建筑技术开发 建筑设计 Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ 第４５卷第１６期 ２０１８年８月 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 曲线钢箱梁节段划分及架设方案分析 韩民 ，李献勇 ，关冀 ４５００００；２．岩土科技股份有限公司， （１．河南省交通厅京珠高速公路新乡至郑州管理处，郑州杭州 ３１７３００；３．河南省交通规划设计研究院股份有限公司，郑州４５００００） ［摘要］本文根据互通内曲线钢箱梁桥跨越连霍高速施工实际情况，结合钢箱梁制造、运输、吊装等条件，分析探讨了钢 箱梁安装节段划分、架设、焊接等方面的内容，可对类似工程有借鉴，以提升工程质量。 ［关键词］钢箱梁；曲线；节段划分；架设 ［中图分类号］Ｕ４４１．４ ［文献标志码］Ｂ ［文章编号］１００１—５２３Ｘ（２０１８）１６－－００２３－０２ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｅｒｅｅｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ Ｃｕｒｖｅｄ Ｓｔｅｅｌ ＢＯＸ Ｇｉｒｄｅｒ Ｈａｎ Ｍｉｎ，Ｌｉ Ｘｉａｎ—ｙｏｎｇ，Ｇｕａｎｇ Ｊｉ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｂｒｉｄｇｅ ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｌｉａｎｈｕｏ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｉｆｔｉｎｇ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｅｒｅｃｔｉｏｎ，ｅｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ；ｃｕｒｖｅ；ｓｅｇｍｅｎｔ ｄｉｖｉｓｉｏｎ；ｅｒｅｃｔｉｏｎ 近年来我国高速公路路网不断加密完善，上跨高速公路、 铁路的互通立交也随之大量修建。由于城市快速发展，用地 紧张，在城市周边新建的高速公路枢纽互通立交受到较多限 制，布线困难，因此采用了小半径曲线钢箱梁桥跨越既有线路。 上跨既有高速公路施工要求安全、优质、快速，对施工组织 设计、技术安全保障要求高。 钢箱梁制造首先需要节段划，这分对生产、运输、拼装、 吊装、焊接有直接的影响。匝道桥钢箱梁的安装节段划分由 施工单位根据厂家制造条件、道路运输条件、起吊设备条件、 施工场地等因素自行设计，并由设计单位审核许可。习惯上 将仅有垂直于桥梁行车方向接缝的节段定义为横向节段，把 平行于桥梁行车方向接缝的节段定义为纵向节段 】。本文结合 工程实际情况，对上跨高速公路的钢箱梁节段划分进行分析。 １工程概况 ２．０ｍ，隔板在墩顶及粱段位置加密处理。相邻两块隔板之间 腹板上设置竖向加劲肋。为控制箱梁结构焊接变形，保证梁 体质量，加快施工进度，采用工厂制造与工地焊接相结合的 制作模式，即在工厂加工成可运输的节段并进行预拼装，在 工地拼装和焊接。 ２．１横向分段 为控制现场焊接数量，根据有利于方便钢箱粱节段运 输及现场吊装架设，钢箱梁分为１９个节段，以３．５ｍ长的 横向节段为主（按公路车道宽３．７５ｍ控制），本联钢箱梁位 于Ｒ＝１００ｍ的圆曲线上，纵坡为２．７９４％，端横梁、中横梁 横桥均为整体，现场焊接拼装，为避免在高速公路行车道上 搭设临时墩支架，采用整孔整幅吊装方案。节段轮廓尺寸为 １０．５ｍｘ３．６２３ｍｘ１．６ｍ，质量约为４０ｔ。