大跨度箱型钢结构拱桥施工工艺--中国期刊网

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大跨度箱型钢结构拱桥施工工艺

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：李志永1 崔萌郑子辉刘申永2

[导读] 摘要：简述霸州牤牛河治理工程中的三号箱型钢结构桥体的施工过程，对施工中的重难点进行了分析。

        1天津天保建设发展有限公司天津市 300300；2天津建工科技有限公司天津市 300499
        摘要：简述霸州牤牛河治理工程中的三号箱型钢结构桥体的施工过程，对施工中的重难点进行了分析。结合工程实际情况，有针对性的编制施工方案，为以后类似工程的施工提供了依据。
        关键词：大跨度；箱型；钢结构桥梁；施工工艺
        一、引言
        箱型钢结构因其具有强度高、塑性好、材质均匀且结构可靠性性好等特点，是桥梁结构的主要结构类型之一。当前箱型钢结构桥梁应用广泛，施工经验丰富，但关于吊装环节论述较少。本文以霸州市牤牛河工程的三号桥梁为背景，对箱型钢结构桥梁的施工工艺进行了探讨与总结。对结构吊装施工中的合理分段、汽车吊的选型、空中定位、焊接等工艺进行了深入的分析与总结。
        二、工程简介
        （1）编制依据
        （1）工程设计图纸
        （2）《起重吊装常用数据手册》
        （3）《建筑施工计算手册》
        （4）《钢结构设计规范》（GB50017-2017）
        （5）《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）
        （6）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ 2-2008）
        （7）本单位类似工程经验、现场实际施工情况
        （8）国家、河北省相关工程建设政策、法规，行业标准
        （2）工程概况
        本工程位于霸州市牤牛河津霸铁路北，桥梁主桥长76米，钢结构主体总重约201吨，主梁宽度为5.5米净宽5米，主拱拱轴线为圆曲线，圆曲线半径为108.23米，主拱跨径L=62米，失高f=4.535米，矢跨比为1/13.671；上下缘均为圆曲线，上缘圆曲线半径为127米，下缘圆曲线半径为94米。主拱梁底设置装饰肋，装饰肋间距为6.6米。桥面铺装厚度为1.8厘米防腐木。

图1 桥梁效果图

图2 桥梁结构断面图

                     图3 桥梁结构剖面图
        （3）施工难点
        1.结构自重大、跨度大
        2.工期紧，不具备搭设满堂脚手架作业条件
        3.箱型结构壁较厚，现场高空对接焊接难度大
        4.施工作业面位于河床底部，地耐力较差
        5.桥身为拱形，对各吊装段的安装精度要求高
        三、施工方案
        1.工艺流程

2.吊装方案
桥主体跨度76米，分为7个加工三个吊装段（见图4），河底沿河床方向30米，原土夯实回填3米高度，用于拼装及吊装作业面；对接处设置临时架体，尺寸为4.24米×3米，高度6米，柱采用P800×13，压顶梁H200×150×4.5×6，联系梁H200×150× 4.5 ×6，水平联系梁2道间距3米；架体顶部铺设6.5米×5米的钢板，钢板与架体之间焊接连接，用于提供操作平台；下部铺设6.5米×5米的30mm 钢板，钢板、支撑架体之间采用焊接连接，将架体力均匀传递至地面。

                                    图4 主结构分节图
        吊装过程采用四台260吨汽车吊进行，吊装顺序为：
        第一步：第1节、第7节（各重13吨）随承台混凝土浇铸；吊装时使用260 吨吊车85吨配重，臂杆31.4米，作业半径24米，倍率8，额定吊装荷载29.3 吨；构件自重13吨，260吨吊车钩头重2.3吨，47.5 的钢丝绳及卡环重0.1吨，所需单机抬荷载为1.15*（13+2.3+0.1）=17.7吨＜29.3吨，满足要求。

