浅谈人行天桥钢箱梁施工方法与技术措施

浅谈人行天桥钢箱梁施工方法与技术措施

吕亦俞

扬州华建交通工程咨询监理有限公司，江苏 扬州 225000

摘要：在人行天桥的演化过程中，到目前大概经历了两个阶段，较早期人行天桥有许多结构形式基本类似，并且缺乏细部设计，给人千篇一律的感觉，而且随着城市建设的发展显得与城市景观要求格格不入。近年来新建的人行天桥，逐步打破了千篇一律、枯燥呆板的形式。从结构形式上强调一桥一景，形式较多，并且注重与周边景观的相互协调，取得了一定的景观效益。但同时，多变的造型也为人行天桥的实施带来了诸多不便，因为城市用地非常紧张，其它的影响因素也比较多，从选址到方案的设计往往要经过长时间的反复斟酌，复杂多变的造型也势必会拉长施工周期，对桥下交通的影响也非常明显，造成人行天桥的数量逐渐滞后于人、车流量的增加。如何在人行天桥的快速实施与景观要求之间寻找到最佳的平衡点是桥梁设计者首要考虑的问题，根据近年来的发展趋势，人行天桥的设计越来越多的采用了钢箱梁结构。

关键词：人行天桥；钢箱梁；施工方法；技术措施

引言

下面以徐淮路（通湖大道至淮徐高速公路宿迁西互通段）改造工程为例来浅谈人行天桥钢箱梁施工方法与技术措施。

1 工程概况

徐淮路（通湖大道至淮徐高速公路宿迁西互通段）改造工程，起通湖大道、北京路交叉口，向西延伸止于淮徐高速公路宿迁西互通出口，采用双向六车道城市主干路标准，全长5.749km，设计速度60km/小时。主要建设内容包括道路、桥梁（3座主线中桥、2座人行天桥）、排水、综合管线、照明及交通工程设施等工程。项目建成后，能够达到完善宿迁城市主干路网结构，构筑宿迁西门户景观大道的效果。

本项目在徐淮路K2+560.000和K3+249.000桩号处分别设置一座人行天桥，天桥概况如下：

K2+560.000富康路人行天桥主桥跨度2×16m(宽4.5m)，主桥端部两翼分别设置梯步和缓梯道。

K3+249.000耿车街人行天桥主桥跨度2×16m(宽4.5m)，主桥端部两翼分别设置梯步和缓梯道。

人行天桥主桥上部结构采用等高直腹钢箱梁，底板水平设置。主梁跨径为2×16m，梁高0.8m，顶板宽4.5m，底板宽3.06米，梁端悬臂长度0.75m，采用Q345qD钢材。顶底腹板均采用板肋加劲，顶底腹板厚12mm，顶底板加劲板厚10mm，普通横隔板厚10mm，支点处横隔板厚20mm。

2 主要制作方案、方法与技术措施

2.1主要内容

本工程钢箱梁制造的工艺、方法、措施主要包括以下几个方面：板单元下料、板单元组装、箱体组装、防撞护栏加工。

2.2钢箱梁制作工艺

钢箱梁制作三维示意图1：

图1 钢箱梁制作三维示意图

（1）下料

板材经过预处理后，采用数控切割机下料。下料时对腹板、顶板、底板预留机加工量及二次切头量。对隔板预留机加工量及焊接收缩量。

（2）数控火焰切割加工

（3）组焊单元件

采用先组焊单元再组焊整体的工艺，可以采用反变形焊接，减小焊接变形及焊接残余应力，保证焊缝质量和板件平面度。

顶、底板单元及腹板单元由于劲板较长，严格控制组装精度，并采用反变形焊接焊后在平台上修整检验，确保板件平面度。

（4）组装箱体

箱体组装总体顺序为

制作胎架——铺设底板——立中腹板——立横隔板及其箱内支座加劲——安装边腹板及——盖顶板及两侧悬挑段——安装斜支撑——安装吊耳及环口连接件。

底板单元平放在胎型或平台上，精确划出隔板、加劲隔板的组装定位基准线，然后组对隔板单元，待隔板调整就位后进行点固焊。

组装中腹板单元，确保腹板单元与隔板单元密贴，焊接隔板与腹板、底板焊缝，两侧同时对称焊接以防止扭曲或旁弯等变形的产生。

槽型组焊修完成后组装顶板，进行主焊缝的对称焊接。

2.3 预拼装

为确保钢梁顺利架设，钢梁在预拼装场进行预拼装，预拼装按照设计或者总包给出的施工线型进行拼装，若发现节段尺寸有误或预拱度不符时，即可在预拼装场进行尺寸修正和调整匹配件尺寸，从而避免在高空调整，减少高空作业难度和加快吊装速度，缩短安装时间。

