十一冶建设集团有限责任公司广西柳州545007
摘要：在我公司某快速路三标段主线高架箱梁工程中，本工程共为11座箱梁。箱梁用于道路高架桥上，箱梁最长为54m,最宽为23.5m,最重约为865t,由于此工程施工难度大，吊装难度大，技术要求高，经过公司领导、技术骨干的共同努力，综合考虑了各节段钢箱梁重量、现场安装位置及拟选用吊装机具的吊装能力等各方面因素，制定合理的吊装施工技术措施。
关键词：快速路；钢箱式梁；吊装；施工技术
一、工程简介
本高架箱梁工程共为11座箱梁：Pm19-Pm20东半幅、Pm19-Pm20西半幅、1W02-1W03、Pm09-Pm10、Pm09-Pm10。现以Pm19-Pm20东半幅箱梁为例，介绍其吊装方法。
Pm19-Pm20东半幅箱梁共1件，总长54m，宽为23.5m，总重约865.18t，桥跨52.68m。钢箱梁截面结构形式为多箱多室变截面，两侧挑臂宽均为2.705m。梁高为2.668m，钢箱梁立面布置图见图1，桥面设单向1.5%横坡。主要材质为Q345qE。钢箱梁座于混凝土支墩上，并要求跨中向上起拱度为84mm。桥墩编号为J4Q720*720*227。其结构如下：
图一Pm19-Pm20东半幅
二、工程的施工顺序
1、分段运输
根据本桥分段划分状况沿途运输道路,运输工具及施工现场状况,我们采用分体梁公路运输方案。
2、吊装合拢
现场吊装设备采用履带吊，根据分段的重量及长度，跨度状况采取单吊及双机联吊方式进行施工。
3、合拢焊接
对已装配调整的分段合拢口焊接,焊接时严格按有关工艺进行操作,焊接完成后对相关焊缝进行探伤报验。
4、现场涂装
对现场焊缝,焊疤进行补涂作业，最后对全桥上表面喷面漆一遍。
5、整体竣工报验
按有关技术要求对全桥进行报验。
三、钢箱式梁的制作要求
1、为保证现场分段吊装的组装质量及焊接质量，钢箱梁在制作场地制作完成后，按不超过80吨/段的重量组装。
2、确保对口处的错口量保证在200mm以上，标识好箱梁的中心基准线和对接口控制基准线。
四、钢箱梁板单元件定位与测量
1、钢箱梁板单元件找正及定位
钢箱梁安装时应精确定位，必须通过找正工序调整钢箱梁单元件的“轴线偏位、梁段的纵向位置、梁顶高程、梁顶水平度、相邻节段匹配高差”等各方面的偏差，并调整焊缝间隙，焊缝错边，控制单元件的高程、轴线及线形等。找正时首先用千斤顶调整钢箱梁单元件的高程，并确保钢箱梁跨中的起拱度复核设计要求，调整好后在支撑体系顶部的调节短柱上加垫板予以固定，同时通过全站仪找出钢箱梁单元件的轴线和线形偏差，并通过倒链等工具进行调整。然后用倒链、卡马、钢楔等调整焊缝间隙及错边，调整到位后用门型固定卡具进行固定。
钢箱梁板单元件定位点按图二进行布置，每个板单元件上有4个定位点分别进行编号标识并给出理论的坐标及高程值，且定位点须在预组装时在构件上用样冲打好点。安装时用全站仪和水准仪配合进行精确定位及调整。
图二钢箱梁板单元件上定位点布置示意图
2、测量控制
钢箱梁安装的全过程均需要进行测量控制，内容及流程包括：高程水准点和导线控制点的复测和加密；桥支墩中心线、高程的复测；支撑体系测量控制（平面控制、上部轴线控制及高程控制）；支墩垫石复测；钢箱梁安装后测量控制；焊接前.后测量监控；卸载过程的测量监控；钢箱梁卸载后的测量等，因控制点多，面广，必须编制每一联长的测量作业设计。
五、钢箱梁吊装方案
1、钢支架布置
根据公路运输条件及吊装环境，分段划分采用横向划分和纵向划分相结合，即平交路口和变宽段均采用纵向划分，增加分段吊装跨度和保障可行的运输尺寸，确保分段正常运输和吊装时路口交通的正常秩序。一般路段，采用横向划分。划分形式如下：
标准梁段横向划分示意图三
（Pm19～Pm20东半幅分段外形一般尺寸：54m*23.5m*2.668m）
图四：标准梁段纵向划分示意图
