大型钢箱梁吊装施工工艺及计算研究——以大广高速龙南段桃江互通项目为例.pdf

总661期2023年第31期（11月 上）1 工程概况桃江互通项目施工任务工期规划起始时间为2022年 8 月初，计划工期为 31+28=59 d，预计 9 月 28 日交工。桃江互通项目桥梁采取三跨设计，跨径设计方案为（30+50+30）m。采取单箱三室截面的工艺方案制作梁体。钢箱梁中位设计的梁结构高度为2 300 mm，梁顶面结构宽度总和为16 500 mm，梁结构底面宽度总和为 12 500 mm。钢箱梁的顶面材料选择钢 16 mm+混 8mm的组合板材，加厚位置为两种板材。桃江互通项目的关键参数如表1所示。表1 桃江互通项目的关键参数桥号S4-2 A匝道跨度/m30+50+30桥宽/m16.5梁高/m2.3重量/t1 073.62 大规模钢箱梁吊装技术分析2.1 临时支撑施工钢箱梁安装使用的临时支撑结构以格构柱形式为主，结构参数为竖宽2 m、横宽3 m。临时支撑结构布设在钢箱梁环口的两边位置，由三部分组成：圆管格构柱，使用6根直径为325 mm的钢管，连接直径为12 mm 的槽钢，上下两侧分别设置 10 mm 厚度的封头板；型钢分配梁；混凝土制成的单点基础结构，参数为（51430）m。制作临时支撑及结构时，立柱、缀条、分配梁、支撑调节结构均采用Q235B材料。分配梁的长度为4 m。2.2 吊装设计吊装质量的最大值为 47 t，采取四点同步起吊形式。吊耳选材确定为Q345B，使用24 mm厚度的耳板焊接在箱梁上。筋板厚度10 mm，采取双面角焊缝处理方式固定。加强圈厚度10 mm，采取单面角焊工艺处理。2.3 钢箱梁安装桃江互通项目钢箱梁采取现场吊装施工方法。单组吊装分段质量较高，质量最大值达到51 t，吊装高度最大值达到20 m。为保证工艺安全，制定的工艺方案如下：1）钢箱梁吊装设备的型号和位置需参照构件质量、施工半径等因素综合确定。由专人检查设备型号、站位准确性，确定吊索规格的规范性。2）吊索具选择时，需保证吊索选用的规范性，参照规范预留一定安全余量。在吊装前全面检查钢丝绳、卸扣的质量，如有钢丝绳断股、卸扣质量不佳等问题，需更换无质量问题的吊索具1。3）设置吊装溜绳。钢箱梁吊装期间，具有吊装物品规格大、吊装离地位置高、周边材料干扰多等特点。需减少钢箱梁发生高空晃动、碰撞等问题。在起吊之前，设置吊装溜绳，以20 mm厚度的白棕绳为溜绳首选，长度参照吊装高度而定。4）采取构件试吊形式，测定吊装装置各环节的安全性。5）钢箱梁吊装。吊装期间，需由专人指挥，在起吊、放落钢箱梁、有障碍物等各个位置，均需设计一名吊装指挥员。吊装施工需设计专门频带，防止受到外界条件的干扰，确保吊装安全。2.4 钢箱梁定位在顶板、腹板各处分别添加反力块，逐一装设千斤顶，借助千斤顶的顶推作用调整箱梁位置。水平位置精调时，钢箱梁、支撑结构之间的摩擦作用较大，需使用千斤顶予以消除。受力计算方式为470.15，结收稿日期：2023-03-27作者简介：刘小龙（1988），男，江西龙南人，工程师，研究方向为道路与桥梁工程。大型钢箱梁吊装施工工艺及计算研究以大广高速龙南段桃江互通项目为例刘小龙（龙南市交通运输局，江西 赣州 341706）摘要：为保证大规模钢箱梁吊装施工工艺的精确性，提高高速公路互通项目的施工质量，以大广高速龙南段桃江互通项目（以下简称“桃江互通项目”）为研究对象，简要介绍了大规模钢箱梁吊装施工工艺，包括临时支撑施工、吊装设计、钢箱梁安装、钢箱梁定位等，并进行了吊点荷载、钢丝绳受力等各处的工艺计算分析，供同类工程参考。关键词：大型钢箱梁；吊装施工；工艺计算中图分类号：U445.4文献标识码：B144交通世界TRANSPOWORLD果为7.05 t。