钢箱梁安装节段划分如 表１所示。 表１钢箱梁安装阶段划分 位置 跨径／ｍ 节段编号 ｌ ２ 某枢纽互通Ｅ匝道桥第一联上跨连霍高速，为等宽等高 连续钢箱梁结构，桥梁跨径布置为三跨一联（１５＋２５＋２２）ｍ， 桥宽１０．５ｍ，平面位于Ｒ＝１００ｍ的圆曲线上，梁高１．６ｍ，悬 臂长度１．７５ｍ，悬臂根部厚度４００ｍｍ。钢箱梁顶板标准厚度 １６ｍｍ，底板标准厚度１４ｍｍ，腹板标准厚度１４ｍｍ。匝道桥 钢箱梁横坡依靠箱梁项、底板倾斜形成，箱梁顶板与底板平行， 腹板按垂直方向设置。箱梁支座处由于梁底的纵、横坡变化， 通过支座垫板调整，水平放置支座。桥面防撞护栏采用钢护栏， 桥面铺装采用５ Ｃｍ改性沥青ＳＭＡ＋３ ｃｍ环氧沥青。钢箱梁总 长６２ｍ，钢箱梁质量６４８．３ｔ，钢护栏质量５９－３ｔ。 匝道桥上跨的连霍高速车流量很大，钢箱梁运输车辆可 直达桥位处，钢箱梁桥下部结构采用钢筋混凝土桩柱式墩台、 高速公路中央分隔带内设置墙式墩，钢箱梁底距离高速路面 高度为１２．２－１２．５ｍ。 安装节段长度／ｅｍ 整孔吊装长度／ｍ ３２０ ３５Ｏ 第一孔 ｌ５ ３ ４ ５ ６ ３５０ ３５０ ２６０ ３５０ １３ ７ ２５．２ ７ ８ ３５０ ３００ 第二孔 ２５ ９ １Ｏ １１ Ｉ２ ３５０ ３５０ ３００ ２６０ ２６１．３ ３４８．７ ３５０ ２５．２ ２安装节段划分方案 Ｅ匝道桥第一联钢箱梁为单箱双室，工厂分节段制造，现 场吊装焊接的全焊结构，采用Ｑ３４５ｑＤ钢板，为方便工厂加工 制造，顶、底板加劲肋均采用Ｔ肋，腹板采用板肋加劲。钢 箱粱采用单箱双室结构，腹板竖直布置，箱内隔板标准间距 第三孔 ２５ １３ １４ ｌ５ １６ ２２ ３００ ３５０ ３５０ ２３．１、 收稿日期：２Ｏ１８－Ｊ０４’１８ 作者简介：韩民（１９６９一），男，山西盂县人，高级工程师，主要研 究方向为公路与桥梁旆工及养护。 １７ １８ １９ ３５０ ·２３· 第４５卷第１６期 ２０１８年８月 建筑设计 Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ 建筑技术开发 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 横向分段的优点为横向节段均为工厂内制造，生产条件 良好，产品质量较好，梁段结构整体刚度大，节段长度均匀， 临时吊点便于布置，减少了小半径曲线梁中心不在中心线的 影响，便于运输和吊装至工地台架拼装。其缺点为由于采用 公路汽车运输，节段顺桥向长度较小，垂直于桥梁行车方向 接缝较多，现场拼装时需要考虑预拱度的设置，增加了整个 梁段的标高控制难度。在拼装台架上作业的时间较长，增加 了施工成本和周期。 梁端采用铁砂混凝土压重，铁砂混凝土密度为３５ｋＮ／ｍ 。 三孔一联钢箱梁安装顺序如下。 （１）先架设第３孔。在高速公路北侧拼装平台上完成跨连 霍高速北半幅钢箱梁组装一连霍高速北侧封闭一吊车移梁至 连霍高速北半幅一安装支座、吊装就位。 （２）再架设第２孔，在南侧拼装平台上完成跨连霍高速南 半幅钢箱梁组装一连霍高速南侧封闭一吊车移梁至连霍高速 南半幅一吊装就位、焊接接头。 ２．２横向纵向结合分段 （３）最后架设第１孔，在南侧组装平台上完成跨连霍高速 本项目桥位在连霍高速正上方，现场拼装场地在高速主 南半幅钢箱梁组装一起重机移梁至连霍高速南半幅外侧一吊 线南北两侧，只能采用公路汽车运输，为适应不同的车辆配置， 装就位、焊接接头。 ２吊点及临时支架 增加了横向纵向分段相结合的方案，以达到质量可控、方便 ３．施工的目的。 根据桥梁跨径布置、钢箱梁受力结构，充分利用拼装场 地，划分为１９个节段，长度分别为３．２ｍ，１０．８ｍ，２ｍ，（１１．１２５＋ ｌ１．１２５）ｍ，３．５ｍ，（８．３７５＋８．