浅谈钢箱梁吊装施工

浅谈钢箱梁吊装施工

王浩宇

中山市东部外环高速公路有限公司广东中山528400

摘要：十水线小榄水道特大桥是一座钢混结合梁连续刚构桥，跨径布置为98＋220＋98m，主跨中部为长82米、重840吨的钢箱梁，设计要求进行整体吊装，本文重点介绍该桥的吊装施工，为类似施工提供参考。

关键词：钢箱梁；吊装

1、工程概况

十水线小榄水道特大桥位于广东省中山市小榄镇与东凤镇之间，一级公路标准，双向六车道，本桥分左右幅设计，中间为广珠城际轻轨铁路桥，主桥跨越小榄水道（内河一级航道），是一座钢混结合梁连续刚构桥，跨径布置为98＋220＋98m，主跨中部为长82米、重840吨的钢箱梁，设计要求进行整体吊装。钢箱梁单幅宽15.5m，箱体底板宽度7.3m，梁底高在铅垂方向按1.8次抛物线变化，钢箱梁梁高范围4.424m~3.600m，钢箱梁采用单箱双室构造，材质为Q345D，钢板厚度为4~50mm。

2、总体吊装方案

根据本工程结构特点，采用船舶运输将82米钢箱梁从武船江门泽星基地到小榄水道特大桥桥址，通过转向并抛锚定位后，利用桥面吊机将合拢钢箱梁起吊，采用计算机控制系统监测每个千斤顶的载荷和行程，并进行自动调节，确保各千斤顶的同步性，进行整体吊装。

3、吊装施工

3.1吊装设备

吊装设备全部经过计算和验算，满足钢箱梁的起吊重量。

3.1.1悬臂吊架

悬臂吊架采用菱形吊架，悬臂端长5.8m，后三角架长4.8m，桁架前吊点高2m，吊装到位后钢绞线最短长度为4.2m，菱形吊架前支点前端与14b’混凝土段齐平，后锚中心位于13’#节段靠前端1230mm处，如图所示：

悬臂吊架由前支点、走形系统、后锚点、连接桁架、卷索器、前横梁组成。

3.1.2后锚

吊架后锚采用24根φ32精轧螺纹钢（单端），每片主桁架6根，首先，在吊架后节点上横向放置2根2I56B工字钢，再在其上放置8根2I40B工字钢锚梁，每根锚梁上3根φ32精轧螺纹钢，间距450mm，

在吊装过程中，每根后锚精轧螺纹钢的受力为23t，为避免翼缘板被拉裂，在施工过程中，13#’、14#a’节段横向预应力暂不张拉，只张拉14b’节段预应力，并设置4束临时横向预应力反拉翼缘板，将预应力设置在距离翼缘板下缘90mm处，并沿翼缘板底板布置到体外，每根预应力在吊装前张拉到15t。

3.1.3吊点

吊耳设置在距离钢箱梁端头2m处（横肋1位置），横向设置在外腹板处，吊耳采用30mm厚Q345D钢板，钢箱梁顶板焊接，并架200×110×14加劲肋；分配梁采用25mm、20mm、16mm钢板组焊件，与吊耳用φ150mm45#钢销子连接，起吊采用13根φ15.24钢绞线。

吊机组装在悬臂端完成，在边跨采用100t汽车吊起吊1台25t汽车吊至桥面，汽车吊用于悬臂吊架的安装及千斤顶、钢绞线的安装。

3.1.4机电控制设备

（1）设备选型

采用钢绞线液压提升装备，钢绞线液压提升设备由穿芯式油缸、液压泵站和控制柜组成。其中，每个吊点布置2台200吨穿芯式油缸，共有4个吊点。每个吊点布置一台驱动用液压泵站，驱动2台油缸。采用集中控制模式，一台控制柜控制4台液压泵站及8个提升油缸，完成同步提升。

