大角度小箱梁安装技术关键问题分析与对策

□文 /卢向君

大角度小箱梁安装技术关键问题分析与对策

□文 /卢向君

桥梁平面角度给预制小箱梁的安装施工带来一定的施工难度和安全隐患，大角度小箱梁的安装更使施工难度和安全隐患达到最高，对施工工艺的选择与确定提出了更高的要求。文章对大角度小箱梁安装技术的关键问题进行了详细的分析并提出相应的对策，便于控制此类梁体安装的技术与安全风险。

大角度；小箱梁；安装；风险

1 工程概况

1工程概述

津宁三标永金引河特大桥位于东丽区欢坨以北，金钟河与永金引河交汇口以西，桥梁设计范围桩号K8+339.67～K9+388.13，桥梁面积 35 448.4 m2。

该桥梁跨越永金引河，桥梁第24#～32#墩位与河道以135°斜交且平面按曲线半径900 m布置，主体采用跨径为36.5 m先简支后结构连续预应力混凝土小箱梁。横桥向单幅标准宽度17 m共布置5片预制梁，该部分共计有小箱梁80片，最大梁体质量170 t。

2 安装过程中关键问题分析与对策

2.1 地面运输安全

2.1.1 分析

梁高2.2 m，运输车高1.2 m，运输过程容易出现倾覆现象，如何确保地面运输安全，是安全防范重点之一。

2.1.2 对策

1）修筑施工辅路时要确保地基承载力，底部如有软土应清除干净，整体采用1 m厚优质拆房土修筑，表面用碎石灌缝并找平，为防止梁体运输过程倾斜，辅路横向坡度保证水平，鉴于运梁车的爬坡能力，纵向坡度＜5%。

2）梁体与运梁车采取加固措施。按照小箱梁侧面斜度，运梁车与小箱梁接触的横梁两侧焊接坡度4∶1三角架，三角架采用10 cm角铁焊接，高60 cm，与梁侧面间距5 cm，为避免三角架与小箱梁直接接触对混凝土表面造成损伤，中间填塞5 cm厚方木。同时小箱梁装车后，用5 t倒链进行捆绑，见图1。

2.2 桥面运输安全

2.2.1 分析

前跨梁架设完毕后，施工下一跨梁，运梁车要行走于未浇筑湿接缝的2片梁之间，现场不具备采用钢轨及小平车运输的条件。运梁车是否能行走于未浇筑湿接缝的梁体之间，是否能造成已架设小箱梁的倾覆，是本工程要考虑的技术与安全问题之一。

2.2.2 对策

1）抗倾覆验算。以最不利荷载时的倾覆临界状态为分析对象，因为运梁车拉梁时运边跨边梁走在中跨中梁上时最危险。计算模型见图2。

P1=1427 kN，为已安装完毕中跨中梁自重。

P2为作用在图2上的运梁车及上部梁重，以最重的边跨边梁为例，取170 t，其下每片梁承担重量之和的一半，则有

P2=（1700+120）/2=910（kN），120 为运梁车重。

P1、P2分别对右侧支座边缘处o取矩则有

M稳=P1×0.425=1427×0.425=606（kN·m）

M倾=P2×0.232=910×0.232=211（kN·m）

抗倾覆稳定系数K=M稳/M倾=2.87，因此在运梁车载梁行走于小箱梁上时，其不会发生倾覆。但是经计算知，运梁车纵向行走时其偏移量不得＞28 cm（抗倾覆安全稳定系数取1.3），所以本工程控制运梁路线的偏移量是保证安全的关键要素之一。

2）梁体与运梁车采取加固措施。

（1）为防止运梁车走偏，运梁车行走路线两侧用挂小彩旗的钢索各拉一条直线，引导司机行进中保持直线。

（2）运梁车行走位置的小箱梁梁端湿接头和张拉孔等位置采用2 cm的钢板或者自制的铁箅子进行加盖，以起到保证运梁车运行过程中的稳定和保护梁端钢筋不被压变形的作用。

（3）由于桥面存在纵坡，梁车在运输过程中因故中途停车时，必须采取有效的措施将其固定，如在轮胎后方放置方木，防止运梁车溜车伤人故。

（4）在桥面运输过程中，为防止运梁车对下部小箱梁的冲击产生位移（尤其端跨易滑动），对安装完成的小箱梁全部进行湿接缝钢筋的焊接，既防止下部梁移动，又能提高抗倾覆稳定系数。

2.3 架桥机在超高段稳定性

2.3.1 分析

由于待架位置位于超高段上，铺设前中支腿下横梁时两侧高差最大相差90 cm。如果采用硬杂木支垫横梁，由于高侧方木接头多，受力后压缩量较大，导致横梁不水平，在架设边梁时支腿下横梁端头失稳可能发生危险。

