城市立交桥钢箱梁施工技术的应用

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1工程概况
某城市立交工程，该工程采用三层半环形匝道立交桥，由中环线（称主线)及其线以北的SW、南面的NE、WN三条跨共和地铁线的匝道。主线位于立交桥的第三层，长度为204m连续钢桥梁，有四个桥洞，最大的桥洞长度80m，宽度40m，钢箱粱高度4m，钢桥粱的高度为35m，主线铜桥粱共计52件，重量4494t，陋道钢桥桨共34件2450t。
经专家反复分析研究，最后确定了主线钢箱形梁采用科学合理的“纵向分段，横向分片，临时支墩，双机抬吊，分片安装，中间(跨高架段)开花，两侧延伸”的主线钢箱梁安装工艺以及“匝道桥孔间钢箱梁嵌入法”安装工艺、二氧化碳气体保护焊接工艺等，这些技术成功的工程中应用，不仅是建桥工艺技术的进步和发展，也是立交工程钢箱梁安装工艺的创新。
2 关键技术及施工难点
2.1 分段分片及资源配置
分段分片及吊装、运输机械、运输路线的优化。众所周知，如此长桥洞宽桥面和钢箱梁整体安装国内国外目前尚无先例。化整为零，分段分处安装是唯一的办法。分段分片的科学合理性不仅涉及吊装、运输机械以及运输道路，而且对经济效益影响很大。在调查社会吊装机械和运输机构资源与需求时间、地点、数量合理配置的前提下，最大限度考虑了以经济效益，确定了分段分片的优化方案。
2.2 线形控制
根据设计要求，钢梁制作时预起拱按二次抛物线，现场安装在钢梁整体落架前保证胎架的预拱度值。根据现场工况条件，经设计复核，除P26-27桥洞外，其余三个桥洞中部设置临时支架，通过液压顶升装置顶升钢箱梁认保证预拱值，由于安装工况与原设计制造时的胎架的工况有一定的差异，通过分析研究和讨论确定将其余三个桥洞的项升值调整为自由状态下的三分之二，在高度方向调整的同时，也根据设计要求对横坡进行了控制从而保证了整桥的线形，获得较好的效果．
2.3 临时支墩的设计和设置以及安全风险性
主线P26-27桥洞长达80m，桥面宽40m，高度达35m，临时支墩的稳定性要求很高，故安全风险较大，同时它的设置对地面道路交通影响较大，不仅要保考虑道路畅通，这就要求设置的位置及占用的面积都受到限制，而且要保证支墩持稳定性，做到万无一失。此外，临时支墩兼纵梁安装调整的工具。通过现场调查并建立数学模型设计了临时支墩，攻克了安装和道路通畅两全其美的难关，也满足了装配调整的需要。
2.4 横跨高架道路P26-1纵梁双机抬吊、摆渡转向、高空换钩技术
横跨高架道路最重的P26-1纵梁跨越已有高架桥，桥洞长度80m，架设高度32m，由于跨越已有高架桥高架上方的分段箱梁P26，不能在该高架桥上的运输、停位，且要转向90。才能实现双机抬吊，考虑吊装的安全可靠性经济性，反复研究策划，创新了在已有高架桥一侧单机吊上、转向和临时搁置，并由另一侧的吊机接应，主机换钩，双机抬吊，双机摆幅、落位的全新安装技术，取得了良好的实践效果。
采用CKE2500和LR1400两台吊车双机抬吊，LR1400吊车负责制卸车并吊至临时支墩上搁置，在LR1400不松钩的情况下，CKE2500吊车吊纵梁一端，然后LR1400吊车松钩，此时纵梁2/3的重量端搁置临时支墩上，另一端由CKE2500吊车承受，然后LR1400吊车的吊点移至纵梁端部，通过双机抬吊吊至安装位置。
2.5 三维空间结构图的转化
中环线钢桥梁全部为三维空间结构，形态较复杂．为达到准确、直观、方便的目的，在详图转化工作中，自行开发了钢桥梁空间结构转化软件，通过实际效果的检验，无论在外形尺寸还是空间角度等各方面均达到设计要求，同时也为下料、组装等工序提供了模型数据。
3 钢桥梁安装工艺和技术
3.1工艺流程
工艺流程：轴线标高复测→支承钢架基础浇筑→支承钢架架设→吊装→拼装→焊接→检验→整体报验。

3.2 墩横梁安装技术
墩横梁是纵梁安装的基准，它的定位纵梁的安装以及整体桥梁的外部线形影响较大，通过现场调查，确定下列措施：
(1)墩横梁吊装前，对所对应的土建混凝土立柱标高、钢箱梁桥底支座标高和盆式支座的三者相关尺寸(设计尺寸和实际尺寸)作复核。墩横梁的桥面上标出轴线和道路中心线的标记。
