大節(jié)段大翼緣鋼箱梁水上拼裝技術(shù)

鋼箱梁橋抗彎抗扭剛度大、自重輕、施工工期短、安裝養(yǎng)護方便、輕巧美觀且橋梁壽命期結(jié)束拆除后的廢鋼材可回收利用，節(jié)能環(huán)保，近年來已被廣泛應(yīng)用于高架橋、高速匝道、立交橋的建設(shè)。但是水上拼裝鋼箱梁具有環(huán)境復(fù)雜、不可預(yù)見性強、施工操作困難等特點，因此如何安全高效、高質(zhì)量地進行大節(jié)段大翼緣鋼箱梁水上拼裝施工是需要重點研究的問題。1、工程概況某大橋長528m，主跨采用（56+80+56）m鋼箱梁橫跨大錢港，該橋橫斷面為三幅橋，主線橋橋面寬27.l?m（單側(cè)翼緣寬3.85m），兩側(cè)輔道橋橋面寬19.5?m（單側(cè)翼緣寬3.45?m）。上部結(jié)構(gòu)采用斜腹式變高度鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式，中支點墩頂處梁高3.2?m，跨中及邊支點墩頂處梁高2?m。鋼箱梁豎向線形位于半徑4?500?m的豎曲線上，平面位于直線（圖1、圖2）。圖1橋位立面布置圖2主跨橫向截面2、吊裝作業(yè)環(huán)境大錢港為V級航道，通航尺寸45?m×5?m（凈寬×凈高），設(shè)計最高通航水位為2.66?m。歷史最高洪水位為3.76?m，常水位為1.20?m。全年降水主要集中在5~6月和8~10月，本橋梁計劃在4~7月跨航道吊裝，此時雨水充沛，航道水位滿足施工需求；局部河道位置需進行清淤，清淤深度為2.2?m以上。3、鋼箱梁節(jié)段劃分鋼箱梁在廠內(nèi)制造成立體分段，采用“反造法”（節(jié)段總裝時以頂板面為胎架面進行“反造”）?！伴L度分輪次”“寬度全匹配”等方法制造，總裝胎架設(shè)橫坡、縱向兩端標高水平放置，縱向制作標高為縱坡和施工預(yù)拱度疊加，整聯(lián)縱、橫向匹配制造。（1）鋼箱梁平面節(jié)段劃分如圖3所示。圖3鋼箱梁平面節(jié)段劃分（2）鋼箱梁立面節(jié)段劃分如圖4所示，圖4中為左輔道，右輔道對稱劃分。圖4鋼箱梁水中安裝段立面劃分（a）示意1；（b）示意2（3）鋼箱梁最大節(jié)段為L3-B2，該節(jié)段高2?366?mm，寬6?800?mm，長43?500?mm，重達168.6?t。4、水上鋼箱梁拼裝技術(shù)4.1吊耳鋼絲繩、卸扣的選用和驗算每個鋼箱梁節(jié)段按剛體簡化，根據(jù)計算得到的構(gòu)件重心位置，在頂板上設(shè)置臨時吊耳，布置在腹板（或縱肋）與橫隔板結(jié)構(gòu)相交處（圖5）。圖5吊裝吊耳（a）大節(jié)段吊耳；（b）普通節(jié)段吊耳吊耳腹板與鋼箱梁節(jié)段頂板角焊縫均要求熔透，吊耳耳板與鋼箱梁節(jié)段頂板角焊縫采用雙面貼角焊，焊腳尺寸8?mm，吊耳與頂板坡口焊縫在廠內(nèi)施焊完畢后，經(jīng)100%UT探傷，確認合格后方能使用。大節(jié)段吊裝采用8個吊耳，最重大節(jié)段為L3-B2重168.6?t，吊裝采用4根鋼絲繩（1根鋼絲繩連接2個吊點），鋼絲繩夾角通過鋼絲繩的長度控制在60°以內(nèi)。參照GB3811—2008《起重機設(shè)計規(guī)范》進行，鋼絲繩選用及驗算。根據(jù)吊耳布置及荷載分布情況，并參照GB/T25854—2010《起重用卸扣標準》，大節(jié)段卸扣的最大額定起重量擬定為21.1?t，普通節(jié)段卸扣的最大額定起重量擬定為7.8?t，考慮現(xiàn)場吊裝的不穩(wěn)定因素，按安全系數(shù)2選取，大節(jié)段吊裝選用型號為S-DW55的卸扣，普通節(jié)段吊裝選用型號為S-DW17的卸扣。4.2臨時支墩主跨跨大錢港航道部分臨時支架為由?630×10鋼管通過L100×6角鋼，[20a槽鋼連接而成的立體鋼支墩。每套臨時支架頂部下方設(shè)置50?t液壓千斤頂，用于調(diào)整鋼箱梁高度。主跨跨大錢港航道部分臨時支墩的結(jié)構(gòu)形式如圖6所示。