高架桥钢混叠合梁、钢箱梁吊装施工技术.docx

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Summary：目前，城市市政桥梁及高架桥的建设，已由传统的钢筋混凝土桥逐渐转变为各种新型桥梁结构形式，结合世纪大道快速路（东明路-永乐路）工程Ⅱ标项目工程实例，着重介绍钢混叠合梁、钢箱梁吊装及临时支撑体系施工技术，为后续类似工程提供借鉴。
Keys：钢混叠合梁；钢箱梁；渐变结构；临时支撑；双机抬吊；交通导改
引言
钢混叠合梁是在钢结构和混凝土结构的基础上发展形成的一种新型结构形式[1]，本工程钢混叠合梁采用多箱单室简支结构，叠合梁的钢结构部分采用全焊接钢梁，钢梁由主梁、横梁及I字加劲肋组成，钢梁上翼缘板顶面设置剪力键与混凝土桥面板连为整体[1]。钢筋混凝土桥面板为现场浇筑，，剪力键采用圆柱头焊钉。钢混叠合梁为两联跨，且为渐变结构，跨度较大，；其中一联跨越既有路口，采用两台汽车吊进行双机吊装，
使大跨度钢混叠合梁安装精度到位，保证叠合梁自身挠度受控，保证交通及行人安全。钢箱梁单跨跨径长、重量大、安装高度高，钢箱梁吊装上穿主线桥及部分在建匝道，安全风险较大，匝道钢箱梁分段制作，现场在分段位置立设临时支撑，构件运至现场后，晚上22:00交通导改后封闭既有路段，进行吊装就位，高空调整焊接，保证了钢箱梁安装精度要求及上穿主线桥和部分在建匝道桥的结构安全，保证了次日交通的及时通行。

本段工程起点桩号K11+，终点桩号K12+359，，沿线高架跨越逸夫路、北环地面道路、续建立交匝道与北环高架形成全互通立交；北环立交总体布置为四层“全定向+迂回半定向匝道”组合式全互通立交，世纪大道主线与世纪大道主线间采用“高架接高架”快速衔接，主流向左转匝道SW（南→西）采用右出右进的全定向匝道，次流向左转匝道WN（西→北）、ES（东→南）匝道采用迂回半定向匝道，同时为保证立交整体形式美观，交通流向相对较小的左转匝道NE（北→东）与SW对称布置，为全定向匝道。
主线桥及匝道桥设计情况：钢结构分为主线钢混叠合梁和匝道钢箱梁两部分，其中钢混叠合梁两联，位于主线Z5～Z6和Z6～Z7，为两联跨，，匝道两联分别为WN05～WN08和ES05～ES08，其中匝道部分位于北外环路两侧，平行于北外环路，横跨新建世纪大道快速路，主线Z5～Z6和Z6～Z7为两联跨，其中Z5～Z6横跨现状逸夫路口。
、钢箱梁吊装相关计算
结合现场施工条件，根据每根叠合梁150吨左右的重量，钢混叠合梁构件吊装采用一台500吨和一台600吨汽车吊进行双机抬吊，倒运装车采用两台300吨
汽车吊，中横梁吊装采用25吨汽车吊。～，该处吊装工况复杂，钢箱梁构件采用一台500吨汽车吊进行吊装，临时支撑采用25吨、50吨和70t汽车吊进行制作、立设和拆除。构件吊装时选用钢丝绳、吊环、吊耳经过验算，吊车站位支腿地基荷载及抗倾覆验算，临时支撑及下方基础经过验算，均应符合及图纸及相关规范要求。

