高速公路钢箱梁吊装施工技术研究

高速公路钢箱梁吊装施工技术研究

骆鹏程

浙江交工国际工程有限公司    浙江  杭州   邮编310051

摘要：钢箱梁吊装作为桥梁施工的重要工序之一，是桥梁施工中需要研究的关键问题。目前，尽管我国在钢箱梁桥的理论研究、设计和施工技术方面积累了一些经验，但随着钢箱梁桥的广泛应用，对钢箱梁桥的制造和安装技术提出了更严格的要求。钢箱梁结构在吊装过程中经常因应力不均匀而产生裂缝，吊装技术和吊装设备的选择不当会对大型钢箱梁的稳定性和使用寿命产生重大影响，因此结合实际工程研究钢箱梁结构的吊装技术至关重要。

关键词：高速公路；钢箱梁吊装；施工技术

中图分类号：U446文献标识码：A

引言

随着公路桥梁施工理念的转变，钢箱梁结构经常被用作目前桥梁施工的主要形式。与其他结构形式相比，钢箱梁具有结构轻、硬度高、施工简单、抗拉强度高等优点，可以更好地利用相同质量下钢板的承载力，因此在桥梁工程中得到了广泛的应用。钢箱梁的施工需要经过预制构件、运输、吊装等工序。为了保证吊装施工质量，现场施工人员需要熟练掌握吊装、科学掌握测控技术，从而最大限度地发挥钢箱梁施工技术的作用，提高公路桥梁工程的结构稳定性。

1案例说明

以某公路桥梁项目为例，该项目全长63.928km，途经多个地区。自然环境条件给施工增加了许多困难，原材料和设备的运输以及起重设备的使用都非常有限。采用钢箱梁吊装施工，可以有效降低施工难度。根据对此处施工重点和难点问题的分析，选择先在钢箱梁生产基地组装不同部位使用的节段，然后运输到施工现场直接安装。

2 工程施工难点

整体拼装、吊装施工方法在提高钢吊箱生产质量、加快施工进度方面具有明显优势，已在实际工程中得到广泛应用。然而，由于钢箱梁结构的复杂性和焊接工程的众多，特别是结构尺寸大、吊装难度大，在施工过程中控制难度尤为重要：（1）钢箱梁对吊装的施工要求较高。一些公路建设项目拟建地点的交通条件较差，导致许多大型施工机械难以到达施工现场，从而增加了预制钢箱梁的吊装难度。（2）钢箱梁结构的体积和重量相对较大。在实际施工过程中，总施工单位在预制场内生产安装钢箱梁。为避免预制梁变形，施工单位应根据钢箱梁的实际情况，合理确定预制场的施工位置，同时妥善处理预制场的地基。（3）悬索与钢箱梁和主缆采用销式连接，调整空间有限。为了保证桥梁的线形，并在施工过程中控制结构的内力，对钢箱梁的吊装精度要求较高。（4）钢箱梁结构的变形受多种施工因素的影响，误差控制困难。钢箱梁在生产、运输、吊装和拼接过程中，受到不同程度的外部荷载和环境温度的作用，使钢箱梁的受力状态非常复杂。施工各个阶段的外部荷载不仅相互独立，而且相互影响。当钢箱梁宽度较大时，存在明显的空间应力特征，各种内力之间的相互作用导致结构变形更加复杂。另一方面，钢箱梁本身的弹性模量、重量、温度应力、节段长度等参数的影响也会引起二次应力、偏心受压等，使桥梁施工线形难以控制，不能达到预期要求。

3 高速公路钢箱梁吊装施工技术

3.1 钢箱梁分段设计

钢箱梁分段的首要原则是便于吊装，在目前的施工现场有足够的施工方便，可以显著缩短工期。本项目的焊接和拼接时间有限，通过优化钢箱梁分段，可以在允许的施工窗口期内完成施工，减少对交通的影响。在施工过程中简化钢箱梁的设计，提高施工效率，确保钢箱梁质量。每节距跨度中间的距离必须大于80cm，顶板和底板之间的接缝距离也必须大于30cm。这充分保证了钢箱梁结构的稳定性和精度，减少了结构变形带来的不利影响，确保了工程施工完成后桥线的形成。该项目的自然条件十分复杂。在这里施工时，由于工程最窄处只有10m，需要调整钢箱梁节段以适应自然环境，满足钢箱梁运输和吊装设备的限制性要求，并确保钢箱梁单元在运输和吊装过程中不受吊装设备转弯半径不足的影响。

