橋梁工程中鋼箱梁吊裝施工技術研究與實踐

王橋

摘要 鋼箱梁橋相對于混凝土橋來說，自重輕、跨越能力強、施工效率高，目前在橋梁工程中的應用越來越廣泛，但隨著鋼箱梁橋的廣泛應用，對鋼箱梁橋安裝技術也提出了更高的要求。鋼箱梁橋的施工中，目前大部分采用分段制作和吊裝的工藝。為加大對鋼箱梁吊裝施工技術的研究，文章依托海翔大道白石立交C匝道橋第三聯鋼箱梁橋項目實例，對鋼箱梁吊裝施工過程中的交通組織、節段劃分、臨時支墩設計、吊車及吊索具選擇、梁段吊裝等關鍵工序進行分析論述及驗算，為今后類似工程提供參考和借鑒。

關鍵詞 橋梁工程；鋼箱梁吊裝；施工技術

中圖分類號 U418.8文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）24-0103-04

0 引言

隨著橋梁技術的不斷發展，鋼箱梁以其優越的性能被廣泛應用于橋梁結構中。鋼箱梁施工需要經過鋼箱梁的制作、梁段運輸、分段吊裝、拼裝焊接等工序，該文以海翔大道白石立交C匝道橋第三聯鋼箱梁吊裝施工為實例，對鋼箱梁吊裝施工技術進行分析研究。

1 工程概況

海翔大道提升改造工程，白石立交C匝道第三聯橋梁中心樁號CK0+429.3，上跨海翔大道，橋跨布置為49.4 m+40 m鋼箱梁。上部結構形式為單箱單室連續鋼箱梁橋，梁高2.5 m，橋面寬度10 m。頂板厚度為16 mm或20 mm（墩頂30 m內），底板厚度為16 mm或22 mm（墩頂22～26 m內），頂板及底板采用T形加勁肋；腹板厚16 mm，采用板肋加勁；橫隔板厚度為12 mm或20 mm（支座處），標準間距2 m。

白石立交C匝道第三聯鋼箱梁吊裝施工方案的選擇主要依據本身的結構設計、現場施工條件、交通組織、運輸方式等因素來確定，主要分三個環節：從鋼箱梁制作基地分節段加工制作；鋼箱梁裝車后的固定、運輸、工地現場卸車；鋼箱梁吊裝定位、拼裝焊接，調整固定。

根據鋼箱梁的基本情況及現場條件，確定白石立交C匝道第三聯鋼箱梁總體吊裝方案：鋼箱梁分段運至施工現場后，采用兩臺160 t汽車吊進行吊裝，將單節段鋼箱梁吊裝到現場搭設的臨時支墩上進行拼裝；臨時支架由鋼管立柱、聯系梁、支承橫梁自制組成，鋼箱梁拼裝作業時，采用全斷面焊接連接。

2 施工準備工作

2.1 交通組織

擬建項目位于既有海翔大道處，該道路系重要交通干道，車流量很大。白石立交節點為海翔大道與集美大道交叉處，現狀立交缺少一個相位，即后溪往同安方向的左轉匝道，該次設計增設后溪往同安方向的左轉匝道，即為C匝道。C匝道設C匝道大橋，跨越海翔大道主線和集美大道。

由于在海翔大道上架設鋼箱梁，鋼箱梁吊裝期間，應分次向交管部門申請對道路進行封閉圍擋施工并得到批準，以確保吊裝安全順利地進行。鋼箱梁吊裝開始前，對施工區域的交通現狀進行調查，評估交通組織方案對施工路段道路交通的影響，以確認制定合理的施工方案和交通組織方案。交通管制方案按設計要求和交警部門批準的布控方案進行。

施工期間海翔大道的通行能力受到較大的影響，可充分利用周邊的路網進行分流，對通往海翔大道的各個路口均設置交通引導標志牌。片區外圍應在較遠距離進行預告，提示往來海翔大道的車輛盡可能進行繞行。一級告知標志牌設置于通往施工路段周邊主要節點處，用于施工路段信息提示；二級指示標志牌設置于周邊主要節點處，用于行駛路徑指引[1]。

2.2 測量放樣

根據該聯鋼箱梁分段情況，在臨時支墩頂部測量放樣出鋼箱梁的邊線及中心線，以便鋼梁吊裝定位。

2.3 其他準備工作

①吊裝前，對作業班組進行安全技術交底；②根據吊裝工序安排，事先確定好汽車吊的停放位置，保障吊裝需求；③根據交通組織方案，組織現場安全人員、交通指揮員到位。

3 鋼箱梁吊裝施工技術

3.1 節段劃分

鋼箱梁分節段的首要原則是便于吊裝施工，通過優化鋼箱梁的分段，可以提高施工效率，縮短工期，減少對交通的影響。白石立交C匝道橋第三聯鋼箱梁共分為9個梁段，分段示意圖見圖1。