叠合梁构件吊装钢丝绳选用：
吊装采用两台汽车吊进行抬吊，每端头两点吊，吊装时每个吊点一根钢丝绳，每根钢丝绳长不短于2m，吊装时两钢丝绳夹角在60度以内，计算时按60度夹角计算。
叠合梁单根构件重量为150吨，则每根钢丝绳荷载S=150*10/[4*cos（60°/2）]=433kN，钢丝绳安全拉力[S]=K*S=6*433=2598kN（6为钢丝绳的安全系数）结合吊装情况，每根钢丝绳采用对折双用，则钢丝绳安全拉力[S]’=2598/2=1299kN，选用钢丝绳6*37，钢丝绳公称抗拉强度为1960MPa，直径为φ52的麻芯钢丝绳，其最小破断拉力为P=1750*=1435>1299kN（），满足吊装要求[2]。
匝道构件吊装钢丝绳选用：
匝道单段构件重量最重约为110吨，吊装采用单台汽车吊进行吊装，吊装采用四点吊，吊装时每个吊点一根钢丝绳，每根钢丝绳长为12m，考虑钢丝绳竖直夹角在45～60度，计算时按60度夹角计算，则每根钢丝绳承载力S=110*10/[4*cos（60°/2）]=318kN，钢丝绳安全拉力[S]=K*S=6*318=1908kN
（6为钢丝绳的安全系数）。选用钢丝绳6*37，钢丝绳公称抗拉强度为1960MPa，直径为φ62钢丝绳，其最小破断拉力为P=2490*=2042kN>1908kN，满足吊装要求[3]。

钢混叠合梁吊装时，根据上述钢丝绳验算，按最重构件重量可知，每根钢丝绳所受的力为S=150*10/[4*cos（60°/2）]=433kN，，则S1=S/=528kN=，为此，所选用的卸扣额定荷载不小于53吨级。
匝道钢箱梁吊装时，每根钢丝绳所受的力为S=110*10/[4*cos（60°/2）]=318kN，，则S1=S/=387kN=，为此，所选用的卸扣额定荷载不小于39吨级。

根据验算选用允许荷载为50～60吨级的吊耳。
单根构件重量约150吨，动力系数取C1=，吊点受力不均匀系数取C2=。各梁段都设置了4个吊耳，每个吊耳所承受的拉力为：
N=G*C1*C2*g/（4*cos30°）=150***10/（4*）=624kN
由于吊装时倾斜角度为7度，因此吊耳主要承受斜向拉力引起的剪应力。
吊耳承受的剪应力为：
τ=（C1*N）Aτ=*624*103/(30*110+2*20*65)=141N/mm2≤[fv]= 170N/mm2
吊耳承受的正应力为：
σy=C*N*cos7/Aσ=*624*103*/[2*(30*110+2*20*65)]=71N/mm2≤[f]= 295N/mm2
水平剪应力计算：
τx=C*N*sin7/Aτ=*624*103*/[2*(30*110+2*20*65)]=10N/mm2≤[fv]= 170N/mm2
折算应力计算：
挤压应力计算（非配合圆柱面，卸扣销轴直径d1=70mm）：
σj=C*N/Aj=C*N/(d1*δ)=*624*103/[70*(20*2+30)]=170N/mm2≤[f]=295N/mm2
满足强度要求。


考虑施工安全及施工便捷，构件在加工厂进行分段制作，运往现场后在地面进行拼装，用汽车吊进行卸车、拼装及吊装，现场地面拼装时需布置拼装胎架，拼装胎架用H型钢，H型钢上再焊接调整板块，胎架平整度用水准仪进行调整，调节段应根据桥梁的设计起拱度进行控制，以保证构件拼装后预拱度与设计提供的预拱度相吻合，保证施工过程中叠合梁的拼装质量。

构件分段制作运往现场进行吊装，在分段位置立设临时支撑，临时支撑为2m×2m格构式，主肢采用四根φ426×8的圆管，主肢间连接杆件采用[16的槽钢，顶部分配梁采用双拼HN400×200成品H型钢，调节段采用HW200×200的
成品H型钢。临时支撑架所用材料材质均为Q235B。临时支撑立柱下方布置混凝土承台基础，混凝土强度不低于C30，混凝土基础厚度500mm，平面尺寸按照钢立柱中心到混凝土边不小于750mm设置，顶底层布置φ******@150双向钢筋网片；钢立柱柱脚与预埋件焊接，预埋件钢板厚度不小于16mm，每个预埋件上设置9根Ф20的螺纹钢筋[3]，临时支撑类型如下图1、图2所示：
图1 蓝色临时支撑                 图2 临时支撑
本工程临时支撑具有结构形式单一、高度大的特点，均由下部的基础结构、中间的立柱和上部的分配梁组成。临时支撑的安装按照由下向上的顺序进行。