3.2 吊装顺序选取

根据钢箱梁结构的施工工艺和分段技术特点，首先进行预拼装框架，采用“四点”吊装法吊装至支撑部位。然后，根据各段的顺序，在两侧依次或同时进行吊装，以满足支架绑扎和施工进度的要求。结合钢箱梁的作业半径、施工路线和结构特点，充分考虑周围建筑物、人员、支架等的结构特点，用灰色线标出起重机械站位置。由于钢箱梁吊耳的设置会影响钢箱梁悬挂的稳定性，现场安装吊耳的位置应在产品出厂前提前设置。隔板与腹板层的交叉处应安装吊耳，每个横梁上安装4个吊耳。吊装重心在横梁的中心，吊耳的定位还需要考虑钢箱梁的倾斜角度，以满足整体承载需求。

3.3 龙门起重机站位

龙门起重机采用标准贝雷片组装，要求装置具有稳定性；在钢筋混凝土基础上铺设双轨。整个桥箱梁分为24个节段，包括桥面顶板、底板、腹板、隔板等。将符合质量标准的构件组装在夹具上，形成特定的节段。跨度在很大程度上决定了龙门起重机的起重能力。基于这一特点，采用了分阶段安装的方法，首先使用龙门起重机安装箱梁的主体结构，然后转向汽吊施工和安装支架。根据现场测量结果，原地面高程为4.5m，并且升降支架需要在箱梁的顶部行走。因此，在综合考虑各种高度数据后，提升高度需要达到13m；此外，考虑到吊钩、钢丝绳和吊环在箱梁顶面上的连接垂直高度为1m，确定了龙门起重机横梁的具体位置，即结构底边与地面的距离应大于14m。

3.4 吊点设置

一般情况下，每个单箱室钢箱梁需要设置4个吊点，两端与吊点纵向的距离应控制在15.67m左右，这样可以最大限度地提高吊装过程的稳定性。每个吊点都是焊接的，并设置在隔板和腹板相交的区域。吊耳材质为Q345钢，厚度为40mm，焊接长度控制在400mm左右。采用全熔透焊接，以确保整体结构的稳定性。

3.5 吊装作业

立杆在架设施工过程中需要保证其稳定性，试吊正确后方可正式使用。在吊装过程中，应加强对钢丝绳、吊环、吊钩等各种吊装施工辅助设备的定期检查，以确定是否存在断裂、变形、不稳定等问题。如有问题，应及时处理，防止安全事故的发生。箱梁采用四点吊装法进行吊装。为了确保箱梁的顺利运行，每个吊点的起吊重量和速度必须一致。此时，缓慢启动绞车，逐渐对起重钢丝绳施力，并在几次小调整后保持受力均匀。当梁段即将被抬离地面时，由于偏移，梁段容易发生横向摆动。因此，在吊装之前，应校准梁段的位置，并检查施工中涉及的各种吊装工具的性能，以创造良好的施工条件。定位调整后，梁段正式吊装。龙门起重机的安装精度相对较高，需要专业人员指挥。每位操作人员遵照指示，相互配合，以实现安全施工的基本目标。

3.6 牵引合龙

边跨合龙时，先吊装端梁，利用设置在主缆上的悬挂装置将端梁临时定位，然后拉动端梁向边跨一侧（塔侧）移动，留出足够的空间将合龙段吊装到位，实现边跨预偏合龙。当闭合中间跨度时，通常用于推动和提升闭合。由于悬索桥跨中梁段较长，顶推桁架的刚度要求较高，体积较大，其安装顶推过程的安全风险较高。顶推桁架需要通过支架固定在钢箱梁顶面上，这可能会损坏桥面。考虑到大桥的钢箱梁、悬索和索夹均通过销轴连接，且沿桥向有位移空间，可采用牵引法合龙。

结束语

综上所述，在钢箱梁吊装施工中，应根据工程实际情况调整钢箱梁的施工方案和设计。施工开始前，应注意天气条件对施工质量的影响。钢箱梁是目前公路工程建设中广泛应用的一种技术，需严格按照工程建设规范，提高高速公路建设质量，确保道路行车安全，从而提高工程建设的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1] 张波.公路钢箱梁吊装施工的控制要点[J].山西建筑，2020（17）：145-146.

[2] 苟金成.某跨河桥钢箱梁吊装施工技术[J].城市住宅，2020（7）：217-218+220.