钢箱叠合梁支架法安装施工技术

1、- -钢箱梁架设安装施工技术三公司曹妃甸工程 屈加林摘 要：曹妃甸1#桥的主桥为独塔单索面钢箱叠合梁斜拉桥，主桥跨径为138m+138m。介绍了该斜拉桥钢梁的施工特点，制作、安装所采用的技术和工艺。关键词：钢箱叠合梁、焊接、技术与工艺1 概述在钢箱梁斜拉桥中，钢箱梁的安装是施工中的关键局部。对钢箱梁构造，主梁安装施工方法、顺序及工艺与构造的受力密切相关，如何使钢箱梁的内力符合实际，并满足桥梁的线形要求，是主梁安装施工必须认真对待的关键问题。2 工程概况及特点曹妃甸工业区1桥是曹妃甸地区的标志性建筑，也是曹妃甸工业区规划道路框架“三纵七横中的重要组成局部。大桥采用独塔单索面钢箱叠合梁斜拉桥，跨径

2、组合2×138米，如图1。主梁钢箱梁采用单箱三室截面，如图2。全桥共计41个梁段，南北对称布置，划分为7种类型AG，每段钢梁由顶板、底板、内腹板、外腹板、内腹板间横隔板简称中横隔板、内外腹板间横隔板简称边横隔板、钢锚梁等组成。标准梁段长7m，重106t。最重梁段G段重125t，全桥主梁钢构造重约4357t。由于水陆运输条件受限制，本桥钢箱梁采用两地的制造方式，板单元在厂车间内加工，经陆路运输至施工现场，在主梁支架上加工，场地完成成品钢梁节段的加工组焊及除锈涂装，通过支架滑移至待安装位置，环焊完成后现场浇筑桥面板，当混凝土到达强度后X拉预应力，并X拉斜拉索，初次X拉成桥索力的80。待全

3、桥所有钢箱梁节段按上述方法安装完毕后，进展第二次索力X拉，即X拉到成桥索力。之后撤除所有支架，此时钢箱梁将因失去支架的支撑而再次产生一定的下挠，此次下挠后所到达的线型便是设计的成桥线型。图1 曹妃甸工业区1桥立面图图2 曹妃甸工业区1桥钢箱梁标准段直观图3 主梁支架及钢箱梁拼装胎架钢箱梁的安装采用落地支架法。支架采用钢管桩根底，钢管立柱，型钢支架斜撑，型钢滑移轨道的形式。支架形式为：顺桥向按钢梁阶段长度插打钢管桩，并将钢管桩用纵向、横向分配梁连接形成钢性承台。钢管桩采用钢管，水下插打深度约为28m，根据水深不同每个承台由6根或8根钢管组成。承台上竖立人字架，形成主跨全范围14.1m顶宽的支架，

4、人字架立管采用钢管，横撑为钢管。人字架之间加设剪刀撑，以增强支架稳定性。支架顶安装钢梁移轨道，轨道坡度按主桥线形布置。将靠近过渡墩70m范围支架加宽至39m，采用型钢、钢板等形成钢梁加工平台场地。整个支架制作过程中所用结合部位的焊接，要求焊缝长度、饱满度必须到达要求。加工平台上配20t板单元吊运龙门。主梁支架必须有足够的承载力和刚度，确保在使用过程中生沉降和变形较小。钢箱梁段整体组装工作在总拼装胎架上进展，胎架设在主梁支架上，南北两侧各设一个胎架区，可同时加工五片钢梁。胎架纵向各点标高按设计给定的线形设计，横向考虑焊接变形和重力的影响，设置适当的上拱度。在胎架外设置独立的基线、基点，以便随时对

5、胎架进展检测。此外胎架应满足运梁平车进出方便和平安的要求。每轮钢梁移除后，通过移位器将钢箱梁移动至指定位置，并对胎架牙板进展修整。所有钢梁板单元先由50t吊车吊运至主梁支架上，而后再由龙门吊垂直起吊拼装就位。0#段与SB0-1#段钢梁在主塔处制造，所以在主塔处加设胎架，吊装工作由塔吊配合完成。图3 主梁支架示意图 图4 胎架立面图4 梁段制造标准梁段划分成36块板单元，其中顶板单元4块，底板单元13块，外腹板单元4块，内腹板单元2块，横隔板单元12块，锚箱单元1个。板单元进场后在拼装装胎架上进展多梁段连续匹配组焊和预拼装。在梁段制造中，按照底板横隔板、腹板钢锚箱顶板的顺序，实现立体阶梯形推进方

