宽幅钢箱梁跨轻轨临时支架验算与线型控制

李泽鹏

(中铁上海工程局集团第四工程有限公司 天津市 300450)

吊装施工技术是一种高效灵活的施工技术，因施工原理简单、施工速度快等优势在桥梁建设领域得到广泛应用。宽幅钢箱梁在吊装过程中受力复杂，不确定因素多，容易失稳，带来施工风险，某高架桥宽幅钢箱梁吊装施工时，采用仿真分析进行支架强度计算及采用多角度线型测量控制法对整个吊装过程进行施工监控，确保工程施工安全及精度。

1 工程概况

本工程位于辽宁省沈阳市浑南区，拟建浑南大道快速路工程，朗月街-文汇街高架桥朗月街至朗明街部分。该段由西向东依次跨越朗月街、朗日街、朗明街，起点里程K7+900.00，终点里程K9+393.00，全长1493m。其中由起点K7+900.00～K8+012.00为112m引道部分，位于有轨电车两侧，临近有轨电车，从K8+012.00～K8+374.00为匝道桥部分全长362m，位于有轨电车两侧，双向6车道高架桥，上跨朗月街，高架在K8+374.00处由两幅合并为单幅，至终点K9+393.00共1019m均设置在有轨电车之上，实现快速路与有轨电车同步快速化。桥梁部分在朗月街、朗日街、朗明街设置钢箱梁，其余桥梁部分采用钢混组合梁。

钢组合梁共有11联采用斜腹板梁，每道腹板上翼缘板宽700mm。梁宽23.5m，悬臂长2.3m，悬臂端部高度0.3m，根部高度0.75m，5道腹板每个间距4m，顺桥向每4m设置一道横隔板。钢箱梁为等高斜腹板钢箱结构梁，梁高2.295m，梁宽23.5m，每侧悬臂长2.3m，悬臂端部高度0.4m，根部高度0.845m，共有5道腹板，腹板间距为3.4m、4m。钢箱梁共计4孔，跨度为55～60m，形式见图1～图4。

2 跨轨道宽幅钢箱梁吊装施工特点及难点

(1)吊装阶段箱梁的受力状态难以固定。连续梁桥在吊装施工中，每个施工阶段受力既独立又影响，箱梁的各个结构在吊装过程中不断产生次内力，且在施工过程中会使桥梁的结构体系变化，各种施工因素影响使得施工尺寸较难掌控。

(2)温度对钢材的物理性能变化影响较大，因此钢箱梁的形变及内力分布受温差变化而导致计算难度增加。为减少社会的经济损失，吊装施工大多在夜晚进行，温度变化较大，从而引起钢箱梁的应力重分布的概率加大，需进行大量细致地分析。

(3)结构吊装定位影响因素多，控制较为复杂。桥下施工环境复杂，存在轨道高压线，若定位出现误差，会导致桥梁施工状态与设计要求的偏差，轻者导致连接困难、桥梁支座偏心受力、桥梁长度不满足要求等问题。

3 临时支架的设计与有限元验算

3.1 临时支架的设计

因工程施工场地环境特殊，梁底中间是沈阳有轨交通5号线的运行线路，周围高压线路密集，采用普通满堂支架法支撑落梁的方法无法操作，经项目组研究决定采用榀组合支架作为临时支撑结构，临时支架基础采用C20a槽钢与20mm钢板焊接形式。临时支架采用Φ180×10主管，腹杆采用L75×8角钢，各主管连接板采用20mm钢板，腹板连接板采用8mm钢板；单组支架采用4榀栓接隔构式临时支架，支架上方架设2根双拼I56b工字钢，双拼工字钢间连接I56b工字钢及Φ121×6圆管支撑，双拼工字钢上方设置Φ159×6圆管帽头。液压千斤顶安装的位置应布置在钢管立柱500mm处，用于钢桥微调，支架底部与路基板焊接固定，路基板内设十字形工字钢支撑，形成单体结构稳定体系。

