西安后圍寨立交b、c匝道橋鋼箱梁設(shè)計(jì)

西安后圍寨立交b、c匝道橋鋼箱梁設(shè)計(jì)

1匝道橋結(jié)構(gòu)西安后圍寨交叉口b和c曲線橋有一個(gè)單梁鋼箱梁，其結(jié)構(gòu)為等截面上的單箱多室的全焊接鋼箱梁，四跨一鏈的連續(xù)結(jié)構(gòu)。梁高為1.8m,兩側(cè)翼緣板寬各1.5m,中間為1.25m等寬四個(gè)箱室,梁頂寬8m,梁底寬5m。B匝道橋5號墩～9號墩段為鋼箱梁,全長146m,跨徑布置為30m+50m+40m+26m,位于反向平面曲線上,曲線半徑分別為90m及193.844m,同時(shí)位于半徑R=1600m的豎曲線上,并且橋面有單向橫坡。C匝道橋4號～8號墩段為鋼箱梁,全長150m,跨徑布置為30m+45m+45m+30m,位于反向平面曲線上,曲線半徑分別為80m及146.359m,同時(shí)位于半徑R=2000m的豎曲線上,橋面有單向橫坡。B匝道橋鋼箱梁總長146m,箱梁總質(zhì)量897.94t,護(hù)欄83.94t;C匝道橋鋼箱梁總長150m,箱梁總質(zhì)量931.87t,護(hù)欄質(zhì)量85.26t。B匝道橋鋼箱梁橫跨三橋新街,C匝道橋橫跨西蘭路,兩匝道橋下車流量均很大,施工干擾大,但運(yùn)輸車輛可直達(dá)橋位處,施工用電可就近接入已有的電網(wǎng),鋼梁段下部結(jié)構(gòu)及相連兩端的現(xiàn)澆混凝土箱梁已施工完畢。鋼箱梁底距原地面的高度為4.5～5.8m。2施工方案和技術(shù)支持2.1橋向、鋼箱梁縱橋向B、C匝道橋鋼箱梁材質(zhì)為16Mnq,均為單箱三室全焊接結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)焊縫多。為控制箱體結(jié)構(gòu)焊接變形,保證產(chǎn)品整體質(zhì)量,特別是腹板與頂(底)板主要焊縫的焊接質(zhì)量,加快制造進(jìn)度,采用工廠制造與工地制造相結(jié)合的制作模式,即在工廠加工成可運(yùn)輸?shù)膲K單元并進(jìn)行預(yù)拼裝,在工地組裝并焊接相關(guān)的對接焊縫。鋼箱梁橫橋向:根據(jù)有利于方便鋼箱梁梁塊運(yùn)輸及現(xiàn)場吊裝架設(shè),鋼箱梁每個(gè)段劃分為3塊,從左向右依次編為a、b、c塊,其中間塊輪廓尺寸為1.8m×2.074m×L,除橫梁和端封板外質(zhì)量20～30t,邊塊輪廓尺寸為1.8m×3.378m×L,除橫梁和端封板外質(zhì)量30～41t。鋼箱梁縱橋向:根據(jù)適應(yīng)橋位孔跨、鋼梁受力結(jié)構(gòu)(鋼梁縱向?qū)雍缚p宜設(shè)置在彎矩較小的部位)及適應(yīng)現(xiàn)場吊裝架設(shè)要求,B匝道鋼箱梁縱橋向劃分為9段,長度分別為18.722,17.976,12.000,12.524,12.000,17.976,19.024,17.976,17.722m;C匝鋼箱梁縱橋向劃分為9段,分別為1號～9號,長度分別為18.722,17.976,11.999,18.025,16.476,18.025,11.999,17.976,18.722m。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范要求,鋼箱梁分塊中上頂板及下底板的對接焊縫錯(cuò)開,墩頂橫梁單獨(dú)組裝,端封板不切開,在現(xiàn)場整體組裝,鋼箱梁橫向分塊如圖1所示。2.2阿德爾斯特的結(jié)構(gòu)2.2.1橫向分段設(shè)置(1)先架設(shè)C匝道,后架設(shè)B匝道。(2)各匝道的鋼箱梁縱向各分為9段,依次編號為1號～9號段,橫向分3塊。架設(shè)時(shí)縱向分段依次架設(shè),架設(shè)順序?yàn)?號、2號、3號、4號、5號、6號、7號、9號、8號。橫向架設(shè)順序?yàn)閎、a、c,即先中間后兩邊。