此时，螺栓千斤顶位置的受力系数是0.7，则千斤顶的质量为7.05除以0.7，结果为10.1 t。在实际选择千斤顶时，需大于10.1 t，故选择15 t千斤顶进行位置调整。竖向位置精调时，使用 30 t千斤顶进行处理。在支撑钢梁上侧添加千斤顶，此处钢梁增加两组加劲板。单组钢箱梁质量的最大值为47 t，调整竖向高度时，每组梁段位置添加4组千斤顶，逐一进行位置调整。千斤顶应具备钢箱梁质量的承担能力。千斤顶承受的力量为47/4，结果为11.75 t，受力折减系数不变，仍为 0.7，则千斤顶的质量至少为 11.75/0.7，结果为16.8 t，则选择20 t千斤顶，进行位置精调。钢箱梁位置确定之后，需使用马板，进行位置固定。2.5 工地焊接1）焊接期间，需保证母材焊接位置质量，配合相应的防风、防潮各类装备。逐一进行规范的焊接操作，不可在无防护条件下开展露天焊接。2）工地焊接时，要求风力低于5级，环境温度不低于5，环境湿度不大于80%。3）焊接之前，需查看各钢结构位置的焊口质量，具体包括接头坡口角度的间隔大小、错边情况等。4）对接接头焊缝两边50 mm处使用钢丝砂轮进行磨平清理。5）在24 h内完成接头清理，保证焊接质量。6）参照钢结构节段规格、板材情况，合理设计各组焊缝的参数，多数情况下，焊缝长度取80 mm，焊缝间隔长度取400 mm。2.6 钢箱梁卸载1）钢箱梁架设成功后，需保证各项焊接全部完成，组成整体结构，借助第三方单位检测机制，保证焊缝验收质量，方可卸除临时支撑。2）在支座位置放置压重混凝土，并出示工艺检验报告。3）检查成桥线性情况，检测结果需达到规范要求，并报送监理机构。4）将检查资料汇集成册，由监理确认检查内容。5）参照审批方案进行工艺交底。6）交底后，由各方人员签字确定。7）各项条件均达到卸除钢箱梁的要求后即可卸载钢箱梁。2.7 临时支架工艺1）临时支架制作时，在钢梁存放区域分别从立柱、横梁、横向连接等位置进行焊接，完成后以单元件形式运送至吊装施工区。2）使用车辆吊装支架，在预埋件位置上进行立柱吊装处理。按照立柱、预埋件的规定间隔处理立柱2。在预埋件表面上，清晰标记立柱位置，规范精调立柱方位后，使用焊接法，保证立柱位置的稳固性。立柱安装完成，保持立柱垂直角度不超过0.5%，且垂直偏差控制在5 mm以内。3）参照现场实际测定的立柱高度进行调整，并逐一进行分配梁的安装工艺。在各连接部位完成焊接处理后，进行筋板补强处理，防止应力集中现象发生。精调垫座，座顶留出10 mm余量。4）完成支架安装任务后，按实际载重能力的 1.1倍选取吊机配重，进行支架预压处理，以消除支架、地基各位置产生的部分形变问题，检测支架结构的平稳性，测定基础结构产生的沉降量。5）钢梁焊接完工，可逐步进行支架拆除。先卸除支架表面的垫板，减少支架实际承受的钢梁荷载作用，再进行支架的拆除3。从跨中支架开始，逐步拆除两侧支架。采取火焰切割方法，保持钢梁油漆的完好性。拆除期间，可使用导链葫芦进行安全防护，保持立柱位置的平稳性，保证施工安全4。6）卸除临时支架的操作方法：临时支架、马凳等位置的卸除操作中，需观察钢梁沉降值是否达到要求，达到要求后方可进行卸除操作。采用火焰切割法，逐步处理各钢管立柱，优先卸除连接型钢。使用龙门、汽车等吊装方法逐一卸除钢管。采取轻吊卸除形式，使用氧炔进行钢管切割处理，利用吊装设备将钢管撤离现场。撤除临时支墩结构后，查看钢梁涂层受损情况，并进行相应的补涂处理。7）拆除工艺注意事项：拆除前期，需由多方人员进行工艺验收，防止工艺隐患。拆除之前，支架结构应无工人，并进行多次确定，保证卸除安全。工人需了解现场条件，进行必要的技术交底。规范设计各项警示标识。