3.2 临时支架的有限元验算

采用榀组合支架作为临时支撑结构，这使得对该支架的安全稳定性要求变高，所以必须要验算临时支撑的承载能力。该工程使用有限元软件进行精确验算，按照设计图纸及其实际施工要求，荷载组合时考虑1.3的安全系数，每跨施工人员和设备总重量之和按26kN，边支点荷载约150kN，中支点荷载约200kN，支架高度按10m计算。支架杆件单元均采用梁单元建立，腹杆和立柱直接用螺栓连接，对于腹杆和立柱的连接用释放梁单元约束来模拟，相当于腹杆和立柱之间为铰接连接，采用有限元计算程序Midas Gen建立钢梁安装施工支架计算结果见5、图6。

按照有限元模型计算标准组合下施工支架最大组合应力为86.63MPa，小于Q235B钢材的拉、压强度设计值190MPa；因腹杆和立柱直接为铰接连接，其杆件最大剪切应力为6.03MPa，小于Q235B钢材的剪切应力设计值110MPa；最大轴向应力为58.9MPa，小于Q235B钢材的拉、压强度设计值190MPa。荷载组合作用下，立柱受最大轴向内力556.7kN，施工支架强度满足要求。

4 宽幅钢箱梁线型测量与控制

4.1 测量步骤

(1)控制点的加密

根据测量成果表和实地的导线点为依据，进行加密。测设过程中采用二级导线精度，沿着设计线路在施工地段西侧布设。加密点必须坚实牢固，保证道路施工过程中相邻导线点能互相通视，然后用电锤钻孔，埋设直径14mm钢铆钉头，导线起始点必须与测量成果表的复测点闭合。对其精度应满足以下指标：

①相对闭合差≤1/10000；

②测角中误差 8″；

(2)高程点的加密

4.2 钢梁的调整与控制

(1)标高：吊装之前将标高测量完毕，构件直接落在临时支撑上，落实之后采用千斤顶进行标高的微调。轴线定位：采用全站仪进行定位，钢梁吊装基本就位后，在吊装的梁边缘焊接马板，间隔3～4m设置一道，然后在吊装梁和已安装完的周围梁上焊接丝杆，通过丝杠进行梁节间的微调，待梁节与梁节间距离满足规范要求后完成马板另一端与邻近钢梁的连接。最后加密马板数量，一般0.5m一道。局部采用手板葫芦、钢丝绳辅助校正。高低差：相邻梁节高低差大于规范2mm的，采用油顶与L件配合使用压码等方式进行调节。

(2)为施工需要(焊接把线，通风，施工通行)，经设计同意可在钢箱梁段顶板上开设若干椭圆形临时人孔，人孔尺寸300×600mm，人孔开设位置为两U肋间，错开U肋焊道20mm，施工完成后将其补焊，并按全熔透焊缝进行检验。各梁段间的端部连接部位必须焊接马板，马板间距为400～600mm，马板的下料尺寸为20×150×300mm，单边中部位置切割R=35mm过焊孔。

(3)吊装就位过程中预拱度的计算：钢箱梁安装必须设置预拱度，起拱值由跨中至墩台顶按二次抛物线过渡，施工时应根据支架计算及施工经验增加预拱度值。

(4)梁段吊装到位后，先对梁段间的尺寸微调，合格后焊接。

钢箱梁成品几何尺寸允许偏差见表1。

表1 钢梁安装后的允许偏差

5 结束语

通过论述浑南大道快速路工程钢箱梁跨轨道吊装施工，通过对宽幅钢梁榀组合支架进行设计和有限元软件分析得到，施工支架最大组合应力为86.63MPa，最大剪切应力为6.03MPa，最大轴向应力为58.9MPa，均小于Q235B钢材的各项极限值，满足施工要求；与此同时介绍了宽幅钢箱梁吊装施工的线型测量与控制措施，确保工程安全与精度要求。