2、钢管支架
根据钢箱梁节段的自重及现场的地质条件，临时支墩采取钢管支架。临时支墩主结构由四根Φ219mm*6mm钢管焊接组成，其横断面为2m×2m，顶部采用双排H400*400*13*21H型钢焊接牢固，并在顶部加焊四根Φ325mm×16mm×400mm（或斜垫铁）调平钢管，同时每套临时支墩上部设置两台50t液压千斤顶，千斤顶上下设置两个钢套圈固定，可对钢箱梁进行线形调整。各承力钢管横断面以及侧面的连接均采用L70×5的角钢连接，保证结构整体的稳定性。
3、箱形梁现场组装支承架立柱选型
以54*23.5米跨箱形梁为计算依据，该箱梁横向分五段、纵向分3室空中组装，起头一段不能直接落在基础支墩上，而且每一段接口必须落在支架上，所以需要制作6排支承架，每排支承架长度与箱形梁底板一样宽，为18米，拟由12根钢管及角钢组成，顶部用H400*400*15*15的H型钢作主支托。立柱总数为72根。高度暂定8米。每根立柱承受的最大压力Nmax=Qmax/72=865/72=12吨。立柱选用钢管制作。钢管截面积
A≥P/φ[σ]=12*1000/0.3*1600=25㎝2
选用Φ219*6焊管，A=40㎝2,i=7.5㎝
立柱一端铰支，一端自由，但分段以角钢连结。故μ取1.25
柱柔度λ=μl/i=1.25*800/7.5=133
查表取φ=0.349
φ[σ]=0.349*1600=558.4kg/㎝2
此时柱的工作应力为
σ=P/A=12000/40=300kg/㎝2≤φ[σ]
从计算结果可见，选用Φ219*6焊管能够满足稳定性要求。
4、临时支撑体系的安装
（1）临时支撑安装前，对实地进行考察和测量，首先对安装基础不符合要求的，事先进行平整、硬化或加铺钢板。然后根据桥梁中心线、支墩轴线和节段的划分，用经纬仪或全站仪确定临时支撑的横纵坐标及标高搭设临时支撑。
(2)临时支撑底部采用16mm×1000mm×1000mm钢板四块，利用M32×150膨胀螺栓与混凝土基础固结。
（4）安装完成后在附近固定的建筑物上设置沉降观测点，用来对整个支架的沉降状况及稳定性进行观测。
(5)临时支撑调节
临时支撑调节采用调节段与液压千斤顶进行，主要用于钢箱梁吊装时调节钢箱梁标高和安装结束后进行钢箱梁整体卸载。调节段高度为500mm左右。其示意图如下：
六、箱梁吊装
1、吊机选型
根据本工程钢箱梁吊装现场环境、支墩布置和梁段定位要求，因汽车吊机动性强，符合周围高压线等障碍物的吊装需求，故选用汽车吊来对本工程钢箱梁进行吊装。钢箱梁分段的吊装作业工作幅度为8m～11m范围内，吊装作业重量为60t～121t。同时考虑永久支墩对起重设备主臂的影响，9m高的永久桥墩距离吊车回转中心距离不小于4m。综合考虑以上因素，选用2台220t汽车吊和1台300t汽车吊对本工程所有钢箱梁梁体进行吊装。双机抬吊，保证吊机在起吊储备能力达到20%以上，（注：吊车出厂额定重量为90%）实际储备能量能达到30%。根据施工要求，需三个吊装作业面，特预备应急救援大型吊车三台，满足施工要求。
起重设备一览表
2、钢箱梁安装吊耳及索具的选用
2.1四个吊耳板的计算校核
图：吊装点上吊耳结构、尺寸图
每个吊耳所承受的计算载荷为：
Pd＝K1×（G物+G平衡梁）/4＝1.1×（100000+300）/4＝27582.5kg
吊耳板几何尺寸如上图四所示，在断面Ａ1-Ｂ1处，宽度b＝300mm，厚度δ＝30mm
σ1＝Pd/(b×δ)＝27582.5/(30×5)＝183.88kg/cm2
查《机械设计手册》表3.1-44“碳素结构钢的力学性能”，取Q345qE钢抗拉强度[σ]＝180MPa=1800kg/cm2
σ1＜[σ],符合要求
在断面Ａ2-Ｂ2处
b＝250mmd＝100mm,δ＝30mm
