高架桥曲线形钢箱梁施工实践

杨传峰

新疆北新路桥集团股份有限公司 乌鲁木齐 830011

1 工程概况

新疆乌鲁木齐市外环快速路道路扩容改建工程（二期）B6标，其主线为曲线形连续钢箱梁，起点桩号为Pw6063（W6BK29+620.966），终点桩号为Pw6071（W6BK29+989.642），共分为3联。第1联从Pw6063到Pw6065，跨径组合为48.00 m+46.00 m；第2联从Pw6065到Pw6068，跨径组合为53.00 m+57.00 m +53.00 m；第3联从Pw6068到Pw6071，跨径组合为35.00 m +36.68 m +40.00 m，全长为368.68 m。在Pw6064处路面高程最高（图1）。

图1 钢箱梁立面示意

主线连续钢箱梁平面为曲线形，除第2联平面线形为半径150 m的圆弧曲线外，第1、3两联平面线形均由缓和曲线与半径150 m的圆弧曲线组成（图2）。

本工程主线连续钢箱梁采用单箱四箱室的封闭结构形式，两侧设宽2.48 m的挑臂，桥宽为19.50 m，结构宽为19.30 m，其中，第3联结构宽度由19.30 m缓变至18.52 m；梁高除第2联为2.70 m外，其余均为2.30 m。第1联、第2联主线横向截面设置单向1.5%的横坡，第3联设置超高变坡。

图2 钢箱梁平面示意

2 施工技术难点

1）工程地处乌鲁木齐市火车南站，行人密度高，交通流量大，施工需高空作业，对现场交通组织管理、安全文明施工要求高；

2）工程安装现场场地复杂、狭窄，构件的组装、存放、拖运、吊装等极为不便，且受运输及吊装能力的影响，吊装难度大[1,2]；

3）钢箱梁结构跨中呈抛物线进行预起拱，第3联箱梁右侧设置1.5%～-1.5%的超高变坡，桥面宽度由19.30 m缓变至18.52 m，施工放样、成型难度大，对测量精度要求高。

3 工艺原理

工程采用胎架拼装钢箱梁，可以有效减少焊接变形，提高拼装质量和效率，同时，胎架也是检查钢箱梁制作尺寸的基准与依据。本工程胎架采用轧制型钢，按横隔板位置分布胎架立柱，间距4 m，立柱高度按桥中心相对高程精确放样，再以同规格型钢作弦杆，用圆管作支撑形成空间桁架结构，以确保胎架刚度，防止组装过程中的变形。

预拼装胎架以钢箱梁底板面为基准面，并按设计的桥梁竖直曲线、横向坡度和拱度，设置相应的控制点和基准点。制作胎架时应精确设置、标识纵横基线，胎架线值采用放样后的型值。

4 钢箱梁单元划分与制造

总体制造思路：箱型梁分段采用分段匹配“正造”方案,挑臂分段采用单个分段“反造”方案。

为减少顶板与横隔板连接焊缝的仰焊焊接，我们将钢箱梁各个组装零部件尽量单元化，在顶板拼装至钢箱梁之前采用反变形焊接工装完成顶板所属的板肋、U肋与顶板的焊接并做成顶板单元。

根据钢箱梁结构特点，除箱梁左右挑臂分段单独反造外，其他钢箱梁节段均采用在胎架上同一节段内各分段匹配正造的工厂制造方案，其主要包括单元件制作、梁段匹配制造、表面处理及涂装3个工艺阶段[3]。

鉴于本工程钢箱梁具有截面大、翻身施工危险性较大、成本较高，且容易造成箱型梁二次变形等特点，我们结合运输能力、吊装能力、桥址场地等各种条件综合考虑，确定了钢箱梁单元划分方法，以第1联钢箱梁单元节段划分为例，如图3所示。