6、式逐段组装与焊接。组装采用“正装法，以胎架为外胎，以横隔板为内胎，各板单元按纵、横基线就位，辅以加固设施以确保精度和平安。在钢梁组焊过程中重点控制钢箱梁几何形状和尺寸精度、相邻接口的准确匹配等。焊接在组装除锈后24小时之内进展。顶、底板对接焊缝采用CO气体保护焊打底，埋弧自动焊填充、盖面。其余焊缝采用CO气体保护焊。钢箱梁组焊完成后需进展防腐涂装。涂装工艺大概由净化处理、喷砂除锈、喷漆三个局部组成。在涂装时钢箱梁不同位置采用不同的涂装技术。钢箱梁成桥后整个外外表最容易修饰，所以钢箱梁外外表的涂装工艺最为复杂、要求最为严格。外外表共喷漆五道，无机富锌底漆一道、环氧封闭漆一道、环氧云铁中间漆一道、

7、脂肪族聚氨酯面漆两道。其中正常无机富锌底漆的固化时间约48小时，经过现场试验，将固化时间减少至30小时。使得单片钢箱涂装时间由5天减少至3天。从而减少了钢箱梁施工工期。5 主梁安装的施工技术5.1 SB0#段与SB01#段钢梁安装SB0#段钢箱，为F类型，位于塔梁交接处，采用两个对称的别离式箱形叠合梁，在主塔两侧各一个。由于构造形式比较特殊，需在设计位置直接制作。因此在主塔横梁上架设施工支架及胎架，准确放样牙板高程、准确控制梁段尺寸和轴线。制作完成后与主塔进展固结。SB01#段钢梁介于塔柱与塔吊之间，移梁受限制，所以此段梁也在设计位置制作。此两段梁环缝不需调节，待两段钢箱梁加工完成后，直接进展

8、环缝焊接。5.2 SB02#NB01#至18#梁段的安装除SB0#段与SB01#段钢梁外，其他39段钢梁均在南北两岸总拼胎架制作。钢梁制作顺序为：SB02#NB01#至18#梁段按顺序制作。然后依次向主塔方向移动进展拼装。17#梁段为主桥的合龙段。1钢箱梁顶升用千斤顶将梁抬起，同时将移位器分别放在每个千斤顶同侧。并将顺桥向的移位器刚性连接。在此过程中，应注意千斤顶的摆放位置及千斤顶与钢梁底板的接触面积。千斤顶必须放在钢梁横隔板下面，且千斤顶与钢梁的接触面积应大于U肋的面积。防止钢梁在顶升过程中底板产生局部变形。图5 移梁示意图 图6 轨道梁纵断面2钢箱梁移动在轨道梁上用10t电动葫芦作为钢梁的

9、牵引装置。钢箱梁移出胎架后，先进入涂装车间进展防腐涂装。而后将钢箱梁移动就位。移动钢梁前，应检查前后移位器是否与轨道平行，并将对轨道清理干净。梁段移动时，在轨道上标注刻度，观测两侧移位器的位移是否一样，保证两侧移位器以一样速度移动。此外，还需对移梁轨道有无变形，支架是否沉降等进展观测。图5为移梁示意图，图6为轨道梁断面图。3钢箱梁的定位钢箱梁定位是整个钢梁安装中最关键的过程，直接影响到桥梁线性效果以及工程的整体质量。梁段根本到位后，换掉移位器改用自制移镐调节，使得钢梁可以同时三维移动。在钢梁定位过程中，首先将梁段中心线定位准确，即钢梁中心线与桥梁设计中心线重合，误差控制在5mm以内。而后调节钢