采取全程监控方式，及时排除卸除风险。8）卸除安全措施：卸除支架之前，应进行卸除工艺交底。交底之后，开展必要的安全宣传，以此加强工艺安全指导，保证工艺进展的有序性。卸除前，工人需清理支架周边的各项杂物，在关键路口设置醒目警示标志，防止非作业人员入场。清晰划分作业场地，标明钢材放置点位。检查支架安全情况，有效排除安全隐患。如果支架卸除后存在安全问题，需进行修正、加固等处理。制定支架卸除方案，明确卸除点位、卸除个数、工艺时间、操作流程等内容。制定安全指挥方案，划分警戒范围，设定专门的安全员，全面排除施工风险。9）针对支架沉降问题进行有效处理。监测整个施工期间支架的沉降变化，根据监测结果判断抄垫高度和拱度的变化。施工期间，如果部分位置的沉降量大于预期参数，需暂停施工，找出原因。检查各支撑位145总661期2023年第31期（11月 上）置操作的规范性，防止支撑点载荷不均，引起管桩受力超出预期值的情况。局部位置的沉降问题，可采取支点荷载计算方法。通过调整抄垫方位、增加支撑点等措施，重新分配各处承受的荷载大小，间接消除沉降问题。3 工艺计算分析3.1 吊点荷载计算钢箱梁分段质量的最大值为46.6t，计算吊装载荷的方法如式（1）：Q=K1K2G=1.1146.6=51.26 t（1）式（1）中：K1为吊装动态荷载的计算系数；K2为多组吊装设备的不均衡系数，本项目K2值为1；Q为吊装实际承受的全部荷载值，单位kN。51.26 t换算为荷载值为512.6 kN。制作吊耳的材料为 Q235B，吊耳各项参数如表 2所示。表2 吊耳各项参数材料Q355B厚度/mm24补强板厚度/mm10焊脚高度/mm8耳孔/mm60加劲板厚度/mm10构件最大质量为46.6 t（ZL7-1），吊点竖向间隔距离为8.4 m，水平间隔距离为2.702 m。钢丝绳与地面的水平倾角为60，动态荷载的受力系数取1.2，钢箱梁吊装工艺共取4个吊点，采取三点受力分析方法，各点承 受 的 竖 向 荷 载 按 式（1）代 入 数 值，计 算 过 程如式（2）：Q=46.61.23=18.64 t（2）将式（2）所得18.64 t换算后可得各吊点承受的竖向荷载值为186.4 kN。3.2 钢丝绳受力计算根据钢丝绳受力的最大值情况计算吊装索具性能。钢丝绳安全系数如表3所示。表3 钢丝绳的性能使用位置安全系数K使用位置安全系数K缆风绳3.5吊索绕曲68人工起重装置4.5绑扎10设备起重装置56载人升降设备14绳索安装时，各吊点竖向荷载为186.4 kN，则每组钢丝绳的拉力最大值为187 kN。参照钢丝绳拉断作用力，直径为48 mm类型的钢丝绳，其抗拉强度的最大值为1 770 MPa，参照钢丝绳的相关工艺要求，钢丝绳拉断的作用力Fg应为1 350 kN，此时钢丝绳长度为18 m，则钢丝绳 K 值为 Fg/F=1350215.3=7.2，此结果大于 6，符合工艺要求。4 结束语综上所述，本文以桃江互通项目为依托，进行了大规模钢箱梁吊装技术分析。该项目吊装施工前，进行了严谨的工艺计算分析，采取3个吊点共同吊装的工艺方案，每个吊点的竖向荷载计算结果为186.4 kN，钢丝绳安全系数计算结果为7.2，符合钢丝绳吊装安全的相关规范，可保证各项吊装施工的安全性，发挥钢箱梁吊装的工艺优势。参考文献：1 蒋光伟.跨高速公路的钢箱梁吊装施工工艺J.交通世界，2020（26）：117-118.2 神健航.大跨度钢箱梁吊装施工工艺J.工程建设与设计，2021（7）：141-143.3 郭传养.钢箱梁吊装施工技术及质量控制J.中国标准化，2017（14）：216-217.4 王朝忠.桥梁过渡墩处钢箱梁吊装施工技术J.交通世界，2020（11）：97-98.146