某高架體系鋼箱梁施工過程分析

毛 迪

（中鐵二十二局集團第一工程有限公司，哈爾濱 150000）

城市高架體系是城市交通體系之中不可或缺的一部分，然而現場施工條件的復雜性也決定了現場安裝的困難性。劉小宇[1]、李昌榮[2]均對復雜交通狀況下的匝道橋施工技術作了研究，前者對鋼箱梁的加工制作、現場拼裝、支架搭設和安裝施工進行了要點概況，后者除了這些以外還對交通組織進行了一定的闡述。劉飛[3]、吳效岺[4]分別對大跨度匝道橋施工進行了研究，兩者都著重強調了除了現場安裝外，鋼箱梁的加工制作也十分重要。王從海[5]、江海波[6]、孫仲謀[7]3 位學者對高速公路匝道橋施工要點進行了解析，其中，江海波對匝道橋的常見病害及其產生原因進行了闡述，并針對闡述問題提出了若干意見。

1 工程簡介

1.1 匝道橋簡介

該項目匝道橋效果圖如圖1 所示，根據其跨徑、尺寸等結構特點及地理位置的分布，分為八段，并根據各種類型匝道橋的構造特點和現場施工條件進行臨時支撐系統的布設和施工，八段匝道橋具體如下。

圖1 項目效果圖

匝道橋NE3-NE6（連續鋼箱梁橋）橋梁起點里程為NE0+086.000，終點里程為NE0+218.500，孔跨布置為（36+51+36.436）m，全長123.436 m，橋面寬度為7.5～8.15 m，梁高2.2 m，鋼箱梁截面形式為單箱單室，兩側設1.45 m 挑臂，鋼箱梁重約為516 t。

匝道橋NE10-NE13 橋梁起點里程為NE0+306.500，終點里程為NE0+431.500，孔跨布置為（37.5+50+37.5）m，全長125 m，橋面寬度為8.15 m，梁高2.2 m，鋼箱梁截面形式為單箱單室，兩側設1.45 m 挑臂，鋼箱梁重約為532 t。

匝道橋NE13-NE18（連續鋼箱梁橋）橋梁起點里程為NE0+431.500，終點里程為NE0+557.500，孔跨布置為（25+20.8+30.7+22.5+27）m，全長126 m，橋面寬度為8.15 m，梁高1.4 m，鋼箱梁截面形式為單箱單室，兩側設1.45 m 挑臂，鋼箱梁重約為463 t。

匝道橋EN3-EN6（連續鋼箱梁橋）橋梁起點里程為EN0+086.000，終點里程為EN0+209.936，孔跨布置為（38+54.5+40）m，全長132.5 m，橋面寬度為7.5～8.15 m，梁高2.2 m，鋼箱梁截面形式為單箱單室，兩側設1.45 m 挑臂，鋼箱梁重約為565 t。

匝道橋SE3-SE6（連續鋼箱梁橋）橋梁起點里程為SE0+090，終點里程為SE0+214，孔跨布置為（36+52+36）m，全長124 m，橋面寬度為7.5～8.15 m，梁高2.2 m，鋼箱梁截面形式為單箱單室，兩側設1.45 m 挑臂，鋼箱梁重約為520 t。

匝道橋ES0-ES4（連續鋼箱梁橋）橋梁起點里程為ES0+070.674，終點里程為ES0+169.481，孔跨布置為（23.5+26+22.5+31.007）m，全長103.007 m，橋面寬度為8.15 m，梁高1.4 m，鋼箱梁截面形式為單箱單室，兩側設1.45 m 挑臂，鋼箱梁重約為366 t。

匝道橋ES10-ES14（連續鋼箱梁橋）橋梁起點里程為ES0+301.481，終點里程為ES0+460.981，孔跨布置為（36.5+50+2×36.5）m，全長159.5 m，橋面寬度為8.15 m，梁高2.2 m，鋼箱梁截面形式為單箱單室，兩側設1.45 m挑臂，鋼箱梁重約為683 t。

