城市道路5层高架桥钢箱梁施工关键技术研究

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摘 要：杭州市彩虹快速路工程滨江段三标段（互通段）钢箱梁工程，重点介绍了钢箱梁的分段划分、临时支墩的设计及吊装方案的策划，从整体施工的成功看，实现了安全、快速并取得了经济效益，可为今后多层钢箱梁现场安装提供借鉴。

关键词：分段分块临时支架的设计 交通疏导 吊装工艺

中图分类号：U448.28文献标识码： A 文章编号：

一、总体概况

彩虹快速路工程滨江段三标段（互通段）西接二标段（隧道段），东起16m支路，西至涵虚路，桩号K4+120～K6+520，高架全长约2.4km，全线位于现状滨文路之上，呈东西走向。在滨文路和时代大道交叉口处布置彩虹立交（共5层），在和二标段接口处（火炬大道东侧）布置一对平行匝道。沿线用地以居住用地和工业用地为主。主线为全高架桥，双向六车道，桥宽25m。匝道桥宽8.5m；地面桥梁与道路同宽。主线桥梁跨时代大道第14联（3x42m）为钢箱梁结构，标准断面宽25.0m；彩虹立交匝道在环形内连续设置钢箱梁（共计13联）。标准断面宽8.5m。整体示意图如下：

附图 1

1、主线钢箱梁概况

主线钢箱梁为全焊接结构，采用单箱五室结构，梁高2.0m，中心梁高2.14m，梁宽25.0，总重约1700吨。钢箱梁桥面板采用正交异性板，钢材材质为Q345D。桥面板标准段板厚16mm，中间支座处加厚至25mm，端部支座处加厚至22mm。

主线桥钢箱梁标准段横截面如下：

附图2

附图3主线桥钢箱梁标准段内部结构示意图（无顶板单元件）

2、匝道桥钢箱梁概况

杭州市彩虹快速路工程滨江段三标段立交匝道桥钢箱梁具体包括A匝道桥第四联、第五联，C匝道桥第一联、第二联，E匝道桥第六联、第七联、第八联、第九联、第十联，

F匝道桥第六联、第七联、第八联、第九联。总重量约为5300T。 各联平面布置图如下：

附图4 匝道桥各联平面布置图

钢箱梁为全焊结构，采用单箱单室截面，根据跨径的不同，梁高分为2.2m和1.6m，其中A匝道第4联、C匝道第2联、E匝道第9联以及F匝道第7联钢箱梁梁高为2.2m，其余各联钢箱梁梁高为1.6m。

钢箱梁桥面板采用正交异性板，钢材材质为Q345D。桥梁全宽为8.5m，桥面板板厚为16mm，支座处加厚至24mm。

A匝道桥第4联、C匝道桥第2联、E匝道桥第9联、F匝道桥第7联标准横截面如下图所示：

附图5钢箱梁标准横断面示意图

附图6 钢箱梁标准段内部结构示意图（无顶板）

二、 关键技术及创新点

钢箱梁科学的分段分块，不仅有利于厂内制作、梁段运输、支架搭设、现场拼装、交通疏导及机械资源的配置，保证工期，且可有效的节约成本。城市市政工程跨线施工，现场条件复杂，受交通影响极大。支架搭设的位置、吊装工位、吊装机械的选用、交通疏导的协调是这个项目的关键要点，经多次开会协调，确定：（1）先确定吊装工艺，再确定制作工艺；

临时支架的搭设满足吊装、架设工艺；（3）受吊装时需交通封道要求，采用先吊装跨线部分，再分区域吊装其他部位的总体部署。

1、厂内制作部署

主线桥及匝道桥钢箱梁采取在公司工厂内分段加工成型，经验收合格后采用汽车陆路运输至现场进行施工。分段时遵循以下原则：

1、必须满足运输道路交通要求，匝道桥最长不超过30m，宽度不超过10m；

2、纵向分段线布置在弯矩剪力较小处；

3、尽可能避免出现十字焊缝、环缝；

4、纵向分段及横向分块均按照Z型布置，即顶、腹板（横隔板）底板呈阶梯状

5、纵向分段以底板为标准，便于临时支架安装定位。

按照以上分段原则，主线桥纵向分四段，横向分三块共计12个分段梁；匝道桥纵向合计分为55个分段梁，横向整体制作运输。

2、钢箱梁吊装部署

现场吊装时除跨时代大道节段外（以下均命名为其他段）均单节段现场拼装成型后进行吊装；跨时代大道采用两节段（或三节段）拼装成型后进行整体吊装。主线桥钢箱梁均采用单节段直接吊装；防撞栏杆在钢箱梁吊装完毕后进行吊装。

（1）、跨时代大道段共有7段，其中匝道桥4个节段，主线桥3分段。长度、重量如下：

（2）、其他段即单机吊装共55个分段，最长构件、最大起重量、最大起重高度吊装单元如下：

主线桥单机吊装最大构件尺寸、最大起重量、最大起重高度吊装分布

匝道桥最大构件尺寸、最大起重量、最大起重高度吊装分布

三、临时支墩搭设

钢箱梁安装临时支墩体系采用钢管格构柱，除跨时代大道分段外，其余纵向分段点均设置临时支墩。跨时代大道段在两端部设置临时支墩外，在时代大道中间设置临时搁置点，用于防止钢箱梁吊装后挠度过大及重心偏心导致倾覆。临时支墩平面布置图见附图3，临时支墩搭设时，存在以下几种形式：1、匝道桥临时支墩；2、主线桥临时支墩；3、时代大道中间部分临时支墩（用于防止钢箱梁吊装后挠度过大及重心偏心导致倾覆）；4、上下层匝道桥钢箱梁临时支墩。

