波形钢腹板连续刚构桥钢腹板吊装施工技术研究

付凯斌

（广东冠粤路桥有限公司，广东 广州511450）

0 引言

在20 世纪80 年代，法国首先设计并建造了以波形钢腹板代替普通的混凝土箱梁腹板的新型组合结构桥梁——Cognac 桥。我国波形钢腹板组合梁桥起步较晚，自2005 年建成第一座波形钢腹板组合梁桥——江苏淮安长征桥以来，目前已建和在建的波形钢腹板桥梁达40 余座。随着工程经验的积累和设计技术的进步，波形钢腹板组合梁已经开始向大跨、复杂桥型发展。虽然与传统混凝土梁相比，波形钢腹板梁具有自重轻、便于装配施工、造价低、耐久性好、全寿命周期经济效益高、低碳节能等优点，但目前国内波形钢腹板吊装工艺仍不是很完善，本文依托工程实例施工，提出相应安装控制措施，进一步完善波形钢腹板吊装，提升工艺的安全性、经济性。

1 工程概况

依托九绵高速LJ20 标蜈蚣口特大桥钢腹板吊装施工进行研究。蜈蚣口特大桥全长311m，左右线桥孔设计为（75m+160m+75m）。主桥上部构造设计为波形钢腹板连续刚构，采用单箱单室结构，箱梁顶板宽12.6m，底板宽7.5m，翼缘悬臂2.55m，翼缘端厚20cm，悬臂根部厚80cm，箱梁顶板厚30cm，墩顶局部加厚至130cm。箱梁跨中及边跨现浇段梁高4.0m，桥墩与箱梁相接的根部断面及墩顶0 号梁段高10.0m；箱梁底板厚从箱梁根部截面的120cm 渐变至跨中及边跨支点截面的35cm 厚，箱梁梁高、底板厚度均按1.8 次抛物线。

2 波形钢腹板体吊装技术优势分析

2.1 吊装方式灵活

波形钢腹板的吊装施工，其施工方式主要是灵活多变。在吊装时，为了便于吊装作业，必须先将梁箱结构拆分成块体。吊装完毕后，在工地上进行梁箱的组装。装配完毕后，根据工地的具体情况，进行合理的安排和运输。该结构可以在任何时候进行拆装，从而使梁箱的吊装工作更加灵活。由此可见，在具体的施工过程中，吊装施工是提高工程施工质量和安全的有效途径。

2.2 提高施工的工作效率

提高施工效率是每一座桥梁工程的重要指标。针对波形钢腹板梁箱，在其吊装作业中，梁箱结构已完成了拆装，所以在吊装完毕后，可以直接在工地上进行组装，从而有效地减少了施工进度，节省了大量的人力和物力。此外，梁箱的施工作业中，各种结构都以拼装为主，大大提高了施工的方便，同时也有利于提高整体工程的工作效率。

2.3 对周边环境影响不大

在建设过程中，如桥梁、公路等交通工程，往往会给周围环境和人民的正常生活造成不良影响。而在波形钢腹板的吊装工程中，由于大部分的施工工序都是在吊装过程中进行的，所以在实际的安装和施工中，对周围的环境影响比较小。另外，对建筑环境的保护也表现在梁箱体结构上，采用吊装法后，梁箱在施工中不易发生碰撞，降低了梁箱结构在施工中的损坏，使整个施工环境更加安全、可靠[1]。

3 波形钢腹板体吊装技术施工工艺应用

3.1 吊装施工工艺流程

在工程现场执行吊装施工任务时，对工程现场的地脚螺栓进行检验，通过后方可允许波形钢腹板吊装施工的构件和吊装机械进场，并进入安装阶段。安装时，首先安装柱体和梁体，随后进行支撑系杆的施工安装；此后安装其他零散构件，安装完毕后将施工设备撤离现场。安装柱体和梁体时需要按照顺序进行，第一步是对接调整，此后依次安装普通螺栓和高强度螺栓，安装高强度螺栓前需要保证所有普通螺栓都已经固定。完成后依次对高强度螺栓进行初拧和终拧处理，保证柱体与梁体以及梁体之间的连接效果。