2.2.2鋪設(shè)龍門吊走行軌道下部結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)→支架處地基處理→搭設(shè)臨時(shí)支架及工作平臺→鋪設(shè)龍門吊走行軌道→安裝龍門吊→依次吊裝→在臨時(shí)支架上對位、焊接→梁端錨固→配重區(qū)混凝土施工→落梁、體系轉(zhuǎn)換→安裝護(hù)欄→鋼箱梁混凝土橋面鋪裝→工地涂裝2.2.3臨時(shí)框架和龍門吊(1)臨時(shí)支墩搭設(shè)臨時(shí)支架工作平臺分兩種,一種是1號段及9號段塊與塊之間橫向連接時(shí)使用,臨時(shí)支架頂略高于相鄰設(shè)計(jì)混凝土現(xiàn)澆箱梁頂面,靠近伸縮縫端在墩頂碼枕木垛作為臨時(shí)支撐,另一端采用鋼模板臨時(shí)支墩支撐,高度不足時(shí)用枕木調(diào)整。臨時(shí)支墩下地基承載力不小于300kPa,并杜絕出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象,以免臨時(shí)支墩傾倒;除1號段及9號段外,其余支架全部采用碗扣式腳手架間隔搭設(shè),支架搭設(shè)在鋼箱梁段與段之間連接處。立桿縱向8排,橫向11排。立桿縱向以鋼箱梁底板橫向?qū)雍缚p對稱布置,橫向以鋼箱梁橋梁中心線對稱布置。立桿縱橫向間距及橫桿步距均為60cm,每4排用剪刀撐進(jìn)行加固。支架底托置于15cm×20cm的油枕上,地基用30cm厚灰土處理,支架上面用頂托調(diào)整高度,頂托上先放15cm×15cm的橫向方木,然后放15cm×15cm的縱橋向方木?？v向方木在鋼箱梁橫向?qū)雍缚p處斷開,以方便焊接施工為宜,支架搭設(shè)如圖2所示。(2)軌道軌道設(shè)計(jì)鋼箱梁吊裝、對位采用跨墩門式龍門吊來完成,該龍門吊凈跨為18m,凈高10.5m,額定起重量設(shè)計(jì)為單機(jī)400kN。龍門吊走行軌道為雙側(cè)單軌,鋼軌采用43kg/m標(biāo)準(zhǔn)鋼軌。鋼軌底鋪設(shè)15cm×20cm油枕,油枕長80cm,間距50cm。龍門吊走行軌道地基采用2∶8灰土處理,厚度40cm,處理寬度1m,其壓實(shí)度≥93%,承載力要求大于300kPa。吊裝作業(yè)時(shí),必須保證龍門吊的4個(gè)輪同時(shí)受力,走行軌要支穩(wěn),避免吊裝過程中移動。2.2.4連接和安裝系統(tǒng)(1)鋼箱梁的安裝①搭設(shè)支架支架搭設(shè)時(shí),采用全站儀放出臨時(shí)支墩及鋼箱梁橫向?qū)雍缚p的中心位置,按圖2搭設(shè)1號段臨時(shí)支架。②鋼箱梁拼裝在支架上用全站儀放出該段橋梁中線,然后開始吊裝作業(yè),先吊裝中間塊,讓其中線對準(zhǔn)支架上的橋梁中線,對位時(shí)可點(diǎn)動龍門吊的起重小車,同時(shí)人工用鋼釬配合定位,對位準(zhǔn)確后支墊穩(wěn)定,然后吊裝左邊塊及右邊塊,邊塊對位時(shí)要注意三塊梁底要平齊,縱向拼縫寬度要一致,梁端要平齊。具體做法:工廠內(nèi)試拼裝時(shí)在拼縫兩側(cè)焊接特制定位角鋼,該角鋼配有定位鋼銷及緊固螺栓,現(xiàn)場拼裝時(shí)先裝鋼銷定位,再用螺栓將兩片箱梁緊密相連。定位角鋼如圖3所示。待拼裝完3塊后,應(yīng)檢查鋼箱梁平整度、軸線偏位、焊縫尺寸、幾何尺寸等是否滿足設(shè)計(jì)、施工規(guī)范及工藝要求,如不滿足應(yīng)調(diào)節(jié)到滿足為止。③鋼梁焊接鋼箱梁拼裝結(jié)束,焊縫應(yīng)采用砂輪機(jī)打磨除銹,采用特制馬板調(diào)整焊縫,焊縫尺寸及除銹情況應(yīng)滿足規(guī)范及工藝要求,即可進(jìn)行鋼箱梁的焊接工作。焊接時(shí)先焊縱縫,然后安裝焊接橫隔板、端封板及支座調(diào)平鋼板,最后進(jìn)行焊縫位置的涂裝。④落梁1號段焊接及涂裝完成后開始落梁,落梁采用4臺1000kN的液壓千斤頂來完成,千斤頂?shù)男谐虨?0cm,每次落梁的高度以15～18cm為宜。落梁時(shí)用油枕作為梁端支墊,即在伸縮縫端墩頂及另一端臨時(shí)支墩上碼枕木垛,落梁時(shí)逐層拆除。落梁應(yīng)勻速緩慢下落,每次落一層枕木的高度,保證箱梁兩端高差不大于20cm。