本工程位于肇庆市鼎湖区G321国道广成线, 采用一级公路结合城市快速路设计标准。行政区划属肇庆市鼎湖区。项目所在地区为西江冲积平原。民乐匝道为新建鼎湖大道与G321国道连接通道。总长624.6m, 10#—14#墩梁体部分采用钢结构, 桥型布置为38+61+75+45m。
钢结构采用变高单箱双室钢箱梁, 主桥全宽9.5m, 钢箱梁净宽9.3m。钢箱梁底部为1.8次抛物线, 11#墩顶高度2.6m, 12、13#墩顶梁高3.3m, 跨中及边跨直线段梁高2m。主梁顶板设置单向横坡, 坡度随单向横坡变化, 最大横坡4%。
钢结构材质主要为Q345q C, 内部腹板及底板加劲肋采用A36球扁钢。顶板厚度18~22mm、腹板厚度16mm~28mm, 底板厚度20mm~40mm不等。横隔板间距2.5m, 在相邻横隔板中间设置有竖向加劲板。
本工程钢箱梁在平面立面均有曲线, 曲线梁段运输及现场安装精度是本工程重点。为此进行合理分段, 保证曲线梁段安全运输;通过模型确定梁段重心位置, 以此布置胎架及吊耳, 保证吊装过程稳定安全;并在制造厂预拼装, 现场精确实时测控。
主梁12#~13#跨民乐旧桥, 施工对旧桥安全运营有较大影响。跨旧桥施工是本工程的难点。本次课题主要针对该跨箱梁吊装进行分析研究, 对此情况进行了细化分段, 减小旧桥上方主梁施工重量;同时设计汽车吊支腿转换垫梁, 将汽车吊支腿荷载传递至旧桥桥墩处, 避免主梁受力破坏。
内容包括:主梁支撑胎架安装、钢箱梁吊装、纵横焊缝焊接、油漆涂装。
民乐高架钢箱梁全长219m, 主梁宽9.3m。10#、11#、12#、13#、14#墩顶为3m长整节段, 其余部分在横向分为4个节段, 全桥共70个节段。钢箱梁在加工时考虑了焊缝收缩余量, 现场吊装无需切割调整。 (图3.1)
JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中要求道路中心线偏差小于等于10mm, 桥墩处钢箱梁与支座偏差小于等于20mm。
针对本工程的焊缝接头形式, 根据《钢结构焊接规范》 (GB50661-2011) “焊接工艺试验”的具体规定, 编制专项焊接工艺评定方案, 组织进行焊接工艺评定, 确定出最佳焊接工艺参数, 以便制定完整合理详细的工艺措施和工艺流程, 指导现场焊接施工作业。
交接轴线控制点和标高基准点, 测放预埋定位轴线和定位标高。
建立测量控制网:根据业主单位移交的测量控制点, 在工程施工前引测控制点, 布设测量控制网, 将各控制点做成永久性的坐标桩和水平基准点桩, 并采取保护措施, 以防破坏。
根据业主单位提供的基准点, 测放基准线和轴线的标高控制点。
箱梁的每个分段出厂前都必须再顶面弹好道路中心线、标高控制点, 道路中心线用于控制箱梁平面位置, 标高控制点用于控制箱梁的竖曲线及顶面坡度。
首先, 从坐标控制点引测, 弹出钢箱梁投影到路面上的道路中心线, 再搭设钢管格构柱胎架, 将地面上的道路中心线引到支架顶部, 用细钢丝拉通线并固定。拉通线的目的是为了更好地控制箱梁吊装时平面位置的精度, 即箱梁上的道路中心线与钢丝在竖向平面内重合。
选择220t汽车吊进行10#~12#、13#~14#钢结构吊装;
选择125t汽车吊进行12#~13#220t钢结构吊装。
钢丝绳:按本工程最长最重梁段E-1段计算, 起重量为45.01t, 长15.125m。钢丝绳拟采用6×61吊装钢丝绳, 钢丝绳的直径50mm, 公称抗拉强度为1700N/mm2。其容许拉力按下式计算:。经计算, 满足吊装要求。
卸扣选择:以最重节段民乐高架桥E-1节段45.01t计算, 由上文知, 每个吊点承受最大荷载为11.25t。选择25t卡环作为本工程主要构件吊装用卸扣。