（2）油缸选型

通过计算，每个提升吊点使用2×200吨提升油缸，共8台200吨穿芯式提升油缸。

（3）泵站选型

根据提升吊点的布置特点，每两个提升点共用一台液压泵站，共布置4台液压泵站。其中泵站为双比例系统，可对每台油缸进行单独控制。

（4）计算机控制系统选型

根据提升吊点的布置特点，布置一套计算机控制系统，包含相应的传感器及控制器。

3.2吊装

施工工艺流程

设备安装→静载试验→试提升→正式提升→钢箱梁提升到位→钢箱梁固节→设备卸载。

（1）吊架安装

吊架在0#块上进行安装，安装顺序为：轨道梁→轨道锚梁→内侧菱形架→横向连接→外侧菱形架→横向连接→后锚横梁及锚梁→钢绞线、千斤顶→横向分配梁，安装完成后，由吊架行走至悬臂端，精确测量个吊点的位置，将吊架微调，调整到设计的吊装状态，用预埋于桥面上的精轧螺纹钢锚紧吊架后锚点，连接电源线及数据线，前支点加强，用千斤顶下放分配梁达到吊装状态。

（2）钢绞线安装及油缸钢绞线吊装

根据各点的提升高度，考虑提升结构的状况，切割相应长度的钢绞线；根据本工程特点，上下锚具打半开，钢绞线从提升油缸顶部穿入油缸，通过疏导板，油缸上端留出30厘米，钢绞线穿入油缸过程中，上下锚要一致，不能交错或缠绕，每个油缸中的钢绞线左右旋相间，每穿好一根用U型夹夹住，以保证钢绞线在安装过程中的安全；油缸泵站吊装和钢绞线安装采用塔吊配合安装。

（3）钢绞线预紧及地锚就位

将泵站系统压力调到5MPa，将地锚提到落槽位置，用一吨葫芦将每根钢绞线拉紧；钢绞线基本一样齐后，用油缸1MPa的力带紧，通过调整确保地锚就位；梳导板和安全锚就位。

（4）油缸安装以及钢绞线的梳导

所有油缸正式使用前，应经过负载试验，并检查锚具动作以及锚片的工作情况；油缸就位后的安装位置应达到设计要求，否则要进行必要的调整；油缸自由端的钢绞线应进行正确的导向；钢绞线疏导架可用脚手架塔设，脚手架可以固定在结构上。

（5）静载试验及试机

为检验吊架的承载力、检验设备的运转情况、测量吊架的应力状况，并调整吊架达到均匀受力，必须进行静载试验。

采用水箱配重进行试验，试验方式采用单端试验，每端加载重量为400×1.2=480t，荷载施加方式采用自制水箱，水箱轮廓尺寸为21.9×5.4×5.02m，箱体容量为21.6×5.1×4m，自重为84t，装高度为3.6m；水箱面板采用6mm钢板+[8+[14组成，其中设置一道内支撑，防止在I40工字钢上，下面设置I40型钢组焊的桁架，吊点位置与吊架位置相同。

通过空载、起吊水箱（80t）、装水1m（200t），读取应变计读数，分析应变仪差异，判断吊架的受力是否均匀，若受力不均匀，应停止试验，找出原因并修正后，再进行试验；最后，将水装至3.6m（480t），读取应变计读数。进行数据测量后，进行数据分析与纠正，通过试验，调整支点高度，将吊架均匀受力控制在±5%之内。

（6）运输钢箱梁驳船就位

1）现场运输指挥员接到吊装指令后，根据涨潮时间和风向情况，组织安排运输船舶，确定钢箱梁运输船及施工配合工作船的开航时间。

2）运输船定位

当运输船舶航行到离桥址吊装位置下游80m处时，船舶调头，船艏朝下游（即潮头方向），抛下船艏2×800kg的霍尔锚，使其形成八字形（锚轴线夹角约40°）。

3）待船舶稳定后，再根据吊装距离，对称缓慢收放锚链，使钢

箱梁到达吊装位置。

（7）试提升

将所有连接固件连接至钢箱梁；解除提升结构与地面的所有连接；认真检查上部结构，并去除一切计算之外的载荷；认真检查整体提升系统的工作情况(结构地锚、钢绞线、安全锚、液压泵站、计算机控制系统、传感检测系统等)；运用前述的控制策略，采用手动方式完成油缸的第一个行程；行程结束后，认真检查上部结构、提升平台、提升地锚的情况；确认一切正常后，再完成第二、第三行程，此即试提升阶段；试提升结束，经指挥确认后，提升至预定高度（大约离支撑胎架30mm）。空中停滞2－3小时以上，观察整个结构和提升系统的情况。