2.3.2 对策

1）横梁端头1～2 m范围内下部支垫的硬杂木采用密排的方式并使端部略高于其他位置2 cm左右。

2）横梁下部支垫全部采用钢墩。

2.4 架桥机步履式跨孔时的安全

2.4.1 分析

由于待架设梁体下方为河道，架桥机跨孔无法实现吊车引导前行的方式，只能采用架桥机利用自身配重或其他方式跨孔。从技术与安全角度要论证此方法是否可行。

2.4.2 对策

当引导梁下的临时支腿刚到达前一孔盖梁上方还未固定时为过孔最不利工况，此时整机前支腿与盖梁接触点为转点，可发生纵向倾覆，见图3和图4。

主要构件质量见表1。

表1 主要构件质量

稳定力矩M1=（17.8/2）×10×（30+32.5）+0.65×10×35.52/2=9660（kN·m）

倾覆力矩M2=1.4×10×36.5+4.1×10×30.5+0.65×10×24.52/2=3720（kN·m）

抗倾覆稳定系数K=M1/M2=2.6，满足规范要求≮1.3，所以本桥机理论计算上可满足安全跨孔要求。

但是经计算可知前起重小车退后至前支腿后距离不得＜3 m，为安全起见本次施工跨孔过程中2台小车全部退到导梁尾部做配重。

本计算未考虑风荷载，实际施工时5级（包括5级）以上大风天气严禁跨孔作业。

在最不利工况下，支点下受力最大，所以跨孔时保证中支腿底部具备足够的承受能力并受力均匀，支腿底部为钢横梁，但与梁面接触部位，如有空隙用硬木板塞严。

2.5 边梁一次就位

2.5.1 分析

边梁就位是预制梁架设过程中难度和风险最大的工序，二次就位既增加施工的复杂性又延长了工时。本工程采取边梁一次就位的施工方式，安装时如果整机横移不到位，完全通过起重小车在纵行桁车横移来对位，梁体重心线与前支腿处外侧支腿距离过大，可能造成架桥机的横向倾覆。

2.5 .2对策

1）理论验证。起重小车在纵行桁车横移的极限位置为小车吊绳的边绳紧贴架桥机外侧主梁的内边缘，此时可能以前支腿处外侧支腿轮为支点发生横向倾覆。对其可能性计算模型见图5。

主要部位质量见表2。

表2 主要部位质量

其余部件质量较轻或者对抗倾覆力矩有增大效果的部件未参与计算。

抗倾覆力矩M1=41.9×10×6+15.4×10×2.2+7.365×10×2.2=301.5（kN·m）

倾覆力矩M2=41.9×10×1.6+170×10×0.75+7.425×10×0.75×2=205.7（kN·m）

抗倾覆系数K=M1/M2=1.46

通过验算表明即使起重小车到达极限位置（外吊绳紧贴外主梁内侧），架桥机不会发生横向倾覆。

2）施工措施。边梁架设应先于紧邻的中梁，边梁架设后便于与中梁进行固定；捆梁位置要合理，采用合理的方法避免边梁因偏重引起的歪斜；边梁就位后立即用斜撑（钢管和千斤顶）支好并采取横梁与湿接缝钢筋焊接的保险措施，但两片相邻的梁体就位必须尽快焊接，特别是在运梁车轮胎路线下面的梁体，必须保证横隔板焊牢，在整机吊梁横移之前，为安全起见，必须使全部受载梁体湿接缝及横梁钢筋焊牢；架桥机架梁横移时，前后轨道设专人进行行走监视，发现问题及时叫停，防止发生危险；控制小车在极限位置内侧≮10 cm的距离，避免钢丝绳索与架桥机主梁之间产生力，此外架桥机整机整体横移时一定设专人监护，前、中支腿的外侧支腿行走轮箱不得距离盖梁外端过小，否则将会发生支腿失稳，造成侧翻。

3 结语

1）轮胎式运梁车的应用，在满足现场条件的同时增加了施工的灵活性。运梁车能沿桥梁曲线方向前进，保证了已架设梁体的稳定性。不浇筑湿接缝直接从梁体上行走，节省了大部分工期。

2）超高段采用加垫硬木的形式，既解决了高差问题，又确保支腿底部横梁的稳定性，是行之有效地措施。

3）架桥机步履式跨孔，既降低了操作的复杂性，又降低了工程造价，关键是能满足现场跨越河道而不受制约的施工条件，使安装工程得以顺利实施。

4）边梁一次就位降低了施工操作的复杂性，同时减少工期。

U445.5

C

1008-3197（2012）06-30-03

2012-08-15

卢向军/男，1956年出生，天津城建集团有限公司工程总承包公司副总经理，高级工程师，从事施工管理和项目管理工作。