分離式鋼箱組合梁安裝施工技術(shù)研究?jī)?nèi)容，分離式箱梁橋
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中國(guó)水利水電局基建分局第十六工程局有限公司郭志磊摘要：鋼箱組合梁穿越既有道路時(shí)具有施工周期短、施工跨度大的優(yōu)點(diǎn)。此類結(jié)構(gòu)劃分、臨時(shí)支撐、地基基礎(chǔ)、吊裝、安裝線路類型、現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接質(zhì)量等都是決定安裝成敗的重要施工技術(shù)。本文對(duì)上述施工工藝的安裝進(jìn)行了詳細(xì)的研究，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，可為類似鋼箱組合梁安裝的質(zhì)量和安全管理提供參考。關(guān)鍵詞：鋼箱組合梁、分段分割、臨時(shí)支撐、地基基礎(chǔ)、吊裝、安裝線型、焊接質(zhì)量、強(qiáng)度
作者簡(jiǎn)介：郭志磊(1985—)，男，本科，高級(jí)工程師，研究方向：道路橋梁建設(shè)。
0 引言在現(xiàn)有道路上新建橋梁時(shí)，可采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁、預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁、現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁、鋼箱混凝土組合梁等。現(xiàn)澆箱梁現(xiàn)場(chǎng)施工周期長(zhǎng)，占用道路時(shí)間長(zhǎng)，干擾現(xiàn)有交通，因此一般不用于跨越現(xiàn)有道路的設(shè)計(jì)。對(duì)于30m及以下跨度，在現(xiàn)有道路上使用預(yù)制小箱梁或T型梁比鋼箱組合梁具有明顯的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于跨度大于30 m但小于40 m的情況，采用預(yù)制小箱梁或T型梁比現(xiàn)有道路有明顯優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)有道路會(huì)受到一定限制，導(dǎo)致運(yùn)輸路線選擇困難。如果跨度大于40m，跨度采用預(yù)制小箱梁或T型梁沒有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。目前，采用鋼箱混凝土組合梁進(jìn)行架橋有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要是鋼箱組合梁自重輕，架橋能力強(qiáng)，而且鋼箱可以分段制造和安裝，這體現(xiàn)在：能做到的事實(shí)就是鋼就是鋼。盒子可以在橋梁下部結(jié)構(gòu)、管片等的施工過程中并行制造。因此，跨度較大的交叉口常采用鋼箱組合梁。逸仙路上部跨徑達(dá)58米，橋梁采用鋼箱組合梁。本文對(duì)鋼箱組合梁的施工安裝技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，提高了鋼箱組合梁的施工質(zhì)量控制和安全管理水平。
1 鋼箱組合梁工程概況仲愷高速逸仙路鋼箱組合梁位于6、7號(hào)碼頭。左側(cè)6號(hào)墩、7號(hào)墩高度分別為16.8m、17.2m；右側(cè)6號(hào)墩、7號(hào)墩分別長(zhǎng)17.3m、16.9m，跨度58m，上部結(jié)構(gòu)總寬度17.5m，平面位于半徑R=5000m的圓曲線上。主梁采用“槽鋼主梁+混凝土橋面”組合結(jié)構(gòu)，全橋采用3鋼3梁結(jié)構(gòu)，鋼主梁高度2.55m，高跨比約為2.55m。 1/22.75。鋼主梁采用直腹板形狀，主要由頂部翼緣板、腹板、腹筋、底板、底板加強(qiáng)筋、橫艙壁和橫肋組成。整體式鋼主梁腹板中心距為2.9m。兩根主鋼梁中心距5.8m。主鋼梁上翼緣寬度為0.8 m，梁下端寬度為2.9 m，中間跨向上預(yù)拱124 mm，中間截面具有隨變化而變化的二次拋物線。跨度。