匝道橋ES14-ES17（連續鋼箱梁橋）橋梁起點里程為ES0+460.981，終點里程為ES0+605.981，孔跨布置為（45+55+45）m，全長145 m，橋面寬度為7.5～8.15 m，梁高2.2 m，鋼箱梁截面形式為單箱單室，兩側設1.45 m挑臂，鋼箱梁重約為609 t。

匝道橋非支座處截面圖與支座處截面圖分別如圖2、圖3 所示。

圖2 非支座處截面

圖3 支座處截面

1.2 施工難點分析

該項目作為某城市東二環快速路轉換形成的快速路樞紐型立交工程，是該城市4 個方向聯系組團及向外輻射重要通道的主要轉換節點。該項目處于東西與南北4 個方向的交口，擬建場地現狀為原快速路及其輔路兩側的居民區、商鋪和辦公樓等，施工現場為市內繁華路段，施工條件復雜且構件超限，吊車選型及站位困難，支架布設極其困難，對現場施工提出了很高的要求，項目的質量、安全和進度保證是該項目建設的重中之重。

網絡環境下中小企業財務管理模式的創新，滿足中國網絡時代發展的必然要求，滿足中國社會經濟快速發展的強烈需求。中小企業需從網絡財務管理模式的創新入手，創新網絡財務管理制度，配備相應的高科技人才和過硬的硬件技術，形成新型、良性、高效的企業發展，追求更大的現實利益。

2 施工過程分析

2.1 匝道橋的分段

2.1.1 分段原則

匝道橋的安裝全部采用裝配式安裝模式，即橋體在加工廠預制并校檢合格之后，運輸到施工現場進行安裝，該項目匝道橋結構簡單，加工制作較為簡單，但考慮到現場施工條件的復雜性，應重點考慮橋梁的分段，在前期詳圖深化時，主要根據以下原則進行橋梁的分段。

1）所有分段位置及分段接口錯縫必須滿足設計文件及相關規范要求，分段位置與支點位置保持足夠的距離，頂、底板及腹板接縫按設計要求進行錯縫。

2）充分考慮制造、運輸及吊裝對鋼箱梁節段重量及尺寸的限制，同時也應該保證梁段在吊裝和運輸過程中的結構穩定性。

3）充分考慮現場施工條件的影響，保證橋梁的分段滿足在吊裝時最大限度減少對下方既有道路通行影響的要求，并合理安排吊裝時間。

4）橋梁的分段應充分考慮橋梁本身的結構特征，避免在重要節點處斷開，以免破壞其整體穩定性。

5）考慮吊車的承載能力，最大分段重量不能超過吊車的承載力，堅決杜絕現場發生施工安全事故。

2.1.2 分段詳情

八段匝道橋通過技術分析，最后分為34 個節段。其中最重梁段138.7 t，最輕梁段82.7 t，最長梁段33.7 m，最短梁段27.1 m，其具體分段如圖4—圖6 及表1—表3。

圖4 NE3-NE6 分段示意圖

圖5 ES10-ES14 分段示意圖

圖6 ES14-ES17 分段示意圖

表1 NE3-NE6 分段參數

表2 ES10-ES14 分段參數

表3 ES14-ES17 分段參數

2.2 現場安裝

1）基礎布設。臨時支架基礎要與原有路面接觸牢固，基礎最小尺寸為800 mm×800 mm×500 mm，預埋板尺寸為20 mm×500 mm×500 mm，預埋板與基礎鋼筋豎筋為穿孔焊接；由于原路面為瀝青混凝土路面，因此臨時基礎要對原路面進行植筋，植筋深度不小于500 mm，混凝土保護層為25 mm，具體基礎結構形式如圖7、圖8 所示。