分段劃分時，按相關規范要求，頂板接縫、腹板接縫、底板接縫錯開至少200 mm以避免應力集中。各梁段的具體參數見表1。

3.2 臨時支墩設計

臨時支墩由鋼管立柱、聯系梁、支承橫梁組成。立柱采用直徑φ529壁厚為6 mm的鋼管，立柱間采用C12槽鋼連接系，L100*10角鋼為斜撐。主支管正上方焊接雙拼32a工鋼組成的支承橫梁。支承橫梁上方設2*HN300*150*6.5*9.0調節立柱，必要時設千斤頂調整標高。臨時支墩下設120 cm×120 cm×30 cm的C20混凝土預制塊。白石立交C匝道橋第3聯臨時支墩布置及大樣圖見圖2。

3.2.1 橫梁驗算

由各分段梁體自重可知，立柱受力最大的為第三聯C段梁，總重120.11 t，一端由4個支撐承受豎向荷載，單個支撐承受的兩頭自重為120.11/2/4=15.01 t。按簡支梁驗算，采用力學求解器計算結果見圖3。

最大彎矩M 187.63 kN·m，σ=M/W=187.63×106/（2×692×103）=135.6 MPa＜[σ]=215 MPa，滿足要求。

最大剪力Q=165.11 kN，τ=Q/A=165.11×103/（2×67×102）=12.32 MPa＜[τ]=125 MPa，滿足要求。

3.2.2 立柱驗算

由各分段梁體自重可知，立柱受力最大的為第三聯C段梁，總重120.11 t，由四根立柱同時承受豎向荷載，每根立柱承受的梁體自重荷載為120.11/4=30.03 t，人

員機具荷載按2 t計算，工字鋼和上部支撐計算荷載按2 t計。則立柱承受的荷載為：F=1.2×（30.03+2）+1.4×2=41.24t=412.4 kN。

φ529×6 mm主要參數為：Q235，A=98.58 cm2，L=7.5 m，i=18.49 cm，[σ]=215 MPa。

（1）強度驗算。σ=F/A=412.4×103/（98.58×102）=41.83 MPa＜[σ]=215 MPa，滿足要求。

（2）穩定性驗算。λ=L/i=750/18.49=40.56＜[λ]=150，滿足要求。

查GB50017—2017附錄D.0.1得，穩定系數φ=0.94，則：

F/（φ·A）=412.4×103/（0.94×98.58×102）=44.5 MPa＜[σ]=215 MPa，滿足要求。

（3）混凝土基礎受力計算。鋼管底板采用750 mm×750 mm規格的鋼板，則混凝土基礎受力為：

f =412.4×103/（750×750）=0.73 MPa＜[ f ]=9.6 MPa，滿足要求。

（4）地基承載力驗算。P=F/S=412.4/（1.2×1.2）=286.4 kPa，即地基承載力需不小于286.4 kPa，當不滿足時換填適量砂碎墊層。

3.3 吊車及吊索具選擇

3.3.1 吊機性能要求

（1）吊重。白石C匝道第三聯E段鋼箱梁采用單臺160 t起重機吊裝，A、B、C、D段采用兩臺160 t起重機吊裝。C2段重60.69 t，起重機吊重性能應不小于60.69/2×1.3（動載系數）=39.45 t。

（2）吊高。吊高最大的為吊裝第三聯E段，地面高程為+6.6 m，箱梁頂高程為+17.9 m，吊點距離梁端5.2 m。則吊高不小于地面以上17.9?6.6+5.2=16.5 m。

3.3.2 三一SAC1600T8吊機性能

經查160 t汽車吊性能表，當吊臂長度為19 m、作業半徑為8 m時，吊重為80 t，按80%性能核算為80×80%=64 t＞39.45 t，吊重滿足要求。

當吊臂長度為19 m、作業半徑為8 m時，吊高為1.2+17.23 m=18.43 m＞16.5 m，吊高滿足要求。

3.3.3 鋼絲繩及卸扣選型

按不利情況3個吊點計算，當吊裝最大重量為60.69 t的C2梁段時，鋼絲繩受力為60.69/sin60°/3/2=11.68 t，即116.8 kN。

要求安全系數不小于6，則鋼絲繩最小破斷力不小于116.8×6=700.8 kN，查《起重用鋼絲繩（GB/T 34198—2017）》附表D，采用φ38 mm的6×19M類鋼絲繩（公稱抗拉強度1 960 MPa）的最小破斷力為869 kN＞700.8 kN，此時鋼絲繩安全系數為869/116.8=7.4＞6.0，滿足要求。經查表計算，采用17T美式弓形卸扣，可滿足使用要求。

