立交桥钢箱梁吊装施工技术要点浅析

王鹏扬

（太原轨道交通集团有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

钢箱梁即为钢板箱形梁，主要由顶板、底板、腹板、和横隔板、纵隔板及加劲肋等通过全焊接的方式连接而成，是大跨径桥梁常用的结构形式。桥梁钢箱梁的施工质量是否可靠，直接影响到桥梁的施工安全及使用寿命。在钢箱梁吊装施工中如果存在违章施工或不当操作，轻则耽误工期，重则可能导致钢箱梁施工时发生倾覆等安全事故。因此，钢箱梁吊装施工中应重视施工技术管理，为施工操作提供技术保证，最大限度确保施工质量。本文结合尖草坪立交桥改建工程，对钢箱梁吊装施工关键技术进行解析。

1 工程概况

尖草坪立交桥改建工程位于太原解放路和涧河路路段，在解放路与涧河路合并后向北延伸两层上跨尖草坪街，然后二层上跨柏杨树街落地延伸至恒山路。工程范围内解放路主线道路中心线在地下与地铁2号线中心线重叠并行，解放路主线与尖草坪节点区域立交桥位于地铁西涧河站结构物上方。全桥共3.5层，第一层为解放北路层；第二层为东西向跨解放北路立交桥，桥长285m；第三层为解放北路主线高架桥，桥长1537m；最高的3.5层为连接解放北路与涧河路的匝道桥。

2 钢箱梁吊装施工技术

在尖草坪立交桥改建工程钢箱梁的吊装施工中，涉及临时支架的设计、吊装设备选型、吊装前准备工作、吊车站位、钢丝绳及吊耳的选择、钢箱梁吊装施工及现场焊接等重要技术。

2.1 临时支架的设计

临时支架要设计足够的强度与稳定性，保证在支撑钢箱梁重量的情况下不变形、不垮塌，确保施工安全与工程质量。该工程的临时支墩材质采用Q235B，方案采用Φ299×10 钢管柱。临时墩设置双排钢管墩，钢管柱之间用Φ180×10 钢管相互连接。支架底部设置柱底板，为了便于支架的重复利用，支架采用分节制作，用法兰盘连接，采用普通螺栓锁紧。经支架强度及稳定性验算，该方案可行。

2.2 吊装难点

尖草坪立交桥改建工程分两期建设，一期工程打通恒山路往涧河路方向交通，缓解地铁建设期间北部区域的交通出行困难；二期工程待地铁主体结构完工后建设，二期工程现场吊装施工具有以下难点：二期为主线桥，且在地铁隧道上施工。当一期完成后，二期主线桥钢箱梁吊装，两侧受匝道桥的影响很大，特别是主线桥下穿匝道桥部分（U04段），吊装限制明显。同时，中间有门架框限制，地下是地铁隧道，且临时支架较多，进一步限制了吊装空间。此时的吊装作业空间小，吊装半径小，吊装构件又相对长，对于吊装方法的选择，吊装机械的选择，吊装机械的站位均需要详细考虑。

2.3 吊装设备选型

吊车在吊装施工中，既要兼顾稳定性又要具有灵活性，结合现场施工条件，拟采用一台260T汽车式起重吊车完成大部分吊装工作，两台160T汽车式起重吊车对位于匝道下方及紧靠匝道位置的构件进行抬吊施工。双机抬吊需尽量选择型号相同的吊车，若两吊车型号不同，则应根据吊车的技术参数，选择相近的速率。

2.4 吊装施工控制要点

2.4.1 吊装前准备工作

（1）吊装前应对桥台顶标高进行复查，确保标高无误，并做好复查记录。

（2）根据钢箱梁的施工要求，必须精确确定具体的起吊位置。同时，天气状况对吊装也有着重大影响，应提前了解24h内的天气情况，根据天气状况确定能否进行施工，并在必要时采取一定的防护措施。

（3）吊装前，对所有管理和作业人员进行安全教育、安全技术交底，经考核合格后方可上岗。另外，必须确保作业人员正确使用劳保用品。

（4）箱梁安装前，应先将承台支座垫块上的杂物清理干净，以便箱梁顺利就位。

（5）吊装前，应检查各起重吊具的性能，确保其处于良好状态，正式吊装前应先试吊，检测吊车的性能状态，确保安全起吊。

2.4.2 吊车站位

（1）U02联和U03联在原道路路面施工，且主线桥边缘距离两侧构筑物有12m以上的间隙，吊机的摆放及施工不受影响。采用一台260T的汽车吊进行吊装施工。

（2）U04联部分箱体位于已施工完成的A匝道正下方，部分箱体紧靠匝道桥边缘，吊机及构件的位置受到一定的限制。采用一台260T汽车吊进行大部分构件的吊装施工，对位于匝道下方及紧靠匝道位置的构件采用两台160T汽车吊进行抬吊施工。

（3）U05联和U06联位于A、B匝道之间，且主线桥边缘紧靠匝道桥边缘，特别是U06联箱体，一侧与B匝道预留边线进行焊接连接，就位精度要求高。采用U04联的相似吊装方式进行施工。