1、 匝道桥临时支墩结构体系形式

根据各匝道桥钢箱梁节段的自重及现场的地质条件，临时支墩采用钢管格构柱。其形式如下图所示:

钢管格构柱结构示意图

匝道桥临时支墩横断面图

临时支墩主结构四肢均采用ø426x12的Q235钢管。其横断截面中心矩为2.5m×4m，顶部采用双排40a工字钢与钢管焊接，双排40a工字钢上铺设20mm厚钢板，宽度为250mm，长度为4300mm，在20mm厚钢板上部设置6个砂箱（行程为100mm），同时每套临时支墩上部设置4个50吨千斤顶，可对钢箱梁进行线性调整。各承力钢管横断面及侧面的连接均采用[16a连接，加强结构的整体稳定性。

2、匝道桥临时支墩体系的安装

（1）、临时支墩安装前，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情况，用经纬仪或全站仪确定临时支撑的横纵坐标及标高。

（2）、临时支墩安装时，采用地面整体拼装制作，整体吊装就位的方法进行安装，增强临时支墩的整体稳定性。

（3）、钢管的接长，采用法兰连接，钢管详图如下：

（4）、临时支墩底部采用预埋件将钢管支墩法兰盲板与混凝土基础固定。并将钢管支墩法兰盲板与预埋件焊接，增强柱脚的刚性稳定。示意图如下：

（5）、安装完成后在附近固定的混凝土支墩上设置沉降观测点，用来对整个支架的沉降状况及稳定性进行观测。用[16a槽钢@6000，将临时支墩钢管柱与混凝土支墩抱箍连接，增加临时支墩的侧向稳定性。

（6）、临时支撑调节

临时支撑调节采用调节段千斤顶及砂箱进行。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250mm左右。示意图如下：

（7）、支撑体系选用90t全液压汽车式起重机进行安装。

（8）、支撑体系在使用过程中要定期检查。检查横梁的绕度、钢柱的水平位移、焊缝的质量、千斤顶安全可靠性，支撑体系系统的整体稳定性，并做好沉降观测记录。

（9）、临时支撑焊接

临时支撑上部结构安装完后应对其焊接牢固，使其与钢管格构柱形成整体。

四、钢箱梁的吊装总体方案

主线桥及匝道桥钢箱梁采取在公司工厂内分段加工成型，经验收合格后采用汽车陆路运输至现场进行施工，现场吊装时除跨时代大道节段外（以下均命名为其他段）均单节段现场拼装成型后进行吊装；跨时代大道采用两节段（或三节段）拼装成型后进行整体吊装。主线桥钢箱梁均采用单节段直接吊装。总体施工方案如下：

1、匝道桥钢箱梁其他段吊装，钢箱梁分段运至施工现场后，单节段采用一台450吨履带式起重机加超级提升装置进行吊装为主，采用一台300t汽车吊和一台400吨汽车吊抬吊为辅进行吊装作业；根据各联钢箱梁在加工方案中分段最大重量和拼装时最大起重高度，钢箱梁拼装临时支架采用自制支墩进行搭设，钢箱梁采用单机进行吊装。钢箱梁拼装时，均采用全断面焊接进行连接。

2、匝道桥钢箱梁跨时代大道分段吊装，两节段钢箱梁分段运至施工现场后，进行现场拼装，除E匝道桥采用一台徐工牌QUY650型，650t履带式起重机加超级提升装置与一台QUY450型，450t履带式起重机加超级提升装置进行抬吊、安装就位的方法外，其他跨时代大道段均采用一台徐工牌QUY650型，650t履带式起重机加超级提升装置的方法进行吊装。钢箱梁拼装时，均采用全断面焊接进行连接。

3、主线桥钢箱梁吊装，钢箱梁分段运至施工现场后，直接进行吊装。均采用以一台450吨履带式起重机加超级提升装置进行吊装。主线桥跨时代大道时，由于需空中焊接，因此跨时代大道施工需在在其上方搭设防护棚。

4、防撞栏杆在钢箱梁整体吊装焊接完毕后，进行分段吊装。

四、总体吊装次序

1、吊装次序原则

吊装次序安排原则：先下层、后上层，先两侧、后中间，先双机抬吊跨时代大道上方、后单机安装两边。

2、吊装总体次序

⑴、首先吊装跨时代大道部分

E9-3、E9-4A4-4、A4-5F8-2、F8-3C2-3、C2-4、C2-5主线C段。

⑵、跨时代大道部分吊装完成后，分两个施工区域进行单机吊装。第一施工区域吊装次序如下：

C2-6C2-7F8-1E10-3E10-2E10-1F6-1F6-2E9-5E9-6F6-3A4-3主线B段A4-2主线A段F7-1F7-2F7-3A4-1F7-4F7-5

第二施工区域吊装次序如下：F8-4A5-3A5-2E9-2A5-1A4-6A4-7E9-1E8-3E8-2E8-1C2-2C2-1C1-4C1-3C1-2C1-1主线D段E7-4E7-3E7-2E7-1F9-3F9-2E6-1E6-2E6-3F9-1。

3、吊装总体次序示意图见附图4

施工总结

杭州市彩虹快速路工程滨江段三标段（互通段）钢箱梁工程现场安装的成功，它的工艺得到了成功的运用，展示了公司在高架桥钢箱梁施工的实力，锻炼了一批人才、提升了一个团队、也为同行业、同类型桥梁的安装积累了经验。