10、梁的里程坐标，在此过程中还需兼顾对接环缝间的尺寸，环缝间尺寸应控制在62mm，局部最大宽度为25mm。当二者之间不能同时满足时，应以控制梁段环缝为主。最后调节梁段标高，钢梁与已经定位的钢梁对接侧标高无需调节，只需将两个梁段底板对平，而自由段一侧标高应严格控制。在调节钢箱梁标高时，为控制主梁线形应参加相应的预抛高。预抛高应包括三局部，第一局部是由叠合梁的重力产生的支架沉降，第二局部是由叠合梁的重力产生的支架变形，第三局部是支架撤除后主梁的下挠。梁段所处的位置不同，参加的预抛高高度也不同。 4钢箱梁组装与焊接钢梁调节完成后，及时与已经定位的钢梁进展组装。由于梁段边界刚度较小，可能出现局部变形。局部

11、可用千斤顶置顶方式进展调整。梁段焊接前必须保证两个底板不能出现高差，以免出现应力过大。然后环缝间隙做细小调整，缝隙较小处可以进展适量切割，保证焊缝为完全熔透焊。环焊缝从钢箱梁中线向两侧对称施焊顶、底板、腹板焊缝。顶、底板打底焊焊完后，用两台埋弧自动焊机对称焊接顶、底板盖面焊缝。焊缝应在焊接后24h进展无损检验。本桥要求同时用射线、超声波、磁粉方法检验的焊缝。首先用超声波检验方法对这个焊缝进展探伤，而后再用射线探伤的方法对“十字缝即四块板单元交接处处进展检验。如果超声波探伤已可准确认定焊缝存在裂纹，那么应判定此处焊缝不合格。不合格处用碳弧气剥割开后。重新焊接，再经24h后进展检测。无损检测合格后

12、，可进展嵌补段焊接，嵌补段的形状和长度可根据两端钢梁对接情况，做以适当调整。梁段整体环焊完成后进展复测，并将对梁段进展二次切割。此时梁段历程坐标误差应控制在3mm。6 主桥施工测量控制1平面控制主桥是斜拉桥的重要组成局部之一，为保证主桥与索塔之间的相对位置关系，主桥的施工测量控制必须以索塔的施工测量为依据，以顺桥向索塔的中心线为钢梁的中心线方向桥轴线，横桥向塔柱中心线为主梁施工的里程起算线。为此，塔柱中心线在0#号段瓶装之前，都应做清晰、永久的标记。2施工高程控制主桥的高程控制点设在索塔上，它是全桥施工的高程起算点。在施工过程中，不仅要保证索塔与主梁的联系，更重要的是保证了索塔、主梁拉锁管的相

13、对位置关系。如图8为测量控制点布置情况示意图。图7 移镐示意图 图8 主桥测量控制点布置图 7 监控测量本桥为大跨径柔索构造，构造在施工过程变中形大，同时构造也是高次超静定构造，施工过程中构造体系不断变化，如何在成桥时到达设计所确定的线形及内力状态是本桥施工成功的关键，因此在施工过程中必须采取控制措施，通过在过程中的桥梁状态的监视和调整，保证成桥时到达设计目标。1标高控制测量主梁标高控制是本桥控制的重点。高程线形点布置在每个梁段底板的四个角点并做水准标识。高程线形的精度要求为20mm，采用工程几何水准测量方法即可满足精度要求。2中线控制测量本桥的跨度大，日照温差及风荷载、焊缝收缩将使主梁轴线发

14、生偏移，因此必须把中心线测量作为施工控制的主要目标。中线测量的目的是确保主桥在桥轴线方向上正确的合龙，同时，也是梁体施工提供中线控制依据。3主梁长度控制测量主梁长度控制主要取决于主梁在安装阶段压缩量的计算、预制时的精度、焊缝收缩量的估计。 施工过程中主梁长度的误差通过边墩处的合拢段长度来调整，因此，合龙长度必须待主梁所有节段拼装完毕，根据合拢缝的实际长度并考虑合拢温度后确定。8 支架法施工的优势支架法施工解决了钢箱梁水陆运输不便的问题。并且缩短了钢箱梁制造工期，根据类似工程施工经历，悬拼施工船舶定位及梁段起吊就位需要2天时间，并且此项工作受大风天气影响极大，而曹妃甸又是多风地区，因此采用悬拼施工船舶定位及梁段起吊工作就需要更长的时间，按每节段避让大风天气1天估算，船舶