千斤頂?shù)奈恢?伸縮端落梁千斤頂先位于墩頂支座兩邊,當(dāng)梁底高度不適合千斤頂工作時(shí),把千斤頂移到臨時(shí)支墩上繼續(xù)落梁,直到鋼箱梁下落到設(shè)計(jì)位置。另一端千斤頂直接位于臨時(shí)支墩上進(jìn)行落梁,直至落到碗扣支架上,并調(diào)整到設(shè)計(jì)位置。⑤錨栓對位當(dāng)梁底接近預(yù)埋錨栓頂部時(shí),緩慢的將預(yù)留錨栓孔與墩頂預(yù)埋錨栓準(zhǔn)確對位,并將錨栓穿入孔內(nèi),繼續(xù)落梁直至設(shè)計(jì)高度,然后錨固錨栓,通過預(yù)留手孔將錨栓頂部的螺帽擰緊,涂上黃油并封蓋,最后把手孔焊接封閉。注意預(yù)埋錨栓及錨栓孔對于位置的準(zhǔn)確性。⑥拆除臨時(shí)支墩落梁到位后,測量檢查鋼箱梁的頂面設(shè)計(jì)高程及軸線偏位,符合要求即可拆除臨時(shí)支墩及千斤頂,移至9號段待用。(2)橫向?qū)雍缚p焊接2號～7號段施工程序與1號段相同。鋼箱梁預(yù)拱度值按設(shè)計(jì)值考慮,支架沉降量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取1.5cm。注意縱向方木應(yīng)在鋼箱梁橫向?qū)雍缚p處斷開,以方便焊接施工為宜。臨時(shí)支架完成后,分段逐塊拼裝到位,對位時(shí)用人工配合吊機(jī),具體操作與1號段相同。焊接時(shí)先焊該段頂?shù)装蹇v縫,然后焊接該段與上一段的橫向?qū)雍缚p,最后安裝焊接該段橫隔板。待上一段焊接完成并檢查符合規(guī)范要求后再拼裝下一段,直至7號段拼裝焊接完成。(3)9號段的施工9號段施工方法及步驟與1號段完全相同。(4)合龍段的測量復(fù)核臨時(shí)支架如圖2所示,8號段拼裝前先根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣象情況,確定合龍溫度,然后在該溫度下復(fù)核合龍段孔位實(shí)際距離,其尺寸與8號段構(gòu)造尺寸相比較,如有偏差,則修正8號段直至相符,修正8號段時(shí)要考慮到焊接收縮量。最后吊裝對位,焊接成型。(5)分組及時(shí)間配重混凝土為C25,坍落度可取7～9cm?；炷翍?yīng)分次澆筑,共分4次進(jìn)行。混凝土澆筑厚度依次分別為20,40,60,60cm,上層混凝土澆筑需要下層混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后進(jìn)行,混凝土澆筑采用漏斗通過梁頂預(yù)留工作口進(jìn)行澆筑,采用插入式振搗棒振搗密實(shí)。(6)體系轉(zhuǎn)換落架全部鋼箱梁焊接及配重區(qū)混凝土施工完成后,檢查橋梁線形及位置,準(zhǔn)確無誤后開始落架,落架應(yīng)逐跨進(jìn)行,先落兩邊跨,再落中間主跨,每跨落梁時(shí)先落跨中,再由跨中向兩邊落架,落架完成即完成了體系轉(zhuǎn)換。2.2.5橋面施工(1)安裝焊接護(hù)欄測量放樣后調(diào)整好線形,使其目視圓順,然后根據(jù)調(diào)整好的線形分段安裝焊接護(hù)欄。施工時(shí)先安裝隔板組件,逐塊焊接內(nèi)外面板,然后調(diào)整線形,消除焊接變形,焊接上頂板,最后焊接扶手鋼管。(2)防水劑施工鋪設(shè)護(hù)欄安裝結(jié)束后,焊接橋面剪力鍵。剪力鍵焊接前先清理橋面雜物并除銹,剪力鍵與橋面板間焊接時(shí)采用雙面焊接,然后涂刷橋面防水劑,隨后施工橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)片。橋面鋪裝混凝土施工時(shí)先在護(hù)欄內(nèi)側(cè)做兩條混凝土標(biāo)準(zhǔn)帶,以便更好地控制鋪裝層的高程及平整度,澆筑時(shí)先用平板震動器振搗,再用震動梁振搗密實(shí),最后用木抹子收面,保證橋面鋪裝平整度滿足規(guī)范要求。另外施工時(shí)注意,測量抄平工作應(yīng)在每天的同一時(shí)間,即上午9點(diǎn)左右,以消除溫度對測量結(jié)果的影響。