钢箱梁节段吊装施工技术研究.doc

钢箱梁节段吊装施工技术研究钢箱梁节段吊装施工技术研究 摘要：本文以某斜拉桥梁为例，介绍钢箱梁吊装施工工艺，分析钢箱梁悬臂吊装过程中接口变形规律，提出接口匹配调整方法。 Abstract：Taking a cable-stayed bridge as an example, Introduction the construction technology of steel box girder erection, Analysis of steel box girder cantilever lifting deformation interface process,and the interface matching adjustment method. 关键词：钢箱梁 悬臂吊装 接口匹配 精匹配 中图分类号：U294.27+5 文献标识码：A 文章编号： Key word: Steel box girderCantilever erectionInterface matching The precise matching 随着我国桥梁技术的不断发展，桥梁跨度也越来越大。钢箱梁由于其自重轻、施工方便、节省模板支架、环保等优点，在现今桥梁中得到广泛应用，如近些年建设的杭州湾跨海大桥、苏通长江公路大桥，以及现今在建的鹦鹉洲长江大桥、港珠澳大桥（钢箱梁+混凝土面板组合梁）均采用钢箱梁截面。本文以某斜拉桥钢箱梁施工为例，对其钢箱梁节段吊装施工技术进行研究。 1、工程概况 本桥主桥为双塔双索面七跨连续钢箱梁斜拉桥，全桥钢箱梁总长1280m，桥跨布置为60+90+150+680+150+90+60m。桥梁中心线处钢箱梁梁高3.5m，全宽(包括风嘴)30.12m，桥面宽度28.7m，设有双向2%横坡。 全桥钢箱梁共划分为16种类型97个节段，标准梁段长度15m，边跨梁段长9m，梁段最大吊重约为250t。梁段间除内、外腹板（包括U形肋和板式纵肋）采用M24高强螺栓连接外，其余均采用焊接连接。 钢箱梁采用正交异性桥面板流线型扁平整体钢箱，单箱三室结构，箱梁顶板厚16mm，底板厚12mm，顶板U形肋高280mm，板厚8mm，间距600mm；底板U形肋高210mm，板厚6mm，间距720mm。箱内设内、外腹板各两道，两道外腹板间距27.4m，板厚24mm，两道内腹板间距11.96m，板厚12mm。横隔板纵桥向间距3m，在支座、拉索断面及压重区段为实腹板式横隔板，其余断面为空腹板式横隔板。 图1：钢箱梁横断面示意图（单位mm） 2、钢箱梁悬臂吊装施工 2.1钢箱梁加工及焊接工艺 钢箱梁各部件采用焊缝连接，锚拉板与锚管、锚拉板与桥面板，以及拉索处桥面板与外腹板的寒风都是至关重要的传力焊缝，在制造过程中需按相关规定预热，达到焊缝全熔透，按设计要求加焊加强角焊缝，尽量减小焊接变形，焊接完成后按要求进行探伤检查。桥面板的纵横向焊缝处桥梁中心线外，应相互错开，避免焊缝十字交叉。 钢箱梁在运输至现场前，均需进行预拼，完成制造线形（拱度、桥轴线、预拼长度）及接口匹配，并对梁体结构尺寸、拼接板型号、梁体涂装质量特别是拼接摩擦面涂装质量等进行验收。 2.2钢梁悬臂吊装工艺流程 在索塔区拼装施工支架，利用浮吊在支架上依次拼装主塔区梁段，利用千斤顶调整主塔区梁段平面、标高位置并固定，再利用塔吊拼装两台架梁吊机，完成架梁吊机试吊，形成两端对称悬臂拼装工况（如图2）。 图2：对称悬臂拼装工况 运输船抛锚定位，钢箱梁运输至现场后，由测量人员根据各节段所在位置对运输船舶进行精确定位，确保钢箱梁精确定位于架梁吊机吊点正下方位置，对称起吊钢箱梁，在钢箱梁刚被吊离船甲板时还应注意其是否水平。