3.4 梁段吊裝

白石立交C匝道橋第三聯鋼箱梁采用1臺160 t汽車吊或2臺160 t汽車吊架設，架設順序為5#墩→7#墩，即A1→A2→B1→B2→C1→C2→D1→D2→E。

3.4.1 梁段起吊定位

空載試吊：驗證吊裝方案選用的回轉半徑、臂長、角度等參數，檢查是否與墩柱及吊梁段發生碰撞，否則需重新調整吊車位置。

吊裝前先試吊一段，起吊距離約為20 cm，停留時間不得小于10 min，過程中密切觀察吊車各項配件性能及運轉情況，監控梁段在空中狀態。吊裝時在梁段上系好纜風繩，以控制吊裝時梁段在空中的狀態。當掛鉤與鋼箱梁吊耳掛好后，安全員對其進行檢查驗收，合格后，由指揮員指揮吊車將梁段緩慢起吊。在達到預定高度時，吊車緩慢轉動主臂至橋位上空后，指揮吊車緩慢將梁段吊至臨時支墩頂面10 cm左右停下，然后根據事先測量放樣好的鋼箱梁底板邊線、中心線將梁段準確下放至安裝位置[2]。

3.4.2 梁段固定

鋼梁臨時就位后，在鋼梁兩側設置擋塊，防止鋼梁滑移、傾覆。在鋼梁分段接口位置利用馬板和匹配件對就位的梁段進行臨時固定，防止鋼梁梁段位移[3]。待吊裝完成，鋼箱梁焊接完成后，拆除臨時固定措施。

3.5 吊裝過程注意事項

（1）梁段起吊時，應在整體梁段離車板50～100 mm時停車，檢查梁塊的平穩度是否符合組裝的要求，對吊車的性能及各項指標做全面檢查、核實，并觀察承壓地面是否有下沉的跡象，各條鋼絲繩受力是否均衡，是否能滿足載荷的要求。在確認無安全隱患后才能正式起吊。

（2）起吊時，升降速度應保持緩慢勻速運行，吊臂變幅、旋轉時應緩慢起步。

（3）梁體的重心位置必須準確測量和確定，以避免偏斜和傾覆。

（4）在吊裝作業現場，所有人員必須戴安全帽，穿防護服。

（5）吊裝過程中，派專人指揮，進行有效的溝通和協調，確保吊裝安全。

3.6 安裝精度控制

3.6.1 軸線和中心線控制

（1）根據設計坐標在橋墩上準確地放樣出橋梁軸線和中心線。

（2）在吊裝就位時，鋼箱梁離支座約50 mm時，進行精調，讓鋼箱梁上軸線和中心線對準橋墩上放樣的軸線和中心線。

（3）檢查各線的重合度，并在支座四面安裝限位碼，然后吊車緩慢松鉤就位，在松鉤過程中要隨時注意各線的偏移。

3.6.2 標高控制

（1）根據鋼箱梁設計高程表，準確地計算出各臨時支墩處各支點的高程。

（2）支點安裝完成后，根據計算的支點高程，用激光經緯儀復測各支點高程。

（3）鋼箱梁初步定位好后，用水準儀復測鋼箱梁頂板的高程，如有偏差，重新進行調整[4]。

4 總結

該文結合白石立交C匝道橋第三聯鋼箱梁施工實際，從工程重難點出發，梳理形成了鋼箱梁吊裝施工的關鍵工序，對臨時支墩、地基承載力、吊車及吊索具等進行驗算，均滿足要求。針對鋼箱梁吊裝施工，提出了吊裝過程的注意事項和安裝精度控制，為今后類似工程提供一些參考和借鑒。

參考文獻

[1]楊健. 晉江市和平快速路改造工程施工期間交通組織方案研究[J]. 福建建材， 2022（5）： 57-60.

[2]中交一公局集團有限公司. 鋼箱梁安裝施工方法[Z]. 中交一公局集團有限公司， 2020： 1-25.

[3]張朝軍. 空間受限情況下鋼箱梁安裝技術研究與應用[D]. 遼寧：遼寧工程技術大學， 2021.

[4]劉斯琴. 海心沙2號橋鋼箱梁分段吊裝施工技術研究[C]//廣東省第五次土木工程施工技術交流會. 廣東省土木建筑學會， 2013.