2.2.6地板覆蓋材料等橋面系施工完成后,進(jìn)行全橋的最后一次涂裝工作?，F(xiàn)場涂裝時(shí)先進(jìn)行噴砂除銹,然后噴鋅、噴鋁,最后噴涂面漆。2.2.7閉密分級設(shè)置(1)千斤頂臨時(shí)支墩安裝時(shí)一定要垂直,鋼模與其底下的墊木用道釘連接,模底鋪竹膠板并封閉嚴(yán)密以免漏砂。(2)滿堂支架搭設(shè)時(shí)在梁段接縫處使縱向方木斷開,以便焊接鋼箱梁橫向焊縫。(3)千斤頂臨時(shí)支墩的頂部高程需低于梁底設(shè)計(jì)高程40cm。(4)滿堂支架的頂面控制高程應(yīng)用梁底設(shè)計(jì)高程加上預(yù)拱度值,再加上預(yù)計(jì)支架沉降量,支架沉降量可按1.5cm考慮。2.3大量保護(hù)焊接CO2氣體保護(hù)焊接已廣泛應(yīng)用,并已證明了是可靠的焊接方法。本橋中大量采用CO2氣體保護(hù)焊接,在保證焊接質(zhì)量的同時(shí),減小焊接變形,提高生產(chǎn)效率。選擇優(yōu)質(zhì)焊接材料,確保焊接接頭各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)與母材相匹配,全面滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2.3.1焊接方法(1)地板、地板和腹部地板的連接頂板、底板縱向焊縫及腹板對接焊縫采用單面焊雙面成型焊接,背面貼陶質(zhì)襯墊,全部采用CO2氣體保護(hù)焊,焊絲為ER50-6。(2)水平安裝根據(jù)實(shí)際情況,一般采用CO2氣體保護(hù)焊焊接,焊絲為ER50-6,個(gè)別部位采用手工電弧焊進(jìn)行,焊接材料為E5015。(3)定位焊接定位焊全部采用手工電弧焊進(jìn)行,焊接材料為E5015。2.3.2焊接過程控制要點(diǎn)(1)從事該橋焊接的焊工必須持證上崗。(2)所使用的焊接材料確保各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。(3)焊接材料認(rèn)真執(zhí)行保管、烘干、保溫、領(lǐng)用等規(guī)定,確保不混料。(4)制作適當(dāng)?shù)暮附犹ゼ?便于操作,控制變形。(5)完善檢驗(yàn)程序,優(yōu)化檢驗(yàn)手段,確保每條焊縫都在受控狀態(tài),確保每條焊縫都能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),并有完整的檢驗(yàn)記錄。2.4預(yù)拱度的施工由于本橋跨度大,平面曲線半徑小,鋼箱梁上頂面及下底面為空間曲面,所以其線形復(fù)雜,而鋼箱梁本身對溫度很敏感。因此,本橋在施工時(shí)對鋼箱梁的線形控制顯得尤為重要,具體在施工過程中采取了以下措施。(1)選擇合適的焊接順序,防止因焊接順序不當(dāng)而造成彎曲變形和扭曲變形。(2)采用冷矯正及火焰矯正相結(jié)合的辦法矯正各種焊接變形。(3)鋼箱梁設(shè)置預(yù)拱度,預(yù)拱度值按設(shè)計(jì)量預(yù)留,在塊單元加工制作時(shí)考慮。(4)采用預(yù)拼裝工藝,即塊單元出廠前先在專用胎架上試拼裝,檢查并修正鋼箱梁的結(jié)構(gòu)尺寸,整體外觀線形,調(diào)整橋位對接焊縫尺寸,提供鋼箱梁橋上定位的連接裝置。(5)鋼箱梁架設(shè)時(shí)采用兩臺龍門吊抬吊,以保證施工方便及拼裝精度。(6)鋼箱梁拼裝時(shí)用臨時(shí)匹配件及馬板來保證拼裝精度及焊縫寬度,從而確保鋼箱梁的外觀線形順暢。(7)加強(qiáng)測量控制。中線測量每次用相同的導(dǎo)線點(diǎn),而且盡量在每天的同一時(shí)間段,每段梁架設(shè)前先放樣,架完后再復(fù)核、調(diào)整。高程測量要建立全橋統(tǒng)一的高程控制網(wǎng),以保證全橋的縱坡及橫坡的準(zhǔn)確性。3鋼箱梁分塊施工技術(shù)(1)采用廠內(nèi)預(yù)拼裝工藝,提高了加工精度,降低了橋位施