3.1.1 前期准备

在波形钢腹板吊装施工前期阶段需要全面检查基础轴线、位移偏差、锚栓间距等多项指标参数，确定各项参数符合吊装施工标准后办理交接手续。如果在前期检查阶段发现存在偏差，则应当立即解决偏差现象，方可开展吊装施工工作。另外，对制作的构件进行检查，避免出现构件偏差超过规定范围的情况。

前期准备阶段要做好波形钢腹板吊装构件的准备工作，根据波形钢腹板吊装施工要求准备现场资料，包括吊装施工过程中使用的吊车、吊索、电焊机等设备。吊装施工过程中需要设置标高，还应当准备铁垫片和钢楔；另外要注意控制点定位，通过三维模型测量控制点。

3.1.2 吊装机械和钢丝绳的选择

波形钢腹板吊装施工机械的选择，需要考虑施工场地以及建筑波形钢腹板特征。常见的吊装机械包括汽车式起重机和吊车，汽车式起重机吨位更大，可完成钢立柱、钢梁的吊装任务；吊车吨位较小，承担其他构件以及系杆的吊装任务。与此同时，考虑到吊装机械对地面承重的影响，必要情况下可采取地面硬化处理方式，避免吊装施工可能带来的地面塌陷影响。钢丝绳的选择需要考虑到抗拉强度、直径、安全系数等指标，符合吊装施工承重要求。

3.2 波形钢腹板安装准备

在波形钢腹板吊装过程中，合理选择吊装设备，确保设备能够满足构件吊装要求，有效地实现预期建设目标，提前消除施工安全隐患。因此，施工单位及技术人员应充分重视设备的选择，明确设备选择在波形钢腹板吊装中的重要性。如果选用的设备规模较大，将增加企业的施工成本，则不符合工程项目经济性原则。如果选用的设备规模偏小，在吊装过程中很容易出现设备倒塌、力量不足等问题。为保证吊装质量，工作人员应根据施工现场的实际情况合理选择设备，既要满足工程吊装要求，又要避免资金浪费。塔吊是目前使用最多的吊装设备，在选择塔吊类型时，应综合考虑施工范围、构件吊装范围、塔吊臂长等因素，使构件堆放在塔吊吊臂范围内，避免影响施工现场交通。在波形钢腹板构件吊装过程中，必须有专门的指挥人员统筹管理吊装过程，并保证施工人员、管理人员和设备操作人员之间的无障碍沟通。准确定位波形钢腹板的安装中线位置以及控制点的位置，由设计安装高程和实测高程确定安装高度，控制点位置一般为混凝土节段划分线处。

临时支撑包括放置波形钢腹板的临时支撑架和临时固定波腹板稳固支架，如图1、2 所示。临时支撑架高度为依据安装高程和实测控制点高程确定的安装高度。它可用角钢按照安装高度提前备料，吊放在墩顶，现场焊接成“门”形，垂直于波形钢腹板中心线放置，高度略低于安装高度，方便于波腹板定位调整。固定波形钢腹板稳固支架采用角钢或钢管，用角钢或钢管临时连接在钢模板支架上，待底板混凝土浇筑完成强度达到要求之后即可拆除[2]。

