桥梁工程中钢箱梁吊装施工技术研究与实践

王桥

摘要 钢箱梁桥相对于混凝土桥来说，自重轻、跨越能力强、施工效率高，目前在桥梁工程中的应用越来越广泛，但随着钢箱梁桥的广泛应用，对钢箱梁桥安装技术也提出了更高的要求。钢箱梁桥的施工中，目前大部分采用分段制作和吊装的工艺。为加大对钢箱梁吊装施工技术的研究，文章依托海翔大道白石立交C匝道桥第三联钢箱梁桥项目实例，对钢箱梁吊装施工过程中的交通组织、节段划分、临时支墩设计、吊车及吊索具选择、梁段吊装等关键工序进行分析论述及验算，为今后类似工程提供参考和借鉴。

关键词 桥梁工程；钢箱梁吊装；施工技术

中图分类号 U418.8文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）24-0103-04

0 引言

随着桥梁技术的不断发展，钢箱梁以其优越的性能被广泛应用于桥梁结构中。钢箱梁施工需要经过钢箱梁的制作、梁段运输、分段吊装、拼装焊接等工序，该文以海翔大道白石立交C匝道桥第三联钢箱梁吊装施工为实例，对钢箱梁吊装施工技术进行分析研究。

1 工程概况

海翔大道提升改造工程，白石立交C匝道第三联桥梁中心桩号CK0+429.3，上跨海翔大道，桥跨布置为49.4 m+40 m钢箱梁。上部结构形式为单箱单室连续钢箱梁桥，梁高2.5 m，桥面宽度10 m。顶板厚度为16 mm或20 mm（墩顶30 m内），底板厚度为16 mm或22 mm（墩顶22～26 m内），顶板及底板采用T形加劲肋；腹板厚16 mm，采用板肋加劲；横隔板厚度为12 mm或20 mm（支座处），标准间距2 m。

白石立交C匝道第三联钢箱梁吊装施工方案的选择主要依据本身的结构设计、现场施工条件、交通组织、运输方式等因素来确定，主要分三个环节：从钢箱梁制作基地分节段加工制作；钢箱梁装车后的固定、运输、工地现场卸车；钢箱梁吊装定位、拼装焊接，调整固定。

根据钢箱梁的基本情况及现场条件，确定白石立交C匝道第三联钢箱梁总体吊装方案：钢箱梁分段运至施工现场后，采用两台160 t汽车吊进行吊装，将单节段钢箱梁吊装到现场搭设的临时支墩上進行拼装；临时支架由钢管立柱、联系梁、支承横梁自制组成，钢箱梁拼装作业时，采用全断面焊接连接。

2 施工准备工作

2.1 交通组织

拟建项目位于既有海翔大道处，该道路系重要交通干道，车流量很大。白石立交节点为海翔大道与集美大道交叉处，现状立交缺少一个相位，即后溪往同安方向的左转匝道，该次设计增设后溪往同安方向的左转匝道，即为C匝道。C匝道设C匝道大桥，跨越海翔大道主线和集美大道。

由于在海翔大道上架设钢箱梁，钢箱梁吊装期间，应分次向交管部门申请对道路进行封闭围挡施工并得到批准，以确保吊装安全顺利地进行。钢箱梁吊装开始前，对施工区域的交通现状进行调查，评估交通组织方案对施工路段道路交通的影响，以确认制定合理的施工方案和交通组织方案。交通管制方案按设计要求和交警部门批准的布控方案进行。

施工期间海翔大道的通行能力受到较大的影响，可充分利用周边的路网进行分流，对通往海翔大道的各个路口均设置交通引导标志牌。片区外围应在较远距离进行预告，提示往来海翔大道的车辆尽可能进行绕行。一级告知标志牌设置于通往施工路段周边主要节点处，用于施工路段信息提示；二级指示标志牌设置于周边主要节点处，用于行驶路径指引[1]。

2.2 测量放样

根据该联钢箱梁分段情况，在临时支墩顶部测量放样出钢箱梁的边线及中心线，以便钢梁吊装定位。

2.3 其他准备工作

①吊装前，对作业班组进行安全技术交底；②根据吊装工序安排，事先确定好汽车吊的停放位置，保障吊装需求；③根据交通组织方案，组织现场安全人员、交通指挥员到位。

3 钢箱梁吊装施工技术

3.1 节段划分

钢箱梁分节段的首要原则是便于吊装施工，通过优化钢箱梁的分段，可以提高施工效率，缩短工期，减少对交通的影响。白石立交C匝道桥第三联钢箱梁共分为9个梁段，分段示意图见图1。