图3 第1联钢箱梁横向分段示意

4.1 板单元制作

将钢箱梁进行板单元的划分，在完成板单元的焊接、矫正后进行钢箱梁的拼装，减少了钢箱梁成型后的焊接工作量，有效地减少与控制钢箱梁变形，更有利于保证钢箱梁曲线线形。

4.2 板单元划分

以钢箱梁第1段为例，主梁包含板件379块，其中顶板单元1块，底板单元1块，腹板单元3块，隔板单元14块，加劲板单元360块。单元划分如图4所示。

4.3 腹板单元件制造流程

图4 钢箱梁单元划分

制造时应注意腹板水平加劲肋为通长部件，要穿过横隔板，故拼装腹板单元时只拼装竖向加劲肋，待腹板上胎进行节段整拼时，再将腹板水平加劲肋插入横隔板割孔，插入时应注意水平加劲肋与腹板的垂直度。

4.4 钢箱梁拼装、焊接

箱形分段采用分段匹配“正造”方案。以底板组合单元件的底板下表面作为胎架基准面，组装顺序为：底板组合单元件→横隔板单元件→腹板单元件→顶板组合单元件→分段整体焊接→矫正。

挑臂分段采用单个分段“反造”方案。以顶板单元件的顶板上表面作为胎架基准面，组装顺序为：顶板单元件→跳梁部件→组装檐板→焊接→矫正。

5 焊接工艺及质量要求

钢箱梁桥梁结构为封闭箱形，为减少焊接变形、保证焊接质量，应采取合适的焊接方法与焊接顺序。且由于工程对焊缝质量要求较高，对焊工的操作水平要求也较高。

1）施焊前焊工应复查组装质量和焊缝区的处理情况，清除工件焊接区域50 mm范围的水、锈、油污、毛刺等，如不符合要求，应待修整合格后方能施焊。

2）厚度为25 mm以上的低合金高强度结构钢进行定位焊、手弧焊及埋弧焊时应进行预热，预热温度80～120 ℃，预热范围为焊缝两侧宽50～80 mm。厚度大于50 mm的碳素结构钢焊接前也应进行预热。

3）对接接头的焊缝，其两端必须配置引弧板和收弧板，其材质和坡口型式应与被焊工件相同。焊接完毕后，必须用火焰切除被焊工件上的引弧板、引出板和其他卡具，并沿受力方向修磨平整，严禁用锤击落。

4）定位焊缝应距设计焊缝端部30 mm以上，焊缝长应为50～100 mm，间距为400～600 mm，定位焊缝的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2；定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣、焊瘤等缺陷。

5）不应在焊缝以外的母材上打火引弧[4]。

6 整体拼装及分段运输

运输与现场吊装是工程施工必须考虑的因素之一，由于钢箱梁桥梁质量较大、体积较大，在钢箱梁的制作、运输及现场安装施工过程中，需要考虑分段运输、吊装。为确保钢箱梁分段位置钢板拼接尺寸的相对精度，制作拼装时应根据施工场地大小，尽可能地采用整体拼装，在需要运输分段的位置不做焊接[5]。

7 测量与检验

本工程曲线形箱钢梁的主要检验手段为：

1）线形及断面尺寸检测：全站仪、水准仪、钢卷尺。

2）焊接质量检测：焊检尺、X射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤。

经检测，本工程各项质量要求均符合国家标准，不论是外观还是内在质量，均达到了理想的效果[6]。

8 结语

为满足桥梁设计整体的线形美观，在钢箱梁的施工中需解决平曲线、竖曲线、超高边坡、单向横坡、横坡变坡、宽度渐变等结构形式对其放样、成型的影响，减少和控制因焊接引起的变形对钢箱梁线形的影响，并合理地进行编排以使各单元件尺寸准确。

在安装过程中，需对组装、存放、拖运、吊装等施工环节编制好相应的施工技术措施，才能确保施工的进度和质量。

通过对本工程的施工方法进行总结，以期为类似工程的实施提供可资借鉴的经验。