2、分體式鋼箱組合梁構(gòu)件分體式鋼箱組合梁構(gòu)件的合理性直接影響廠內(nèi)的加工安排、運(yùn)輸路線、運(yùn)輸和起重設(shè)備的選擇以及臨時(shí)支撐的設(shè)計(jì)和施工。必須考慮運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)的合理性、安裝的方便性以及結(jié)構(gòu)的安全性。綜合考證，逸仙路鋼箱組合梁構(gòu)件單個(gè)最重構(gòu)件為29.41噸，長(zhǎng)度為13.54米，鋼箱組合梁左右構(gòu)件總重量為847.74噸。采用現(xiàn)場(chǎng)制作、現(xiàn)場(chǎng)組裝、單架吊裝方式施工。
3 臨時(shí)支撐及提升基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3.1 臨時(shí)支撐系統(tǒng)應(yīng)力計(jì)算采用槽鋼拼裝鋼橋墩作為臨時(shí)支撐系統(tǒng)，槽鋼采用18號(hào)槽鋼，槽鋼搭建鋼橋墩鋼制，平面尺寸為800mm800mm。經(jīng)計(jì)算，鋼墩作用的線荷載為3.28t/m。計(jì)算時(shí)，我們使用專業(yè)的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件“Midas”。建模計(jì)算過程如下：?jiǎn)卧褂昧簡(jiǎn)卧x材料屬性為Q235鋼，定義每種材料的橫截面屬性，建立模型單元，并指定材料和橫截面屬性。定義邊界條件和邊界條件。添加一般約束、節(jié)點(diǎn)負(fù)載并運(yùn)行計(jì)算查詢結(jié)果。復(fù)合應(yīng)力圖中最大應(yīng)力為50.1MPa205MPa，最大變形為梁變形值0.09mm800500=1.6mm，一階臨界荷載系數(shù)為69.34，整體強(qiáng)度穩(wěn)定性較高。如圖1所示，鋼橋墩剛度滿足要求。
圖1 組合應(yīng)力圖下載原圖
3.2 吊裝基礎(chǔ)強(qiáng)度計(jì)算采用一臺(tái)450t汽車起重機(jī)吊裝鋼箱梁，總重量為145t，鋼箱梁一端最大起吊重量為75t。為保證安全，吊裝處支腿主臂末端受力按70%計(jì)算，起重機(jī)單支腿最大承載能力為77t。腿下有一塊500mm2500mm15mm的鋼板，簡(jiǎn)單計(jì)算地基強(qiáng)度為=7710/(2.52.5)=123kPa。實(shí)際動(dòng)錐試驗(yàn)后地基承載力為210 kPa，滿足要求。吊裝前應(yīng)將支腿部分場(chǎng)地找平，鋼板平整度控制在20mm，如無法做到則在鋼板下鋪中粗砂找平壓實(shí)。必須大于94%。
4、鋼箱組合梁吊裝設(shè)備選型及受力分析鋼箱組合梁的部件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，采用200t汽車起重機(jī)將其組裝到輪胎架上。質(zhì)量29.41t，最大舉升高度1.5m。左車架組裝成三梁，右車架組裝成三梁，最重一梁146.64t，最大起升高度17.3m，采用兩臺(tái)450t汽車起重機(jī)吊裝，采用支架。起重機(jī)的起重能力、杠桿、傾覆阻力、吊索、吊耳、卸扣等受力等關(guān)系到施工安全，直接影響鋼梁安裝的成敗。計(jì)算通過后執(zhí)行。其中，驗(yàn)證起重機(jī)起重能力、杠桿作用、抗傾覆能力的方法如下。
4.1 200t汽車起重機(jī)起重能力及杠桿計(jì)算采用200t汽車起重機(jī)將部件組裝到輪胎架上。單件最重29.41噸�？紤]最不利工況，當(dāng)起重機(jī)起吊半徑R=18m時(shí)，查看200t汽車起重機(jī)性能參數(shù)表，對(duì)應(yīng)最大起重量為32tQ=29.41t，起重能力滿足要求可以看到它很滿足。吊點(diǎn)安裝在鋼件的四個(gè)角上，吊爪垂直間距b=9 m，水平間距a=2.75 m，鋼絲繩與水平面夾角為吊索高度h4可由公式(1)計(jì)算。