钢箱梁起吊到位后，进行梁段匹配及栓焊连接，梁段栓焊完成经验收合格后，拆除匹配连接件，进行挂索，并按照监控指令，进行第一次张拉。当完成梁段拼缝焊接并对该梁段上对应的斜拉索进行第一次张拉后，解除吊机约束，吊机前移，吊机行走到位后，进行斜拉索的第二次张拉，在斜拉索张拉前后，按要求进行监控测量。第二次张拉完成后，进行下一梁段吊装。 2.3悬臂吊装接口变形计算 根据钢箱梁悬臂吊装工艺，钢箱梁安装的主要技术问题在于钢箱梁吊装接口的匹配，钢箱梁吊机站位及吊装如图3所示。 图3：钢箱梁吊装示意图 从吊装示意图可分析出，吊机自重及斜拉索初张力对已架梁段荷载作用，导致已架梁横断面两侧上翘，中间出现向下挠度，而吊装两段在吊点约束及自重作用下，导致横截面两侧出现向下挠度，致使整个钢箱梁吊装接口位置两侧梁段变形正好相反。图4所示即为钢箱梁悬臂吊装接口位置两侧梁段变形规律。 图4 接口变形图 为确保吊装梁段接口顺利匹配，对两段接口变形进行实时监控，本文利用midas软件，建立钢梁15m标准节段吊装模型，对接口变形进行计算，经计算，拼接位置各梁段横截面相对竖向位移如图5所示。 图5 接口横断面竖向相对位移 根据计算可知，本桥吊装梁段接口位置两侧最大竖向位移近20mm，在接口拼接过程中，必须处理好接口两侧梁段竖向位移差。 2.4接口匹配连接 从前文分析及计算可知，对于钢箱梁悬臂吊装施工，整个施工技术核心在于钢箱梁吊装接口匹配，本桥施工时对梁段调位及匹配操作控制如下： 1）粗匹配。 利用吊机吊具上的水平及竖向调整装置调整箱梁节段的纵向坡度及横向坡度，使两相邻梁段同一位置上下接口的缝隙宽度基本相等，待装梁段的纵横坡与已装钢箱梁基本一致，提升梁段，使其与已安梁段接缝处顶面基本齐平，实现梁段粗匹配到位。 2）精匹配 从前文吊装梁段接口变形分析计算可知，已安梁段在架梁吊机前支点压力和斜拉索拉力的作用下，钢箱梁出现横向中间下挠，两边上翘的临时状态，同待安装的钢箱梁在吊点和自重作用下出现的变形状态正好相反。为顺利实现接口精匹配，本桥对吊装接口精匹配方案进行了详细设计。 a、梁段腹板位置匹配 钢箱梁腹板位置刚度较大，其变形值较其它部位小，且腹板连接为栓接结构，安装时首先利用架梁吊机调整待架梁段腹板位置，使其与已架梁段腹板位置对其，连接两梁段的腹板连接冲钉，确保连接冲钉数量满足50%，工作螺栓数量10%后架梁吊机卸载； b、架梁吊机卸载后匹配连接 腹板位置内局部匹配、腹板焊接完成后，将架梁吊机进行卸载（不摘钩，锁定架梁吊机）。 按照从腹板向两头的顺序进行匹配：先对齐并固定腹板，然后用100t千斤顶配合马板调整纵隔板高差，最后调整顶、底板局部高差, 千斤顶配合马板调整如下图所示。 图6局部高差调整示意图 在钢箱梁自身温度较稳定的夜间时段（钢箱梁顶、底板温差小于2），通过监控监测，根据已标示出的测点检测梁段的平面位置（轴线、里程）及高程（绝对高程、相对高差）；当所有指标合格后，即进行其余匹配件连接。 吊装梁段接口精匹配过程中值得注意的是： 必须精确调准焊缝间隙，调平板件错边，间段焊接定位马板，根据先进行腹板螺栓初步安装，螺栓只戴螺帽不拧紧，再进行焊接，最后进行终拧作业，完成梁段的工地连接。 采用千斤顶配合马板调整局部高差时，千斤顶定推力不得过大，否则可能出现顶板与腹板焊缝撕裂情况，在有条件的情况下，可对局部高差调整所需顶推力进行计算。 3、总结 本文在钢箱梁节段吊装施工的基础上，通过某斜拉桥钢箱梁悬臂吊装施工研究，对钢箱梁节段吊装接口变形规律进行了分析，提出了钢箱梁节段吊装接口匹配方法，对于钢箱梁节段拼装起到了一定的指导作用。 参考文献 1 洪军,杨元录，王志生.斜拉桥预制钢箱梁节段桥位拼装工艺及焊接变形J.钢结构.2001(3)