分段划分时，按相关规范要求，顶板接缝、腹板接缝、底板接缝错开至少200 mm以避免应力集中。各梁段的具体参数见表1。

3.2 临时支墩设计

临时支墩由钢管立柱、联系梁、支承横梁组成。立柱采用直径φ529壁厚为6 mm的钢管，立柱间采用C12槽钢连接系，L100*10角钢为斜撑。主支管正上方焊接双拼32a工钢组成的支承横梁。支承横梁上方设2*HN300*150*6.5*9.0调节立柱，必要时设千斤顶调整标高。临时支墩下设120 cm×120 cm×30 cm的C20混凝土预制块。白石立交C匝道桥第3联临时支墩布置及大样图见图2。

3.2.1 横梁验算

由各分段梁体自重可知，立柱受力最大的为第三联C段梁，总重120.11 t，一端由4个支撑承受竖向荷载，单个支撑承受的两头自重为120.11/2/4=15.01 t。按简支梁验算，采用力学求解器计算结果见图3。

最大弯矩M 187.63 kN·m，σ=M/W=187.63×106/（2×692×103）=135.6 MPa＜[σ]=215 MPa，满足要求。

最大剪力Q=165.11 kN，τ=Q/A=165.11×103/（2×67×102）=12.32 MPa＜[τ]=125 MPa，满足要求。

3.2.2 立柱验算

由各分段梁体自重可知，立柱受力最大的为第三联C段梁，总重120.11 t，由四根立柱同时承受竖向荷载，每根立柱承受的梁体自重荷载为120.11/4=30.03 t，人

员机具荷载按2 t计算，工字钢和上部支撑计算荷载按2 t计。则立柱承受的荷载为：F=1.2×（30.03+2）+1.4×2=41.24t=412.4 kN。

φ529×6 mm主要参数为：Q235，A=98.58 cm2，L=7.5 m，i=18.49 cm，[σ]=215 MPa。

（1）强度验算。σ=F/A=412.4×103/（98.58×102）=41.83 MPa＜[σ]=215 MPa，满足要求。

（2）稳定性验算。λ=L/i=750/18.49=40.56＜[λ]=150，满足要求。

查GB50017—2017附录D.0.1得，稳定系数φ=0.94，则：

F/（φ·A）=412.4×103/（0.94×98.58×102）=44.5 MPa＜[σ]=215 MPa，满足要求。

（3）混凝土基础受力计算。钢管底板采用750 mm×750 mm规格的钢板，则混凝土基础受力为：

f =412.4×103/（750×750）=0.73 MPa＜[ f ]=9.6 MPa，满足要求。

（4）地基承载力验算。P=F/S=412.4/（1.2×1.2）=286.4 kPa，即地基承载力需不小于286.4 kPa，当不满足时换填适量砂碎垫层。

3.3 吊车及吊索具选择

3.3.1 吊机性能要求

（1）吊重。白石C匝道第三联E段钢箱梁采用单台160 t起重机吊装，A、B、C、D段采用两台160 t起重机吊装。C2段重60.69 t，起重机吊重性能应不小于60.69/2×1.3（动载系数）=39.45 t。

（2）吊高。吊高最大的为吊装第三联E段，地面高程为+6.6 m，箱梁顶高程为+17.9 m，吊点距离梁端5.2 m。则吊高不小于地面以上17.9?6.6+5.2=16.5 m。

3.3.2 三一SAC1600T8吊机性能

经查160 t汽车吊性能表，当吊臂长度为19 m、作业半径为8 m时，吊重为80 t，按80%性能核算为80×80%=64 t＞39.45 t，吊重满足要求。

当吊臂长度为19 m、作业半径为8 m时，吊高为1.2+17.23 m=18.43 m＞16.5 m，吊高满足要求。

3.3.3 钢丝绳及卸扣选型

按不利情况3个吊点计算，当吊装最大重量为60.69 t的C2梁段时，钢丝绳受力为60.69/sin60°/3/2=11.68 t，即116.8 kN。

要求安全系数不小于6，则钢丝绳最小破断力不小于116.8×6=700.8 kN，查《起重用钢丝绳（GB/T 34198—2017）》附表D，采用φ38 mm的6×19M类钢丝绳（公称抗拉强度1 960 MPa）的最小破断力为869 kN＞700.8 kN，此时钢丝绳安全系数为869/116.8=7.4＞6.0，满足要求。经查表计算，采用17T美式弓形卸扣，可满足使用要求。

