市政桥梁钢箱梁梁段安装技术研究

徐 宁

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津市 300350）

1 引言

随着我国桥梁工程的不断进步，市政桥梁也在不断推陈出新。其中，钢箱梁因具备施工周期较短以及建设较为便捷等优点，而在市政桥梁得到了较为广泛的应用。钢箱梁除了具备较轻的自重以及较大的跨越性能之外，还能够在一定程度上降低经济成本［1］。基于此，本文将以某市政桥梁为研究背景，对其安装技术进行分析研究。

2 工程概况

某双向八车道钢箱梁上部构造布置为38+50+45m，有着50m的桥面宽度。桥梁16mm厚度的U形加劲肋作为顶板，以20mm厚度的I形加劲肋作为底板。主桥横断面如图1所示。

图1 主桥标准断面示意图

3 理论计算分析

将主桥划分为七孔，并以尺寸为530×8mm的钢管作为临时墩柱；将横梁以16#槽钢进行连接；通过25t汽车进行钢管柱立柱的吊装，并确保钢管柱的垂直度满足要求，完成立柱吊装之后需立即将其与基础预埋螺栓进行连接，以确保立柱稳定性满足要求；将双拼50b工字钢设置到各排立柱顶上作为分配梁，并相应设置盖板，以对钢箱梁进行支承［2］。对于有着集中力的作用点还需加设加劲肋，并通过点焊的方式进行连接。

选取重量最大的节段作为荷载进行应力验算。恒载和活载分别采用系数1.2和1.4。各截面的特性如表1所示。

表1 截面特性

为便于分析计算，本文将通过有限元分析软件Midas Civil对其进行建模处理。对于桥梁的临时结构，本文使用的钢材类型为Q235号。限于篇幅，本文将直接给出部分计算结果。

从结果可知，分配梁具有170MPa的应力极值，满足小于183MPa的要求；连接系具有78MPa的应力极值，满足小于183MPa的要求；钢支柱具有110MPa的应力极值，满足小于183MPa的要求。桥梁分配梁变形图见图2所示。

图2 桥梁分配梁应力图

从图3可知，分配梁有着11.2mm的最大变形量，满足小于6000/400的要求，即其变形处于限定值内；连续系则有着1mm的最大变形量，满足小于5.05mm的要求。对于本项目中的钢管支架而言，其有着10m的最高度值以及50m的桥梁宽度，即高宽比在3以内，故可不考虑侧向风荷载，仅对钢支柱所受竖向应力进行考虑；对于该钢支柱而言其具有40的临界荷载系数，远在4以上，故其稳定性能够满足要求。基于上述分析，本文拟采用独立扩大基础作为地基处理方案，即将尺寸为2m×2m×1m的C30混凝土承台设置到各钢管柱基础下，承台和钢管柱设置有800mm×800mm的连接尺寸，并相应配置HRB335级钢筋。

图3 分配梁变形图

4 钢箱梁合拢技术

本文所依据钢箱梁为三跨连续梁桥，为确保桥梁的线形合理性，应正确选取合拢位置。对于钢箱梁的吊装施工，本文选取的是固定桥墩和桥台，并预留某一段作为合拢段的施工方法。基于对桥梁结构受力以及现场条件等的考虑，本文选取中跨偏支座的节段作为合拢段。

4.1 桥梁合拢基本要求

桥梁在进行合拢时应确保结构的内力以及线形等均满足要求，为确保吊装到位之后能够顺利合拢，应确保合拢速度尽可能的快。基于此，本文在施工时制定了施工前以及施工中两种控制方式，对合拢过程可能有的不利情况进行分析，并据此提出相应的解决措施。

在起吊之前应测量接头段的空间变形，按照3h/次的频率联系开展48h的监测；在起吊之后需对钢箱梁的变形情况进行监测，并在起吊约1m之后对同时对钢箱梁和悬臂位置的变形进行观测；在吊装到位并经过2h之后应对各跨跨中变形进行监测［3-4］。采用全站仪对桥梁腹板顶部和底部的水平距离以及高差进行测量，并对其倾斜度进行计算，此时需确保测点位置和全站仪保持在同一轴线上。