（8）正式提升

在正式提升过程中，控制系统运行在自动方式；整体提升过

程中，认真做好记录工作；正常提升预计需要6－8小时；按照安装的要求，整体提升至预定高度；若某些吊点与支座高度不符，可进行单独的调整；调整完毕后，锁定提升油缸下锚（机械锁定），完成油缸安全行程。提升过程中，由于钢绞线从油缸上部不断出来，为保证提升顺利进行，每点需要2人疏导钢绞线和喷脱锚灵。

（9）结构最终就位

在上部结构接近对口位置，将提升速度调低，快到位后，通过逐点手动控制每点油缸上升或下降；在单点下降过程中，严格控制下降操作程序，防止油缸偏载；在单点卸载过程中，严格控制和检测各点的负载增减状况，防止某点过载；提升结构合拢焊接完成后，提升吊点逐步卸载，卸载分级按20%进行，卸载20%后观察结构变形情况，没有异常情况继续卸载20%，直到载荷全部卸载完成；吊架退回、拆卸提升设备。

1）对位连接及线形控制

钢混结合段与钢箱梁段之间的连接间隙为0mm（先行端）和40mm（后行端），吊装前，吊架向后行端整体偏离20mm，并用全站仪测量吊架前横梁的千斤顶摆放位置，误差控制在±5mm之内，起吊后，纵向用2只3t拉葫芦将钢箱梁拉动20mm，起吊到位后，钢绞线长度约4m，拉动20mm的垂直度为0.5%，需要提供的反力为800×0.5%=4t。

起吊至桥面标高时，进行微调，调整顺序为高程→横向位置→纵向位置，起吊位置偏差存在方式和调整办法如下：

2）锁定与焊接

钢箱梁起吊至桥面，进行标高、位置测量满足设计及规范要求后，先用螺栓进行临时连接，然后进行焊接，为便于施工人员的操作，在钢箱梁外侧设置操作小车，操作小车在1#块利用塔吊安装，共分为3节吊装，第一步吊装C型挂腿；第二步，安装竖梯；第三步，吊装底平台，吊装完成后，通过放置在桥面上的轨道行走至工作面，工作时，将支腿顶起，让行走轮脱空。

4、施工难点及应对措施

4.1荷载均衡

由之前总体计算可知每个提升点的提升力的大小，通过计算机控制系统上预设的荷载值对相应的油缸动作进行控制，通过对荷载均衡的控制，满足钢箱梁整体提升的条件，同时也保证结构安全性。

在提升过程中，计算机控制系统实时监测个点油压，通过压力调节，保证在提升过程中各点载荷差值控制在5%以内。

4.2位移同步

在提升系统中，每个提升吊点下面均布置一台距离传感器，这样，在提升过程中这些距离传感器可以随时测量当前的构件高度，并通过现场实时网络传送给主控计算机。每个跟随提升吊点与主令提升吊点的跟随情况可以用距离传感器测量的高度差反映出来。主控计算机可以根据跟随提升吊点当前的高度差，依照一定的控制算法，来决定相应比例阀的控制量大小，从而，实现每一跟随提升吊点与主令提升吊点的位置同步。

为了提高构件的安全性，在每个提升吊点都布置了油压传感器，主控计算机可以通过现场实时网络监测每个提升吊点的载荷变化情况。如果提升吊点的载荷有异常的突变，则计算机会自动停机，并报警示意。

5、结语

本文介绍了中山市小榄水道特大桥主跨中部为长82米、重840吨的钢箱梁吊装施工，包括吊装设备、驳船就位、吊装过程和结构连接等施工控制过程，为以后类似的的工程提供了相关的施工经验。