结合设计对钢结构分段（纵向分缝距离柱墩支座中心不小于5m，，，分缝处、腹板、顶板、，不得在同一位置分缝；顶板横向分缝距离挑臂根部距离不小于1m，距离支座中心距离不小于2m，分缝处，腹板、，不得在同一位置分缝；端横梁范围边跨两端5m范围，）的要求，以及构件运输情况，结合现场条件，对钢混叠合梁和钢箱梁分别进行顺桥向（纵向）分段，见图3、图4：
图3 主线钢混叠合梁分段形式
图4 匝道钢箱梁分段形式
每个梁段对接口为Z字形对接，对接错开位置为200mm，如图5所示：
图5梁段Z字形对接口（单位：mm）

结合现场条件，构件在引桥处规划拼装场地进行拼装，拼装焊接完毕，并进行各方检测合格后，采用平板车把构件倒运到安装位置。叠合梁是使用两台汽车吊进行双机抬吊，正式吊装之前，为保证吊装过程的安全性，应进行试吊。现以一根钢叠合梁拼装及吊装进行施工流程及放样分析：
三段钢混叠合梁段分次运输进场，在现场进行焊接拼装，焊接完毕并经相关部门检测合格，待盖梁上方橡胶支座位置安放正确后，方可进行吊装作业；两台
汽车吊站位盖梁两侧，起吊钢混叠合梁。构件经运梁车倒运，运输车辆进入起吊位置，一台吊车跨内，一台吊车跨外吊装，如图6所示：
图6主线钢混叠合梁双机抬吊
两台吊车同时起吊，然后旋转大臂，把构件移出盖梁下方，然后同时水平起吊钢梁，使构件从盖梁外侧起吊，待构件吊装超过盖梁后，缓慢水平移动构件，把构件吊装至安装位置上方，两台吊车同时吊移下方构件，并微调进行定位，保证构件的安装精度，叠合梁起吊、落梁分别见图7、图8：
图7 叠合梁双机起吊                图8 叠合梁吊装落梁

匝道钢箱梁构件吊装，考虑现场施工条件构件特性及现场道路的保通情况，需进行合理的分段，并在分段位置立设临时支撑，结合现场条件，匝道ES联钢箱梁分段具有代表性，见图9：
图9 匝道ES联钢箱梁分段（单位：m）
吊车站位于下部便道相对位置如图10所示：
图10 匝道ES、WN联钢箱梁吊车站位相对位置图
经吊装站位布置放样可知，吊车站位处地下无管线和管道位置，满足现场吊车站位吊装要求，匝道钢箱梁构件采用从小桩号向大桩号进行吊装，见图11、图12：
图11 ES联钢箱梁顺序吊装         图12 WN联钢箱梁顺序吊装
考虑吊装时构件重量及构件受力时力的传递，吊耳设置在顶板、腹板与内部横隔板相交处，使顶板所受的力通过腹板和内隔板传递到下底板，保证构件的安全吊装，每个端头焊接两个吊耳，每段梁共设置四个吊耳[2]。

主要施工测量内容包括：支座平面高程放样、钢箱梁平面高程放样、道路工程测量放样、钢箱梁变形监测等。
现场安装时，在每个分段设置测量控制点，使用软件计算出控制点的坐标和标高，安装时使用全站仪精确定位，确保主线及匝道钢桥的精度，一般每个分段设置至少4个控制点，测量控制点设置在每个分段两端头，腹板与横隔板相交的位置，为确保精度，控制点在构件出厂前应打上油漆标记，现场复测无误后，方可使用。
现场构件拼装按照设计要求根据控制点的相对坐标进行调整拼装，拼装完成后由监理和建设单位进行检查验收，验收完成吊装时按照构件控制点的设计绝对坐标进行调整，保证构件安装的精确就位。