3.4 梁段吊装

白石立交C匝道桥第三联钢箱梁采用1台160 t汽车吊或2台160 t汽车吊架设，架设顺序为5#墩→7#墩，即A1→A2→B1→B2→C1→C2→D1→D2→E。

3.4.1 梁段起吊定位

空载试吊：验证吊装方案选用的回转半径、臂长、角度等参数，检查是否与墩柱及吊梁段发生碰撞，否则需重新调整吊车位置。

吊装前先试吊一段，起吊距离约为20 cm，停留时间不得小于10 min，过程中密切观察吊车各项配件性能及运转情况，监控梁段在空中状态。吊装时在梁段上系好缆风绳，以控制吊装时梁段在空中的状态。当挂钩与钢箱梁吊耳挂好后，安全员对其进行检查验收，合格后，由指挥员指挥吊车将梁段缓慢起吊。在达到预定高度时，吊车缓慢转动主臂至桥位上空后，指挥吊车缓慢将梁段吊至临时支墩顶面10 cm左右停下，然后根据事先测量放样好的钢箱梁底板边线、中心线将梁段准确下放至安装位置[2]。

3.4.2 梁段固定

钢梁临时就位后，在钢梁两侧设置挡块，防止钢梁滑移、倾覆。在钢梁分段接口位置利用马板和匹配件对就位的梁段进行临时固定，防止钢梁梁段位移[3]。待吊装完成，钢箱梁焊接完成后，拆除临时固定措施。

3.5 吊装过程注意事项

（1）梁段起吊时，应在整体梁段离车板50～100 mm时停车，检查梁块的平稳度是否符合组装的要求，对吊车的性能及各项指标做全面检查、核实，并观察承压地面是否有下沉的迹象，各条钢丝绳受力是否均衡，是否能满足载荷的要求。在确认无安全隐患后才能正式起吊。

（2）起吊时，升降速度应保持缓慢匀速运行，吊臂变幅、旋转时应缓慢起步。

（3）梁体的重心位置必须准确测量和确定，以避免偏斜和倾覆。

（4）在吊装作业现场，所有人员必须戴安全帽，穿防护服。

（5）吊装过程中，派专人指挥，进行有效的沟通和协调，确保吊装安全。

3.6 安装精度控制

3.6.1 轴线和中心线控制

（1）根据设计坐标在桥墩上准确地放样出桥梁轴线和中心线。

（2）在吊装就位时，钢箱梁离支座约50 mm时，进行精调，让钢箱梁上轴线和中心线对准桥墩上放样的轴线和中心线。

（3）检查各线的重合度，并在支座四面安装限位码，然后吊车缓慢松钩就位，在松钩过程中要随时注意各线的偏移。

3.6.2 标高控制

（1）根据钢箱梁设计高程表，准确地计算出各临时支墩处各支点的高程。

（2）支点安装完成后，根据计算的支点高程，用激光经纬仪复测各支点高程。

（3）钢箱梁初步定位好后，用水准仪复测钢箱梁顶板的高程，如有偏差，重新进行调整[4]。

4 总结

该文结合白石立交C匝道桥第三联钢箱梁施工实际，从工程重难点出发，梳理形成了钢箱梁吊装施工的关键工序，对临时支墩、地基承载力、吊车及吊索具等进行验算，均满足要求。针对钢箱梁吊装施工，提出了吊装过程的注意事项和安装精度控制，为今后类似工程提供一些参考和借鉴。

参考文献

[1]杨健. 晋江市和平快速路改造工程施工期間交通组织方案研究[J]. 福建建材， 2022（5）： 57-60.

[2]中交一公局集团有限公司. 钢箱梁安装施工方法[Z]. 中交一公局集团有限公司， 2020： 1-25.

[3]张朝军. 空间受限情况下钢箱梁安装技术研究与应用[D]. 辽宁：辽宁工程技术大学， 2021.

[4]刘斯琴. 海心沙2号桥钢箱梁分段吊装施工技术研究[C]//广东省第五次土木工程施工技术交流会. 广东省土木建筑学会， 2013.