圖6臨時支墩設(shè)計（a）支墩設(shè)計圖1；（b）支墩設(shè)計圖2經(jīng)計算，支架橫梁最大豎向變形量為3.1?mm，滿足規(guī)范要求的L/400的規(guī)定（L=4?000?mm，L/400=10?mm）；鋼管立柱、分配梁最大正應(yīng)力為82.2?MPa，小于規(guī)范允許的120?MPa，滿足規(guī)范要求；分配梁最大剪應(yīng)力為80.7?MPa，小于規(guī)范允許的85?MPa滿足規(guī)范要求；支架系統(tǒng)穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。4.3浮吊選型根據(jù)鋼箱梁重量及施工現(xiàn)場水域情況，選用400?t浮吊進行吊裝。400?t浮吊：外形尺寸（長×寬×高）：48.65?m×11.65?m×7.2?m，空載吃水深度1.213?m，滿載吃水深度1.3?m。查400?t浮吊40?m,60?m,80?m吊桿起重規(guī)格表，確定不同吊桿高度、吊重、起升高度、幅度和吃水深度等參數(shù)。4.4鋼箱梁節(jié)段吊點設(shè)置在設(shè)置吊點時，應(yīng)先找準吊裝節(jié)段的重心，吊點布置在硬結(jié)構(gòu)上，（如內(nèi)部有腹板、隔板位、加勁、腹板與隔板交接、隔板與加勁交接的位置），以保證吊裝受力時不易變形；吊裝鋼絲繩夾角控制在30°~60°范圍內(nèi)。中跨浮吊吊裝的大節(jié)段箱梁也設(shè)置在隔板與U形肋相交的位置，箱梁內(nèi)部用加勁鋼板進行加強，共設(shè)置8個吊點，4根鋼絲繩，鋼絲繩長約26?m（圖7）。圖7大節(jié)段吊裝吊耳布置示意4.5鋼箱梁節(jié)段臨時加固根據(jù)節(jié)段劃分，某些單個節(jié)段只有單側(cè)腹板或無腹板，對此須在鋼箱梁制作完成前采用槽鋼（[14a或[20）進行加固（圖8）。圖8無腹板順橋向加強做法對單側(cè)有腹板的大節(jié)段箱梁，在無腹板側(cè)采用槽鋼裝三角桁架支撐進行加強；對單個箱梁無腹板的大節(jié)段箱梁，沿順橋向兩側(cè)采用槽鋼裝三角桁架支撐進行加強（圖9）。圖9無腹板順橋向加強做法4.6浮吊作業(yè)錨點布置浮吊船共設(shè)8個作業(yè)錨點?？孔筝o道側(cè)兩岸各設(shè)2個錨點，錨點上游與下游的間距為58?m；靠右輔道側(cè)兩岸同樣各設(shè)2個錨點，錨點上游與下游間距為80?m。設(shè)置錨點時應(yīng)避開施工船停泊位的影響（圖10）。圖10浮吊船作業(yè)錨點布置4.7水上吊裝施工（1）采用400?t浮吊依次吊裝主線L3-A1,L3-B1,L3-ZT1,L3-C1,L3-YT1節(jié)段（最重節(jié)段L3-B1重98.1?t，作業(yè)半徑為32?m，吊臂最大長度為80?m，吊臂起吊角度為60°，起升高度66?m，額定起吊噸位為130?t，最大吃水深度為1.6?m，最大負載率75.5%），吊裝時浮吊與大錢港中心線角度為28°~36°（圖11）。圖11浮吊吊裝位置1（2）采用400?t浮吊依次吊裝主線L3-A3,L3-B3,

L3-ZT3,L3-C3,L3-YT3節(jié)段（最重節(jié)段L3-B3重96t，作業(yè)半徑為38?m，吊臂長度最大為80m，吊臂起吊角度為55°，起升高度62?m，額定起吊噸位為120t，最大吃水深度為1.5m，負載率22.8%~80.0%），吊裝時浮吊與大錢港中心線成57°（圖12）。圖12浮吊吊裝位置2（3）采用400?t浮吊依次吊裝主線L3-A2,L3-B2,L3-ZT2*,L3-C2,L3-YT2節(jié)段（最重節(jié)段L3-B2為168.6?t，作業(yè)半徑為22.5?m，吊臂最大長度為60?m，吊臂起吊角度為60°，起升高度49?m，額定起吊噸位為210?t，最大吃水深度為1.65?m，負載率25.2%~80.0%），吊裝時浮吊與大錢港中心線平行（圖13）。圖13浮吊吊裝位置