(2)墩横梁的定位要求基础上的纵横中心线与墩梁上标记的中心线对准，且墩梁保持垂直。
(3)墩横梁定位后将道路中心线反到墩梁上，并进行桥面主要点的标高测量：a、两侧的道路中心线点；b、两侧四角点；c、如横坡有变化的折点。
3.3 纵梁安装技术
(1)第一段纵梁的吊装定位以墩梁上和纵梁上各自标记的道路中心线对齐为准；其他纵梁的吊装定位除对齐腹板外，还要对齐相邻纵梁的基准横隔板。
(2)在纵梁和纵梁的拼装过程中，对于在局部范围内面板和隔板间的偏差，通过设置码板，用钢斜锲调整；大的偏差则通过设置千斤顶和支架进行调整，以保证拼装后焊缝间距和高差在允许范围之内。对于隔板拼接时出现的较大偏差，对隔板两侧进行加固。纵缝之间的距离调节，通过花蓝螺栓和千斤顶等措施调整使两纵靠拢，对局部偏差应进行切割调整，保证接纵缝线型与基准线型一致。
(3)纵梁的吊装基本上在夜间进行；一般每晚要安装两片，为避免环境温度的影响，要求连续进行即在第一段纵梁定位后，连续安装第二根纵梁，纵梁安装、切割、调整纵梁尺寸时，施工环境温度与第一根纵梁定位时的环境温度比较接近，避免产生大的内应力。
(4)加强钢梁在线测量；每孔纵梁全部架设定位和在顶升前后及钢梁整体卸载前后进行测量，并及时反馈给设计人员，加强与设计的沟通和交流，使设计人员掌握钢梁安装的动态情况，以便发现问题，及时解决。
4 临时支墩和临时支架的安装和拆卸技术措施
(1)P26-1段至8段跨已有高架桥高架安装用临时钢支墩的设计和设置均通过数学模型进行了设计及强度、变形、整体稳定性等校核，左、右立柱的竖向荷载为231.5吨。基础面积5×6m，极限承载力为300t>231.5t，满足设计要求。中立柱竖向荷载为275.8吨。基础面积5×9m，极限承载力为450t>275.8t，满足设计要求。临时支架设置基础，由于地下有各种管道，必须采取措施保护，故各支墩下设钢筋混凝土基础，以保护地下管道及路面。据以往工程资料，考虑路面承载力特征值为100kN/m2，并进行了强度等校核，满足施设计要求，钢支架制作。高架两侧临时支墩基础按设计图施工，其他支架基础下部在详细掌握地下管道布置的基础上，考虑对地下线影响不大或不影响，确定铺垫道渣并压实后铺设厚度不小于25mm的钢板。
(2)安装钢支墩前35天进行钢支墩基础施工。在交通道路上的基础，在施工前要在凿去沥青路表面200mm深左右，其他支架基础下方如为不平整场地，须铺垫道渣并压实，满足100KN/m2承载力要求。
(3)跨已有高架桥高架两侧的钢门架，其立柱在现场堆场装配成12m一节，待混凝土基础强度达到要求后进行架设安装；墩横梁下的钢支架由工厂制作，6m及8m一节，运抵现场架设安装。所有钢支架(包括门架横梁)，均采用10．9级高强度螺栓连接。
(4)钢门架立柱要确保其垂直度，钢架底部与基础面垫实，紧固螺栓并焊牢。钢支架安置在已铺设的厚钢板上，钢板周边打入小角桩并焊接。钢支架校正垂直后其底部与钢板焊牢，钢支架上部与相邻混凝土立柱拉结。
(5)跨已有高架桥高架钢门架基础(高60cm)周边安置交通警示反光标记，并在其迎向车辆一端的钢立柱上也安置交通警示反光标记。
(6)钢箱梁安装完成后，在钢支架顶部用螺旋千斤顶(安装时预留部位)把钢梁底部顶紧，同时割开原撑杆，并察看其是否还受力，如受力，则继续紧千斤项，直至其不受力为止，开始割除撑杆(约60cm)。撑杆割除后，松去螺旋千斤顶。松千斤顶的箱梁下降过程尺寸要作好记录。
(7)所有钢支架最上一节和门架横梁的用卷扬机作提升，用吊机将其吊下。其他支架直接用吊机吊下。
5 结束语
该技术的开发和成功应用，使钢结构制造和安装由建筑钢结构向市政高架桥梁工程升级，同时获得了巨大的社会效益。为同类工程的安装积累了经验，也培养和锻炼了一批大型钢桥梁的精英之才。
参考文献：
[1] 信长才,梅洪斌,张爽.北京五环路京山立交桥钢箱梁架设施工[J].中国公路，2004（9）.
[2] 张宝鸿,杨凤鹤,姜峰.中环线大柏树立交跨越逸线路高架的钢梁吊装技术[J],上海公路，2008（1）.