4.2 钢箱梁吊装及合拢精度设计

对钢箱梁的施工而言，从其运输到其吊装合拢到位的全过程是一个有着较强系统性的作业［5］，因此为确保其具备足够的安装精度，应对其各个施工步骤进行有效控制，具体要求包括：合拢段处应有200mm的预留梁作为顶板以及底板的二次切割；在吊装过程中，应对其预拱度进行严格控制，并确保端面不出现扭转现象，使桥梁轴线垂直于端口面；具体合拢时应选在23℃左右的天气进行合拢，并在较低温度变化的情况下才能内进行焊接施工。

4.3 施工控制要点

在吊装合拢段之前，其余梁段的钢箱梁均已经形成较为完整的结构体系，桥梁两个悬臂端均已安装好而无法进行调整，因此需对其吊装合拢过程进行严格控制，主要包括边界条件的控制以及施工过程的控制。

4.3.1 边界条件的控制

包括内部和外部两种外界条件的控制。内部边界条件的控制是确保吊装前桥梁的内力及其线形均满足合拢的要求，只有确保桥梁各项参数和实际相符，才能够对桥梁在吊装前的状态进行准确的预测；外部边界条件的控制是因桥梁在成桥时的状态受外部环境影响较大，如温度环境条件等，因此需对桥梁结构内力与温度间的关系进行控制，即在施工时需确保桥梁在20到25℃的区间范围内进行合拢。其中，对于桥梁的合拢而言，施工荷载也是一项较大的影响因素，在吊装以及合拢之前应确保各项施工荷载的大小以及位置分布满足要求。

4.3.2 施工过程的控制

主要包括吊装时的控制以及合拢时的控制。吊装过程的控制主要包括试吊以及运输就位阶段。在吊装之前应对桥梁结构以及内力状态进行测量，以将其作为桥梁吊装时的初始控制参数。

桥梁合拢时的控制主要包括吊装钢箱梁就位之后，应采用纵隔板以及顶面将南北梁端的端梁进行连接，并在设计温度条件下进行焊接。作为钢箱梁施工的最后一个梁块，合拢段的施工是桥梁质量控制的重点所在，其主要包含线形控制，温度变形控制以及合拢精度控制等方面。外界的环境温度对桥梁的应力及变形有着较大的影响，通过对该桥梁温度的监测可知，其在0时到6时是温度较为平稳的时候，并且该时刻周围的环境温度均处于设计范围内，故本项目将在该时间点进行吊装合拢。

合拢时是按照中心到两侧的方式通过架设合拢端的方式实现的。通过150t的履带式吊装机进行吊装施工，先进行中心段的合拢，并随之开展温度观测，选取温度合适点进行其余梁端的吊装合拢施工［6］。

在合拢之后即需开展卸载工作，基于对桥梁线形以及安全性的考虑，应在卸载时采用相应的控制措施，主要包括有： （1）控制支座标高：对支座顶面落架前的高程进行测量，以确保其满足要求，否则应在支座处增设不锈钢板的，需注意的是所设置的不锈钢板应与厚度差值保持相同； （2）跨中的落架施工：需将50t的同步千斤顶设置到各落架支承台上，并通过液压泵进行控制。对于桥梁的稳定状态而言，跨中位置以及临时支墩的落架施工质量对其有着较大的影响，因此具体的落架参数应基于现场的理论计算进行确定。根据等比线性的方式对千斤顶的落距进行控制，并基于监测结果对其进行调整，以确保各支座所受应力相同。若该过程有非线性的数值变化出现，应对落架行程进行调整，多数情况下应确保落架行程在10mm以内，中间支撑在多次落架后不再受力即可停止施工。

5 结语

基于上述分析，本文主要得出如下结论：

（1）通过对钢箱梁施工时的安装技术进行分析可知，在吊装钢管柱立杆就位之后，应及时对两根立柱间的16#槽钢连接系进行连接，并且为确保立柱的稳定性满足要求，还需基于高度要求相应设置水平方向上的连接。

（2）对于分配梁而言，在考虑其自身重量以及钢箱梁荷载传递下的受力组合下，其所受的最大应力为170MPa，满足小于容许应力180MPa的要求。但对于钢箱梁的实际施工而言，因其具有较为复杂的受力，在对其进行分段时应注意避免在最大弯矩处进行分段，并且对于其挠度而言越靠近边跨影响越大，故对于钢箱梁的合拢施工而言应对其相应的合拢位置进行准确确定。