2.4.3 钢丝绳的选择

本次吊装作业单机吊装最重的构件，部分抬吊构件重量较小，钢丝绳受力计算如下：

（1）钢丝绳受力计算。最重构件重量约为58.866t（考虑吊具，以62t计算），当被起吊箱梁重量一定时，钢丝绳与铅垂线的夹角a愈大，吊索所受的拉力愈大；或者说，吊索所受的拉力一定时，起重量随着a角的增大而降低。该工程所吊装的所有钢箱梁钢丝绳与铅垂线的夹角在45°～60°范围内，以钢丝绳与水平面的夹角为60°计算，动荷载系数取1.2计，采用4根钢丝绳同时起吊，则单根钢丝绳所受的拉力P为：P=1.2×62/（4×sin60°）=21.477t=21477kg。

（2）钢丝绳的选用。钢丝绳的计算和选用参照最小破断拉力和最小破断拉力总和两项参数进行。不同型号的钢丝绳，其使用范围也有所不同。该工程起吊箱梁拟采用6×61+1 纤维芯钢丝绳为新钢丝绳，等级为1670。通过查看《重要用途钢丝绳》（GB 8918-2006）表11，直径56mm 的钢丝绳符合要求。因此选择直径为56mm 的公称抗拉强度为167kg/mm2的6×61+1 的纤维芯钢丝绳完全满足施工要求。

2.4.4 吊耳的选择

吊耳是钢丝绳与构件之间的纽带，在施工过程中起着至关重要的作用。以吊装最重梁段为例，对吊耳选择进行计算。吊装最重构件重量为58.866t，动荷载系数取1.2计，则构件吊装过程中最重1.2×58.866=70.639t。钢丝绳与构件面取夹角60°，钢丝绳传递力为：P=70.639/（4×sin60°）=20.392t。吊耳板厚取35mm，材质选用Q345，吊耳与横隔板、顶板之间熔透焊。并且吊耳的选择还应经拉应力计算、剪应力计算、局部挤压应力计算、焊缝计算等，经验算无误后方可实施。吊耳施焊工作落实到位后，针对焊缝做无损检验，若各方面均满足要求则可以投入使用[1]。

2.4.5 钢箱梁吊装施工

在施工现场，吊装车在支腿时，要保证地基的强度，调整吊车的液压支腿使得吊车平稳，避免吊车支腿出现下沉情况。钢箱梁吊运、移装时应设警戒线，防止无关人员穿行。在吊装过程中，钢箱梁在现场应尽快安装，以尽量减少钢箱梁在高处的长时间停留。钢丝绳与钢箱梁顶部应保持合理的角度，通常不大于60°[2]。主梁吊装就位于墩柱上，对准墩柱中心用水平仪调整。梁定位过程中应保证其平稳下落，而使梁各个部分不发生变形。为确保施工质量，在钢箱梁安装时要准确控制其精度，使用全站仪进行测量，施工人员与测量人员相互配合及时进行精确调整，从而确保钢箱梁吊装的精度。

主线桥最不利吊装位置位于U04段，此段位于A匝道正下方（见图1），空间小，吊装难度较大。

图1 U04联的平面图

U04 联吊装顺序由箱体编号由小到大顺序吊装。U04 联7#、10#、11#、12a#、13#构件在A 匝道下受A 匝道的影响最大，而其余箱体构件（除4#箱体，因4#箱体离B匝道较近）不受A匝道影响。吊装根据空间情况采用单机吊或抬吊的方式进行施工，除上述特殊位置构件外，其他构件采用260T吊车进行吊装，现对受现有桥梁影响吊装的4#、7#构件进行吊装分析。

4#构件虽不在匝道投影面以下，但是其紧靠匝道，距离匝道边缘的水平间距约2.75m，施工过程中需格外注意吊装安全，经分析现场条件,构件到场后采用两台160t汽车吊从两侧进行抬吊施工作业，见图2。4#构件重42.762t，考虑1.2的不均匀系数、机械0.8的抬吊折减系数，则每台吊机吊重42.762×1.2/2/0.8=32.072t。吊车主臂31m，作业半径5～11m，额定起重量39.5～77t，满足吊装条件。

图2 4#构件吊装

7#构件就位时上空间小，7#构件上表面与A匝道底板之间净距只有5.9m。故分别在7#箱体两端头设置两个抬吊吊点，吊点距离端头约为1m。两组抬吊吊点分别用两台160T汽车吊作用，其中B组吊点位于A匝道底板投影面下，A 组吊点位于A 匝道1.8m 宽翼缘投影面下，7#构件就位时，A组距离A匝道翼缘约875mm，吊装时需实时注意与A匝道的安全距离。具体示意见图3。

图3 7#构件吊装

2.5 钢箱梁现场焊接

钢箱梁吊装完成，且复测标高及线形无误后，方可进行焊接作业。钢箱梁施焊之前需要充分考虑现场环境，提前做好各项准备工作，有效控制尺寸、外形、焊接质量等。焊接材料须按焊接工艺要求使用，需要注意的是，若待焊部位结露或被雨淋后，要采取措施先去除水分、浮锈。焊接完成后清理焊缝表面的熔渣及周围的飞溅。焊缝温度降至环境温度后，需进行焊缝检验，并进行超声波检验、射线探伤检验，从而确保焊接的质量。

3 结束语

综上所述，钢箱梁在吊装施工过程中，必须采用科学可行的施工方案，注重合理的施工工艺与质量管理，严格控制钢箱梁的施工技术。尖草坪立交桥改建工程中钢箱梁的吊装施工实践证明，要提高钢箱梁吊装施工技术水平，首先要做好吊装施工准备工作，还要做好施工过程中吊耳及钢丝绳的选择、吊装过程的要点分析及数据验算等，才能满足桥梁高质量建设的要求。