３７５）ｍ，３．５１２１；端横梁、墩顶横 梁部分不再纵向分段，而采用横向分段。在台架上焊接后， 整幅整孔吊装长度为第一孔１４ｍ，第二孔２４．２５ｍ，第三孔 ２３．７５ｍ。钢箱梁安装节段划分如图１所示。 横向节段 Ｌ上ｉ ｉ＾ 上工上１ Ｊ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ 图１钢箱梁安装节段划分示意 此种方法优点为较单一采用横向分段灵活，能适用于桥 面较宽的钢箱梁；能减少横向接缝数量，不影响桥梁预拱度 的设置；箱梁纵向节段焊接时，梁体受局部温差影响的变形 较小；同时保留了采用横向分节的端横梁、墩顶横梁，同样 可以保证支座位置、高程安装精确，便于控制和调整整个桥 跨的标高和线形。 其缺点为节段纵向长度较长，小半径曲线箱梁重心不在 中心线的影响更明显，运输过程梁体摆放需设置临时支架。 横隔板焊缝大量增加，影响节段焊接质量因素增多。 ３架设方案 ３．１考虑温度影响的架粱顺序 近年来对温度相应研究成果表明，整体升降温变化对主 梁挠度、大节段钢箱梁吊装线形等结构的竖向变形影响较小， 但会使结构在纵桥向产生较大的位移，须确定在不同温度下 的支座安装预偏量『３］。当台架定位温度与设计温度存在差异 时，局部温差形成的非线性温度梯度会使桥梁沿竖向产生较 大变形 。 本联钢箱梁２号墩布置与里程中心线斜交７９．７。，对应的 墩顶横梁隔板按斜交布置。支点位置均设置双支座，固定支 座布置在２号墩，支座横桥向间距５．６ｍ，其余墩支座位移方 向均为正交布置，横桥向间距５．５ｍ。 本项目拟定方案计划在８月份架设钢箱梁，一孔整幅架梁 和焊接时间按１２ｈ准备。为降低梁体受整体升降温、和局部温 差的不利影响，先架设第３孔，整幅整孔吊装，准确安装支座 后，为防止桥台处支座脱空，在第２孔吊装前，大桩号（３号墩） ·２４· 架粱时，临时吊点位置必须设在横隔板与腹板相交处或 者腹板竖向加劲处，临时支点和临时吊点处的箱梁内部相应 位置必须加强，吊点形式与位置确定后应报设计单位认可。 应结合焊接工厂的技术条件，提前确定焊接需要的有效工作 时问，保证焊接质量，在计划的封闭道路时间内完成钢箱梁 安装施工。 根据焊接时长确定是否设置临时支架，临时支点也应设 在前述位置处，避免钢箱梁产生局部变形。整孔整幅吊装的 接缝面可采用Ｚ字形接头（图２），钢箱梁中、上顶板及底板 的对接焊缝错开，避开支点处设置焊缝。 图２ “Ｚ”字形接缝面 ４结束语 钢箱梁安装阶段划分可同时采用横向和纵向分段，更加 灵活的划分节段，能满足道路运输的和特殊条件的吊装，町 作为安装节段划分的比选方案。 为避免支座位置设置焊缝，端横梁、墩顶横梁纵向小再 分段，可根据整孔整幅吊装长度、重量，确定划分的横粱节 段长度。 在上跨高速公路主线，无法搭设临时支墩的条件下，钢 箱梁整幅整孔吊装，可在靠近墩顶支座位置设置ｚ字形接缝 面，避免了墩顶支座位置横向分段，应加强接缝面的局部构造， 保证梁体焊接质量。 钢箱梁的安装和架设应选取日温度变化较小的季节进行， 若受到限制必须在夏季吊装，应考虑局部温差对梁体变形的 影响，整体升温降温对下部结构和相连混凝土上部结构的影 响，保证梁体稳定，严格控制施工质量。 参考文献 ［１］绍天吉，田志杰．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（１０４）：６５—６６． 【２］梁之海．大跨度连续钢箱梁架设施工技术『Ｊ］．铁道标准设计，２００５ （７）：７２－７４． ［３］郭春红，弓军情，李贺贺，等．连续大跨钢结构支座滑移检测研究 及应用【Ｊ］．钢结构，２０１３（９）：２７—３０． ［４］孙锐锐．大跨度钢拱结构温度效应和焊接效应分析［Ｄ］．天津：天津 大学，２００８．