σ2＝Ｐd/（((b-d)×δ)＝27582.5/((25-10)×3)＝612.94kg/cm2
σ2＜[σ],符合要求
在断面Ａ3-Ｂ3处，按拉曼公式输入验算
Ｐ＝Ｐd/(2d×δ)＝27582.5/(2×10×3)＝459.70kg/cm2
σ3＝Ｐ×((D2+d2)/(D2-d2))
＝459.70×((252+102)/(252-102))＝634.82kg/cm2
σ3＜[σ],符合要求
6.2.2吊耳焊缝验算
σ＝Pd/(2Lw×δ×0.7)
式中；Lw—焊缝计算长度，等于设计长度减去10mm
即Lw＝300-10＝290mm＝29cm
δ—焊缝的最小厚度，取δ＝10mm＝1.0cm
所以：σ＝27582.5/(2×29×1.0×0.7)＝679.37kg/cm2
吊耳材质为Q345Qe,采用CO2焊接
[σ]拉＝[σ]＝1800kg/cm2
σ＜[σ]拉
钢梁安装吊耳设置在钢梁面板上，与钢梁腹板和横隔板结构相交位置对应。选用：
重量小于90吨的梁段设置4个吊耳，单机安装，考虑不均衡受力状态，单个吊耳受力≤30吨；
吊耳选用依据《中华人民共和国行业标准设备吊耳》HG|T-21574-94见下图：
本工程吊耳材料为公司其他工程30mm厚Q345的板材。
吊耳参数B=300、H=300，满足本工程需要。
B、主吊钢丝绳的选用（分片分段吊装重量约为100t）
1、采用4个吊点时行吊装，有辅助手拉葫芦进行调整吊装的平衡度
吊装时钢丝绳吊装角度设为60°
F=100/4/sin60°＝25/sin60°=25/0.86605=28.87t
由于每个吊点设一根钢丝绳，因此钢丝绳的工作应力为：
P＝F＝28.87t=282.93kN
根据《重型设备吊装手册》表1-5“钢丝绳(6×61+1)主要技术参数”，选取钢丝绳公称抗拉强度为1700MPa，6×61+1φ55.5的钢丝绳，其最小破断拉力为1560kN。
计算钢丝绳的最小破断拉力T＝P•K
上式中K为钢丝绳安全系数
由于采用卸扣辅助进行吊装，参照《重型设备吊装手册》表1-6“钢丝绳安全系数”，查表K取5
故[P]＝T/K＝1560/5＝312kN
P<[P]
所以选择6×61+1φ55.5的钢丝绳符合要求
C、4个U型卡环销子直径
【Fk】=54d2
d2＝28.87×9800/54=5240mm2
d＝72.4mm
3、吊装工作方案
3.1由于吊装的高度距地面较高，而目前主构件中的长度及重量未清楚，考虑到吊索与构件之间的间距及现场的条件及其他一些因素的影响，采用两台400吨履带吊分别站在道路两侧上进行吊装，并卸车。
3.2投入的设备相关数据：
a）两台400吨履带吊，壹台50吨汽吊。
b）起吊施工附件若干。
3.3吊装施工方案
吊装施工步骤：用拖车将待吊分段运至施工现场附近，根据现场道路交通状况及施工要求，需采用临时封路措施，封路时间段选择在深夜23:00-凌晨5:00之间。吊装前应先检查墩顶支座标高及中线是否准确无误。吊装时，汽车吊先将分段吊离拖车，开走拖车，静待5分钟，确定安全后将分段吊至安装位置上方，然后慢松至指定位置。构件的吊装就位顺序按照设计图的要求进行施工。对于双机起吊安装作业时，须尽量做至同步操作。构件吊装就位时，应同步缓慢下降；构件两头须有索引绳，来进行调整、就位。
3.4作业条件
a）运输吊装施工前应有施工组织设计（或方案）。
b）构件的出厂合格证。
c）构件的外形尺寸，焊缝接驳位置是否合乎要求，构件有无扭曲、变形及其它损坏情况。
d）接单元构件是否配套齐全，吊环和焊缝强度是否合乎设计要求。
e）构件支承高与平整度。
f）对构件及支承进行划线复核，标出吊装轴线和吊装方向。
g）由于环境条件所限，通常作业时间安排在夜晚进行因此现场应有足够的照明设施。
h）装作业时，道路应作临时封路处理。