图1 波形钢腹板0#块底部临时支撑架示意图

图2 波形钢腹板稳固支架示意图

3.3 波形钢腹板整体吊装

对于超大构件吊装，应根据构件尺寸和重量合理布置吊点。为了避免吊点受力集中应力过大，吊装过程经常通过增加吊点数量的方式来降低吊点的局部应力，保证吊装构件的变形量在合理范围内。随着吊点的增加还应解决好吊点钢丝绳均衡受力措施。吊耳一般选择四点或者八点吊装，常规一般选择四点吊装，可做到钢丝绳均衡受力。若采用八点吊装，应解决好钢丝绳均衡受力问题，采用相邻吊点缠绕一根钢丝绳的方法。对于设计的吊耳应进行受力分析，确保吊耳的强度和刚度满足要求，根据计算分析吊耳承受55t 荷载时，吊耳单元最大的应力为91.6439N/mm2，低于规范限值324.5N/mm2，焊缝处对应的变形最大值为0.133mm。解决钢丝绳均衡受力的措施也可采用扁担梁或滑轮组。

3.4 悬臂浇筑节段波形钢腹板安装

在顶板混凝土浇筑后（强度达到85% 以上）挂篮前移，但顶板模板保持不动，采用塔吊将待装波形钢腹板起吊到0 号块桥面位置，再使用小车将波形板（最大高度6.4m）运送到挂篮尾部，挂篮的起升机构将待安装腹板安装到位，与前节腹板相连，挂篮结构如图3 所示。

3.5 合龙段波形钢腹板安装

挂篮施工中，在合龙前两个块段测量合龙段两侧钢腹板的里程和高程，并及时调整两侧钢腹板的位置，确定合龙段钢腹板及钢底板长度，通知生产中心按照既定尺寸加工合龙段波形钢腹板。悬臂段混凝土浇筑完成后，开始吊装合龙段波形钢腹板，安装方法同悬臂浇筑节段，合龙段两侧一端挂篮拆除另一端挂篮走行。

4 波形钢腹板连续刚构桥钢腹板吊装施工控制措施

钢腹板施工前采用BIM 技术合理规划节段，加工过程中采用高精度调位系统，快速定位后采用数控加工设备，应用自动埋弧焊车焊接钢板，减小各节段加工误差，保证钢腹板各模块加工精度。钢腹板吊装施工采用预制组件搭设支架，支架基础压实后直接将预制条形基础、标准节支柱、调节块、腹杆连接件进行组装，大大减少了支架安装时间和工人作业强度；钢腹板高程采用数控调节支座控制，安装精度高，定位一次成型，施工速度快。优化焊接工艺，钢腹板整体焊接顺序从中间向四周进行，使焊缝由中间向外依次收缩，有效控制变形；严格监控焊接施工过程中环境温度变化，减小钢材焊接时结构内力、外部约束和环境因素的不对称影响，避免焊缝周边金属热影响区的力学性能发生变化，焊后温度冷却快慢不一，导致焊缝产生收缩变形，造成接缝处波浪起伏，影响桥梁线形。波形钢腹板连续刚构桥钢腹板在吊装的时候，要先使相关的工作人员熟悉一下图纸，以便更好地理解和掌握技术的准确性。在吊装之前，要对机器的性能进行检查，确保其正常使用，而对于部件的吊装，则采用双机抬吊，这样可以根据实际情况，将钢索的长度保持一致，从而降低构件在承受压力时的扭曲变形。

5 结语

该工程采用波形钢腹板替代传统混凝土腹板，安装完成后立即开始受力，减少了腹板混凝土施工时所需的养护时间，大大加快了施工进度。较一般的混凝土、预应力混凝土结构轻巧，降低了桥梁下部工程造价。其主要承重构件为波形钢腹板，较混凝土的下挠更小，桥梁工厂化程度提高，减少了混凝土用量，有利于环境保护，体现了“绿色公路”的施工理念。国内波形钢腹板组合梁桥起步较晚，波形钢腹板作为国内一种较为新型的施工材料，拥有广阔的市场前景，施工过程中需要不断进行经验积累及总结，在大跨、复杂桥型中形成一个成熟、完整、安全度高、成本经济的波形钢腹板施工工艺，对我国桥梁技术的创新和技术进步，以及取得综合的经济效益和社会效益具有很大的实际意义。