图5 第1节、第7节吊装立面图

图6 第1节、第7节吊装平面图
第二步：待第2节至第6节构件全部进场，并完成第3、4、5节地面拼装作业后进行。采用四台260吨吊车同时进行吊装（见图8、图9），分别为一号车吊装第2节，二号车吊装第6节，三、四号车吊装第3、4、5节。其中一号车和二号车的吊装工况为：第2节、第6节（各重36吨），吊装时使用260吨吊车85吨配重，臂杆27米，作业半径14米，倍率10，额定吊装荷51.3吨，构件自重36吨，260吨吊车钩头重2.3吨，47.5的钢丝绳及卡环重0.1吨，所需单机抬荷载为1.15（36+2.3+0.1）=44.2吨＜51.3吨，满足要求。三、四号车吊装工况为：两台260吨吊车，配重85吨，臂杆22.5米，作业半径10米，倍率14，额定吊装荷载80吨；构件自重103吨，260吨吊车钩头重2.3 吨，47.5钢丝绳及卡环重0.1吨，需双机抬荷载为1.15×1.15×（103/2+2.3+0.1）=71.3吨＜80吨，满足要求。

图7 主体吊装平面图

                             图8 主体吊装立面图
        第三步：各吊装段就位后保持吊车全荷进行焊接作业，由四个焊接班组同时对四个断节接口进行焊接，待所有对接焊缝焊接完成并探伤合格后，四台吊车同步卸荷，完成钢结构主体吊装。
        3.空中定位
        空中定位采用激光铅垂仪和全站仪进行测量，工作步骤为：
        1.在厂内预拼装完成后，在各拼装段箱型接口的侧面腹板及上下翼缘处绘制十字控制点，见图9所示。

                      图9 控制点示意图
        2.吊装前，依据现场轴线及标高点，将测量仪器摆放到相应位置并测量出预定就位位置，吊装过程中通过测量仪器测量控制点位置，并通过倒链及缆风绳调节控制点位置使之到达预定就位位置。
        3.焊接工艺
        箱型桥体壁厚为14mm，采用K型对接熔透焊缝，双坡口60度，钝边2mm，组装间隙2~3mm，焊接电流140~180A，焊接电压24V，焊接速度15cm/min。焊接完成后所有对接焊缝均进行超声波检测，并做好相应的质量检查记录。
        四、操作要求
        1.回填土要求
        回填范围为沿河床方向，桥梁中线左右各15米范围，回填高度3米，分层回填，每0.3米压实一次。
        2.试吊要求
        应原地进行试吊，不能在雨天或风速大于5 级的环境下吊装，场地基本平正。试吊时，起重臂起落及回转半径内无障碍物。吊臂吊装要作起落升降到规定的极限位置，左右各回转360 度，在原地方向左向右各90 度转弯，各仪表、信号应显示正常。安全控制装置应灵敏有效，运转部位无异响、过热现象，额定满载试验以最低和最高速度进行提升，制动变幅、回转、吊臂上下试验。重复数次，试验过程中各项运作应连续进行。试吊工作顺利正常才能进入下道工序进行吊装。构件吊起离地20公分，观察构件变形情况及吊车各支腿沉降情况，确保各支腿土体稳定方可正式吊装。
        3.检查要求
        吊装前检查项目：（1）核对吊耳位置及尺寸；（2）核对吊车坐点位置（3）吊车坐点位置场地平整度；（4）钢丝绳、卡环等吊具的质量；（5）构件定位轴线及定位点复核；（6）测量仪器精度校验。
        安装质量检查方法及偏差控制：使用吊线及钢尺检查拱座埋件及埋节中心对定位轴线的偏移，允许偏差5mm。用水准仪检查拱座基准点的标高，允许偏差（+3，-5）基准点与预埋件交接、测量定位放线。
        五、结论
        该施工方法为吊车不卸荷、高空拼装，无需搭设大量支撑脚手架，仅需少量架体用于提供焊接平台使用，可以在安全施工的提前下达到节约成本、缩短施工周期的目的，可供类似工程施工借鉴。