I）按临时支墩布置图搭设妥临时支墩。
3.5现场定位装配
a）分段吊装落位时，应尽量对齐中心线及前后位置重标。
b）使用螺旋扣及千斤顶调整分段的前后位置、高程坐标，使之与设计坐标相符，合拢口间隙符合规范标准。
c）将上述调整好的分段施定位焊或定位码固定，施定位焊前要调整对接口，使之平齐，不能错位。
d）安装引弧试板，每5条焊缝一个试板。
e）上述工作完成后，进行装配报验，合格后才能进入下道工序。
七、钢箱梁分段焊接施工及焊缝检测
1、焊接方法
顶板的对接焊缝采用带陶质衬垫实芯焊丝CO2气体保护焊打底，埋弧焊盖面；底板、腹板对接焊缝均采用带陶质衬垫实芯焊丝CO2气体保护焊；横隔板与顶底板及腹板与顶底板等角焊缝采用实芯焊丝CO2气体保护焊。
2、焊接顺序
底板对接焊缝焊接→横隔板与腹板的角焊缝焊接→横隔板与底板及底板纵肋的角焊缝焊接→底板与腹板的角焊缝焊接→顶板对接焊缝焊接→横隔板与顶板的角焊缝焊接→顶板纵肋与横隔板的角焊缝焊接→顶板与腹板的角焊缝焊接。
施工中的具体要求有如下几点：
1)焊接前应将待焊区域及两侧50mm范围内的铁锈、氧化皮、油污、油漆等有害杂物打磨清理干净，露出金属光泽；
2)CO2气体纯度应大于99.5%；
3)环境温度低于5℃时，焊前一般在焊缝两侧各100mm范围内进行预热，预热温度为80～120℃，距离焊缝30～50mm范围内测量温度；
4)空气湿度大于80％或钢板潮湿时要经过去潮处理后才能焊接；
5)焊接腹板与顶、底的角接接头时应采用分段退焊方法施焊，每段焊缝长度为800mm～1200mm。
3、工艺参数
埋弧自动焊、CO2气体保护焊、焊条电弧焊方法相关焊接工艺参数见表5.2.5。
表5.2.5焊接工艺参数表
4、焊缝外观检查
所有焊缝在焊缝金属冷却后进行外观检查，焊缝表面不能有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等缺陷，质量要求应符合规定。
5、焊缝无损检验
焊缝焊接完成后24小时，经外观检验合格后，再进行射线、超声波、磁粉等无损检验。具体检验要求符合相关规定。
6、焊缝修补
超过规范允许范围的焊缝表面缺陷应进行打磨及修补，焊缝内部超标缺陷采用碳弧气刨或砂轮机清除后，再采用焊条电弧焊进行焊接修补，并将焊缝打磨匀顺，按原焊缝质量标准要求进行无损检测复检，直至合格，同一部位的返修一般不应超过两次。
7、焊接过程的变形控制及措施：
（1）在构件长度方向和宽度方向增加焊接收缩量，根据安装顺序在部分分段单侧增加切割余量。
（2）对H型和T型焊合断面的翼缘板采取反变形措施，以消除变形。
（3）在对称断面焊接时，采取两面对称同时施焊的方法，减小侧向变形和扭曲。
（4）在复杂的构造节点，采取先焊变形大的，后焊变形小的，或者采取强制变形措施。
（5）采用变形小的焊接方法，如CO2保护焊等。
（6）采取焊后火工矫正的方法等。
焊接完毕，所有焊缝必须进行外观检查，不得有裂纹、未熔合、夹渣、未焊透、弧坑等。
八、产品验收
1、现场安装验收
(1)本桥钢结构的现场安装，必须按施工图、本技术要求及有关规范进行安装及验收：
(2)现场组拼的施工验收，须按工厂制作的验收要求执行，并提交相应的质量检验报告及其它相关文件；
(3)安装后的钢桥验收，应待全部涂装完成后进行，其质量要求应符合《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071)的规定。
结束语：
本文通过对快速公路主线高架箱梁组对工程进行了阐述，对其吊装的重点和难点进行了分析，并对组对的施工过程进行了系统的论述，希望对今后类似工程有一定的参考作用。
参考文献
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