圖7 臨時基礎鋼筋布置

圖8 埋件及基礎結構形式圖

2）臨時支架的選擇。臨時支架結構立柱采用Φ426×8 mm 的鋼管，橫梁采用56b 雙拼工字鋼，橫撐及斜撐采用[14a 槽鋼，第一種立柱間距為3 m×4 m，每4 個立柱組成一個獨立結構，如圖9 所示，每個臨時支架設置3 個獨立結構，共計12 根立柱；第二種立柱間距為3 m×4 m，4 個立柱組成獨立結構，如圖10 所示，每個臨時支墩1 個獨立結構，共計4 根立柱；為便于竣工后臨時支墩的拆除，雙拼工字鋼橫梁采用通長安裝。

圖9 第一種支架形式

圖10 第二種支架形式

圖10 座椅位移云圖

2.2.2 鋼箱梁吊裝

由以上的分段可得，匝道橋34 個節段中，最重節段為138.7 t，最長節段為33.7 m，擬采用2 臺300 t 吊車進行吊裝。經分析，決定采用從小里程向大里程的順序進行安裝，下面對NE3-NE6 段進行吊裝簡介。

NE3-NE6 段鋼箱梁合計4 個吊裝節段，分別為T1、T2、T3 和T4，最大吊裝重量為123.9 t，最大吊裝長度為33.7 m，吊裝順序為T1-T4，分別為2 臺汽車吊在鋼梁兩端進行吊裝，具體如圖11、圖12 所示。

圖11 T1-T4 段吊裝立面圖

圖12 T1-T4 段吊裝平面圖

3 施工安全計算

3.1 建立模型

為了確保施工安全性，需要對支架進行安全驗算。應用MidasCivil 數值模擬計算軟件進行建模，模型中的立柱、斜撐、橫撐和橫梁均采用梁單元進行模擬，所有結構材質均為Q235B，鋼管與橫撐及斜撐之間采用共節點連接，I56b 鋼橫梁與其下的支撐點之間采用彈性連接的剛性連接，如圖13 所示。

圖13 支架模型

3.2 模擬結果

3.2.1 第一種支架

1）數值模擬結果。對于第一種支架，選取最危險工況下的施工受力計算。模擬發現，整個結構的最大應力為83.4 MPa＜205 MPa，最大滿足要求，如圖14 所示。對于立柱、斜撐、橫撐和橫梁的最大應力和變形見表4，由表4 可知，應力、變形均滿足要求。

圖14 支架應力云圖

表4 應力與變形1

2）穩定性計算。λ=l/i，式中，λ 為長細比，l 為構件計算長度，i 為桿件的回轉半徑。φ426*8 鋼管的回轉半徑i=112.9 mm，計算長度2 m，λ=2 000/112.9=17.7＜150，滿足要求。查GB 50017—2017《鋼結構設計標準》得計算穩定系數0.985，鋼管實際最大應力為83.39/0.985=84.66 MPa＜205 MPa，符合要求。[14a 槽鋼的回轉半徑i=61 mm，計算長度3.6 m，λ=3 600/61=59＜150，滿足要求。查GB50017—2017《鋼結構設計標準》得計算穩定系數0.886，[14a 槽鋼實際最大應力為43.15/0.886=48.7 MPa＜205 MPa，符合要求。

綜上所述，該支架從應力、撓度及穩定性方面，均滿足規范要求。

3.2.2 第二種支架

數值模擬結果。對于第二種支架，選取最危險工況下的施工受力計算。模擬發現對于立柱、斜撐、橫撐和橫梁的最大應力和變形見表5，由表5 可知，應力、變形均滿足要求。

表5 應力與變形2

4 結束語

該匝道橋項目根據相關要求和原則，科學地進行了制作分段的劃分，并針對城市匝道橋復雜的現場施工條件選擇了合理的臨時支撐結構，通過臨時支撐的仿真數值模擬來看，其應力及變形結果滿足相關要求，可以為實際施工提供可靠的依據。