钢连续梁桥钢箱梁施工方案分析

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摘 要：湖南某高速公路大桥为钢连续梁桥，钢箱梁如何进行板块科学划分是工程的难点、重点。本文根据大桥工程特点，提出二种钢箱梁制造的板块划分正行比效分析，并试验段进行验证，证实方案的可行性和合理性。

关键词：钢箱梁拼装；板块划分；施工方案；试验验证

中图分类号： U448.21+5 文献标识码： A 文章编号：

１工程概况

湖南某高速公路大桥采用１０２＋４×１８５＋１０２ｍ六跨钢连续梁桥（图１），其主梁采用双幅变截面直腹板连续钢箱梁，单幅梁宽１６．１ｍ，全桥钢箱梁总重约２．１万ｔ，划分为１２个大节段进行制造、运输和吊装，其中最长大节段１８５ｍ，重约２６００ｔ。该大桥设计部门对钢箱梁制造方案提出了新要求，即钢箱梁拼装过程中，腹板与顶板、横隔板接板与顶板及其Ｕ形加劲肋焊缝不允许采用仰位焊接。钢箱梁如何进行板块科学划分才能既满足设计要求又能满足制造工艺要求是个必须解决的难题。

图１大桥桥型简图（单位：ｃｍ）

２钢箱梁板块划分方案

钢箱梁板块划分必须同时考虑以下几个问题：１）能够避免仰位焊接；２）钢板轧制宽度；３）板块单元的制造难易程度；４）板块接缝设置应有利于结构受力；５）钢箱梁拼装时组装便捷，有利于精度控制。

根据上述要求，确定了２种板块划分方案。

１方案一

钢箱梁断面可以分成腹板连同两侧Ｕ形肋及所在顶板组成的Ｔ形块、中间顶板及横隔板接板组成的中间块、边顶板和挑臂横梁组成挑臂块、底板与横肋组成底板单元块和横隔板单元块（横撑）共５部分（图２）。

图２钢箱梁制作板块划分方案一

２方案二

钢箱梁断面可以把腹板分为上下两部分，下部较宽，称做腹板单元块；上部较窄（原则上与横隔板接板高度匹配，接缝位置应满足设计规范要求），称做腹板接板，腹板接板与顶板和横隔板接板、挑臂横梁组成一个面板单元块，其余部分划分为底板单元块和横隔板（横撑）单元块共４部分（图３）。

图３钢箱梁制作板块划分方案二

３方案比选

１方案一

优点：实现了主要焊缝避免仰位焊接的设计意图；腹板做成整体，对接接料后二次切边或者机加工，钢箱梁高度容易控制。

缺点：桥面板对接缝增加，平整度难以控制；横隔板被拆解，分别附着在顶板、底板和腹板块体上，结构比较零碎，拼装尺寸不易保证；整体拼装焊接量大，梁段整体拼装时面板接缝较多，应力集中现象较明显，板块接缝构造设计应有利于提高疲劳强度；腹板与窄顶板组成Ｔ形，异形断面，吊装操作不便。

２方案二

优点：实现了主要焊缝避免仰位焊接的设计意图；腹板接板与顶板、横隔板接板等组成桥面块体，整体性好，可提前在厂房内连续匹配拼装，施工条件好，基本不受阴雨气候影响，质量容易保证，有利于提高正交异性桥面板抗疲劳性能；腹板和腹板接板易于加工，控制板边直线度较容易。

缺点：腹板与腹板接板之间存在横位焊接，焊接收缩量对钢箱梁高度有一定影响；桥面块体倒装焊接，需要翻身作业。

两种方案各有利弊，均可实现设计要求，但从质量保证、施工便利角度考虑，方案二更好一些：它的板块划分整齐，构件尺寸大小能够在车间内制造，能充分利用车间内的专用胎架，进行桥面块体连续匹配拼装，有利于桥面的平整度和制造线形控制；厂房内有大吨位龙门吊机可以完成桥面块体翻身，避免仰位焊接。对于腹板与腹板接板间的横位对接焊缝，以往桥梁有过类似施工经验，通过工艺试验制定合理坡口尺寸和焊接参数，焊接质量可以保证；至于梁高控制问题，可以通过预加合理焊接收缩量，钢箱梁高度可以控制。

通过综合考虑，钢箱梁板块划分最终选用方案二。

４试验验证

为了验证上述板单元划分和制造方案是否合理，全面检查钢箱梁制造工艺的合理性，在钢箱梁批量生产前试制了一段１∶１试验段。试验段选取了实桥墩顶区梁段ＳＡＢＵ一部分，具体范围为：顺桥向取主墩中心线两侧各２ｍ；横桥向为钢箱梁总宽的一半，即８ｍ。该试验段包含了钢箱梁所有主要构件，它包括顶板单元４块、底板单元１块、腹板单元１块、腹板接板１块、实腹式横隔板单元２块、横隔板接板２块、挑臂单元２块，支座加劲１处。

试验段试制过程中着重检验板单元生产制造工艺、钢箱梁拼装工艺和钢箱梁焊接工艺方案的可行性；检验各种板单元组焊胎具和平台的工艺准确性；检验板块倒装法与钢箱梁正装法相配合的合理性；检验焊接工艺参数合理性；以及满足焊接操作和无损检验等所需的工作空间要求。

试验段于２０１０年１０月１８日开始整体组装，至１１月６日结束，１１月９日通过了专家评审。专家评价，试验段制造针对该大桥钢箱梁结构特点和现场条件，制定的工艺方案合理，工艺措施可行，检验了制造工艺和质量管理措施，达到了试验预期目的，可用于指导正式梁段生产。

５结语

该大桥钢箱梁梁段板块划分方案的研究，选出既能有效保证制造质量又方便实用的最适合方案，通过试验段验证了工艺的合理性，为编制该大桥钢箱梁的批量生产施工工艺提供了可靠依据。

参考文献：

［１］ＧＢ５００１７－２００３钢结构设计规范［Ｓ］．

［２］ＪＴＧＤ６０－２００４公路桥涵设计通用规范［Ｓ］．

［３］中交公路规划设计院有限公司．上海至西安国家高速公路崇明至启东长江公路通道工程（江苏段）跨江大桥施工图设计［Ｚ］，２００９．

［4］苗芙蓉，魏云祥．湛江海湾大桥钢箱梁的制造技术［Ｊ］．中外公路，２００６（５）．