吊耳:箱体构件:箱体构件吊耳位置以箱体中心为中心布置, 设置在横隔板上端位置, 端部及墩顶横向整节段吊耳设置在横隔板上方, 以桥轴线为中心对称布置。挑臂构件:挑臂构件均小于6t, 宽1.65m, 采用四个10mm厚吊耳。起吊前需检查吊耳焊缝、吊点钢丝绳绑扎质量。
支撑措施竖向支撑体系包括:底层节、标准节、2.1m调整节、顶梁节等。支撑措施的格构式立柱截面为φ219x10mm, 横向水平杆和斜腹杆截面为φ89x5mm、φ76x5mm, 水平联系杆截面为φ76x5mm, 顶梁节型钢截面HN450×200×9×14mm, 底座为HW488x300x11x15mm。胎架安装时, 若底面未硬化, 则需要用C20混凝土进行硬化处理;若已经硬化过, 可以直接搭设底座。 (图4.1, 图4.2)
12#~13#墩间钢结构施工需跨旧民乐桥施工, 旧民乐桥使用年限接近20年, 为减小钢结构施工对旧桥影响, 汽车吊吊装时在支腿下方设置通长垫梁, 将汽车吊荷载传递至旧桥桥墩, 避免旧桥主梁受力。
垫梁采用两根H700×300×13×24拼接而成, 长16m, 汽车吊支腿对应部位焊接加劲板。如下图所示 (图4.3) :
12#~13#墩间钢结构吊装使用一台125t汽车吊, 吊装重量均小于30t, 吊装过程中, 吊装半径均小于10m。125t汽车吊自重54.95t, 吊装过程中配重40t, 吊装采用侧方位工况。使用MIDAS8.0.5建立简支梁模型, 使用箱型截面口700×300×13×24等效替代。最不利荷载情况下, 汽车吊两个支腿站立于垫梁中部, 取荷载为侧后方吊装工况下N1=379.97KN, N3=212.43k N, 计算时取N1=N2=379.97KN, 如下所示 (图4.4) :
强度计算:垫梁内力最大为121.61Mpa, Q345钢材允许应力值为299Mpa>121.61Mpa, 垫梁强度满足要求。
刚度计算:垫梁跨中最大变形44.2mm, 根据钢结构设计规范, 允许变形为1/300=16000/300=53.3>44.2mm, 垫梁刚度满足要求。
所有钢构件的焊接应严格按《钢结构焊接规范》进行焊接。焊接方法主要采用CO2气体保护焊, 局部采用焊条电弧焊。CO2气体保护焊接热输入低, 焊接变形小, 生产效率高, 操作简单, 适合全位置焊接。焊条电弧焊主要用于狭小空间位置。
分段吊装现场焊接工作量大, 且高空焊接难度也较大, 为确保现场对接焊缝的质量等级达到一级, 焊接前应检查和调整对接接口, 把错边量控制在允许偏差值内, 同时要将焊缝坡口打磨干净, 清理杂质, 防止因各种因素而导致焊接质量不合格。
民乐桥段钢箱梁按各分段连续吊装的顺利完成, 不仅是吊装方案的成功运用, 同时也与其它各方面因素密不可分, 如深化设计考虑焊缝收缩余量, 合理利用控制点、控制线、不断反复进行精度复测等措施, 同时现场施工严格把关。此段钢箱梁吊装施工的成功, 不仅保证质量、缩短工期, 也为我们后期项目的钢箱梁吊装施工提供借鉴和帮助。
摘要：民乐高架钢结构箱形桥梁, 具有跨度大、净空高、施工周期短等特点, 并且在平面立面均有曲线, 由于受运输及吊装条件限制, 分成了多个节段, 这就给现场连续吊装的精度控制带来难度。通过运用控制点、控制线、严格焊接等措施后, 可有效地将箱梁吊装完成后的精度严格控制在相关规范允许范围之内, 不但保证了质量, 还缩短了工期, 更为后续桥面的铺装质量提供了保证。
关键词：钢箱梁,吊装,精度控制
[1] JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范
[2] GB50661-2011钢结构焊接规范
[3] 邵天吉, 田智杰.钢箱梁制造横向分段和纵向分段方案的对比分析[J].钢结构, 2008, 23 (2) :65-66.