吊鉤口至吊臂頂部定滑輪中心的最小距離h為3m，本段鋼梁懸掛支撐面最大高度h1為1.5m，安裝間隙p為0.5m ，綁扎點(diǎn)為吊裝后的點(diǎn)，距底部距離h3為2.6 m，起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心至臂架鉸軸的水平距離F為1.5 m，此時(shí)臂架長(zhǎng)度可采用式（2）計(jì)算。
相應(yīng)的動(dòng)臂傾斜角度由式（3）計(jì)算。
吊鉤槽口至臂尖定滑輪中心的最小距離h為3 m，吊具高度h4=8.1 m，故計(jì)算臂尖吊點(diǎn)中心之間的水平距離鋼梁和吊桿采用式（4），按：計(jì)算
吊運(yùn)鋼材寬度的一半為3.7/2=1.85m，因此起重機(jī)不會(huì)翻倒，滿足要求。
6 現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量控制(1)焊接材料應(yīng)采用與母材相適應(yīng)并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的焊絲、焊劑、手工焊條。焊縫的機(jī)械性能不得低于母材的機(jī)械性能，所有焊縫必須由持有合格上崗證書的焊工進(jìn)行焊接。
(2)制造指南對(duì)鋼材、焊接材料、焊接接頭形狀、焊接方法、焊縫等進(jìn)行焊接工藝評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)報(bào)告確定焊接工藝。
(3)所有不同厚度鋼板的對(duì)接焊均應(yīng)按焊接工藝規(guī)程的要求對(duì)厚板進(jìn)行坡口處理。焊接要求以埋弧自動(dòng)焊和氣體保護(hù)焊為主，輔以手工焊。焊機(jī)數(shù)量應(yīng)為偶數(shù)，并從左到右對(duì)稱使用，從中心開始逐漸向外，使元件收縮自如。
(4)焊前應(yīng)檢查焊縫的接頭質(zhì)量和焊縫的加工情況，不符合要求的應(yīng)進(jìn)行修復(fù)并進(jìn)行焊前質(zhì)量檢驗(yàn)。焊接時(shí)，焊工必須嚴(yán)格遵守焊接工藝，不得隨意焊接或在焊道外的母材上產(chǎn)生電弧。在母材焊道中心線兩側(cè)，在板厚兩倍加30mm的范圍內(nèi)進(jìn)行超聲波探傷。母材必須無裂紋、夾層和分層等缺陷必須嚴(yán)格控制焊接順序，盡量減少垂直板約束Ceq（碳當(dāng)量）和Pcm（焊接裂紋敏感性系數(shù)）參數(shù)以選擇正確的預(yù)熱溫度并記錄所需的后熱處理。
(5)焊縫目視檢查要求焊縫不得有裂紋、未充分熔化、焊瘤、夾渣、未填滿的電弧坑、漏焊等缺陷。如果焊縫中出現(xiàn)裂紋，焊工不得擅自處理，必須查明原因并決定修復(fù)程序后再進(jìn)行處理。同一部位的焊縫修補(bǔ)次數(shù)不得超過兩次，超過兩次的，應(yīng)按修補(bǔ)工藝處理。未通過目視檢查的零件在加工并符合要求之前不得進(jìn)入下一步。
(6)焊接24小時(shí)后，所有焊縫必須在目視檢查合格后進(jìn)行無損檢查。無損檢測(cè)采用兩種方法：超聲波檢測(cè)和X射線檢測(cè)，焊縫必須滿足各自的質(zhì)量要求才被認(rèn)為合格。
(7)橫梁與主梁現(xiàn)場(chǎng)焊接連接，但焊接前應(yīng)檢查鋼結(jié)構(gòu)的三維尺寸及精度，若橫梁誤差較大則不能焊接；請(qǐng)與制造商聯(lián)系。在獲得認(rèn)證之前，請(qǐng)?jiān)谶M(jìn)行任何焊接之前聯(lián)系我們。
7 結(jié)論鋼箱組合梁的構(gòu)件劃分決定了起吊重量和起重設(shè)備的選擇。對(duì)臨時(shí)支撐、基礎(chǔ)承載力、起重機(jī)和起重配件進(jìn)行嚴(yán)格、規(guī)范的應(yīng)力分析和驗(yàn)證是確保箱梁安裝安全的關(guān)鍵要素。架設(shè)線的管理和現(xiàn)場(chǎng)架焊質(zhì)量直接影響橋梁的成橋質(zhì)量。本文結(jié)合工程實(shí)踐對(duì)上述施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究，取得了良好的施工安裝效果，提高了鋼箱組合梁的施工技術(shù)水平。
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