。一旦出現(xiàn)漆膜損壞現(xiàn)象，應(yīng)立即對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)涂。

2.2" " 鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)支墩

在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置鋼箱梁臨時(shí)支墩，支墩底部需采用厚度700mm的C40素混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)預(yù)埋地腳螺栓，將支墩與混凝土基礎(chǔ)連接，設(shè)置加強(qiáng)鋼筋混凝土防撞墩。臨時(shí)支墩由300mm×300mm×2000mm的框架式貝雷柱組成，貝雷柱的主材為4根角鋼組成的格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件。支墩與地面接觸的一端以及各節(jié)段間連接部位焊接邊長(zhǎng)度不小于500mm的方法蘭，使用螺栓連接或焊接。各處角焊縫的焊腳高度不小于0.7倍的板厚，板厚取兩者中較薄者。

支墩與地面接觸的一端焊接邊長(zhǎng)不小于500mm的方法蘭，豎向的兩貝雷梁之間需使用螺栓連接或焊接。各鋼箱梁支墩之間使用角鋼將四邊和中心連接，其中豎直方向每隔600mm設(shè)置一層連接。混凝土防撞墩上方設(shè)置貝雷梁，貝雷梁之間采用角鋼連接。

在安裝現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)支墩時(shí)，應(yīng)盡量保證測(cè)量線劃分的準(zhǔn)確性，計(jì)算匝道橋表面在該測(cè)量點(diǎn)處的標(biāo)高，根據(jù)匝道橋中心點(diǎn)的高度，換算出鋼箱梁底部在匝道橋上方的位置。調(diào)整吊裝施工作業(yè)過程中的工字鋼高度值，在支撐鋼桁架的中心構(gòu)件上標(biāo)記吊梁區(qū)域坐標(biāo)。此時(shí)需要保證支墩各構(gòu)件材料不會(huì)出現(xiàn)損傷或者斷裂等現(xiàn)象，尤其是在起吊時(shí)，不得因任何意外發(fā)生扭曲或損壞。

豎直安裝鋼箱梁的柱體，在保證支墩連桿穩(wěn)固的同時(shí)，各支點(diǎn)間要嚴(yán)密接觸，不留縫隙。匝道橋的地基部位需要經(jīng)過夯實(shí)處理，直至其承載力大于等于20t/m2為止。在鋼箱梁系統(tǒng)內(nèi)，所有原材料都需要經(jīng)過事前檢查，保證材料沒有損傷，一旦出現(xiàn)任何不合格的情況，則需要立刻校正。駁接口應(yīng)在保證駁接截面大于原材料截面的前提下，盡量增大外部使用面積，同時(shí)去除無法矯正的部分。

2.3" " 跨鐵路鋼箱梁吊裝

在上跨鐵路匝道橋鋼箱梁吊裝過程中，根據(jù)實(shí)際測(cè)量情況，測(cè)算鋼箱梁的標(biāo)高和軸線，并對(duì)其進(jìn)行分段處理。在匝道橋底部的地樣線上做好標(biāo)記，找出臨時(shí)支架的安裝位置。設(shè)置起重機(jī)的吊裝時(shí)間，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)場(chǎng)組裝并試車。建立圍擋機(jī)制，布置吊裝施工作業(yè)的警示牌。施工現(xiàn)場(chǎng)工作的監(jiān)管人員和施工人員均需到位，非施工作業(yè)人員在施工之前要撤離施工現(xiàn)場(chǎng)[5]。確保主要施工工具到位，完成腳手架鋪設(shè)。在即將安裝的鋼箱梁上拉設(shè)纜風(fēng)繩，待鋼箱梁吊裝完成后，再將纜風(fēng)繩拆除倒運(yùn)至其他需要安裝的鋼箱梁上。

現(xiàn)有的吊裝施工技術(shù)會(huì)影響到車輛行走、吊車組裝或者吊運(yùn)等工作，因此需要預(yù)先夯實(shí)匝道橋的路面。先對(duì)鋼箱梁的地基處進(jìn)行承載力的測(cè)試，其至少需要達(dá)到起重機(jī)行走、起重要求。提前在周邊的施工區(qū)域設(shè)立安全標(biāo)識(shí)，并安排好專人職守，防止非作業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。

3" "吊裝施工效果測(cè)試

3.1" " 測(cè)點(diǎn)布置

在該吊裝施工實(shí)驗(yàn)中，使用XHX-115型振弦式混凝土埋入式應(yīng)變計(jì)作為測(cè)量?jī)x器。在布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，需要對(duì)橋梁施工進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，選擇結(jié)構(gòu)所受應(yīng)力影響較大的區(qū)域，布設(shè)應(yīng)變計(jì)，并增大應(yīng)變計(jì)收集數(shù)據(jù)的信號(hào)強(qiáng)度，保證應(yīng)變變化規(guī)律。在應(yīng)變計(jì)埋入之后，應(yīng)做好對(duì)其前端進(jìn)行保護(hù)，防止混凝土進(jìn)入應(yīng)變計(jì)內(nèi)部，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤。同時(shí)需要確保采集到的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)保存，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)漏的情況。在埋設(shè)應(yīng)變計(jì)之前的24h內(nèi)，應(yīng)變計(jì)都會(huì)特別敏感，因此需要盡量避免對(duì)其進(jìn)行觸碰。

3.2" " 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

獲取頂板位置、底板位置、斜腹板位置以及頂板位置的應(yīng)力測(cè)量值，并與規(guī)定值進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試結(jié)（轉(zhuǎn)下頁）（接上頁）果如表1所示。

結(jié)合表1中的數(shù)據(jù)可知，頂板和底板的縱向正應(yīng)力和橫向正應(yīng)力規(guī)定最小值為-22.68 MPa，最大值為3.05MPa，將實(shí)際測(cè)量值與其進(jìn)行對(duì)比，均在規(guī)定范圍之內(nèi)。斜腹板的規(guī)定值需要≤1.325MPa，表1中，斜腹板主拉應(yīng)力的最小值-13.45MPa，最大值分別為-1.02 MPa，均小于規(guī)定值。在頂板的吊點(diǎn)縱向應(yīng)力中，規(guī)定值需要≥-26.21MPa，表1所示的應(yīng)力最小值為-15.28MPa，在規(guī)定范圍之內(nèi)。綜合上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，本文設(shè)計(jì)的匝道橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)質(zhì)量規(guī)范，可以被應(yīng)用在其他工程中。

4" "結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一種上跨鐵路匝道橋鋼箱梁吊裝施工方案，在實(shí)例測(cè)試中，頂板、底板、斜腹板以及頂板四個(gè)部位的應(yīng)力測(cè)量值均在規(guī)定范圍之內(nèi)，可見該方案可以保證匝道橋施工的安全性。在后續(xù)的研究中，可以對(duì)匝道橋鋼箱梁的結(jié)構(gòu)變形，以及施工中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行進(jìn)一步的探索，調(diào)整施工方法，被給出具體的方案。

參考文獻(xiàn)

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