2.3.1 预拼装过程

预拼装应注意的事项如下：

（1）预拼装严格按照预拼装工艺执行。

（2）预拼装时要根据本桥吊装线型给出的型值进行测量控制。

（3）根据上次预拼装后累计总长和误差，修正本次预拼装节段长度，不使误差积累。

（4）为消除钢梁安装的累积误差，保证全桥顺利合拢，合拢段长度应预留足够的配切余量。合拢前对梁端位移进行24或48小时测量，根据测量结果确定合拢温度和合拢段长度，据此对合拢段进行二次切头，在较低温度下，将合拢段吊装就位，待温度达到合拢温度时，精确调整接缝间隙，完成全断面连接。

（5）对各部位构件节段预拼装的接口，应在自由状态下对准，进行误差矫正，反复检查精度，最后才可将相应节段的匹配件和工地接头匹配件精确地安装在节段的相应位置。

（6）所有构件均应逐个检查，证明焊缝及构件各部分尺寸、形状符合要求后，再进行预拼。未经最初试装合格，构件不应成批投产、加工。

（7）预拼时，应进行平直和几何尺寸检查。每拼完一个节段，应检查或调整几何尺寸，然后再继续预拼。

（8）横梁预拼时，应以腹板下部为控制点，优先保证底板的连接，次为腹板，后为顶板连接。

（9）严禁用捶打、搬扭等强制方法使各节段接口、零部件、匹配件强迫就位。

（10）应对试组装好的构件及零、部件进行编号

2.3.2 预拼装检查

每轮节段整体组焊完成后直接在胎架上进行预拼装检查，重点检查：桥梁纵向线形；节段纵向累加长度；扭曲；节段间端口匹配情况等。根据工艺要求，节段预拼装检查前应解除胎架对梁体的约束，使节段处于自由状态。

（1）桥梁总体线形尺寸检查

a.线形检查：桥梁线形检查以纵向中心线处的理论标高为准，检测各节段两端横梁处的实际标高值。在检查线形的同时检查预拼节段中心线的旁弯。节段扭曲检查：是通过检查各节段两端横梁处的左右标高值，判断各节段的水平状态及扭曲情况。

b、梁长及支座处位置检查：将钢箱梁锚箱隔板处中心线返至顶板上作为检查线，检查各节段的累加长度，确定后续节段的补偿量，检查相邻锚点之间的中心距离。

（2）节段间端口的匹配精度检查

除检查桥梁总体线形尺寸外，还必须检查节段间连接构件的匹配情况。由于本桥采用节段整体组焊和预拼装并行完成的工艺方案，其相邻接口的变形趋势是相同的，端口偏差较小。因此，节段间端口连接应重点检查节段中心梁高、相邻外腹板及底板平斜对接近转角处梁高、平斜对接对接转角偏差、顶底板板边错边量等。

（3）坡口间隙检查及临时连接件垫板厚度的确定

节段间接口的焊接间隙必须严格控制。过大的焊接间隙会增大焊接收缩量，影响加劲肋连接精度；而间隙过小，则容易造成焊缝熔不透。因此，规定合理的焊接间隙是保证焊接质量的一个重要因素。合理的焊接间隙是通过焊接工艺评定确定的，节段连接的其它要素都必须以此展开。为此，采用间隙定位工艺板，确保间隙尺寸。在顶板处确定若干个间隙定位点，用于间隙检查。

（4）预拼装检查测量要求

a．对于各节段的标高、长度等重要尺寸的测量，应避免日照影响，并记录环境温度。

b．测量用的钢带或标准尺在使用前应与被检测工件同条件存放，使二者温度一致，并定期送计量检测部门检定。

c．测量用水准仪，经伟仪，仪表等一切量具均需经二级计量机构检定。使用前应校准，并按要求使用。

d．操作人员应经专门培训，持证上岗，并实行定人定仪器操作。

e．钢尺测距所用的拉力计的拉力应符合钢尺说明书的规定。

f．预拼装时利用胎架区域的测量坐标系统进行现场检测，如下图2。

图2 胎架区域的测量坐标系统图

3 钢箱梁安装

3.1总体思路

根据钢箱梁的结构特点，现场作业环境以及钢箱梁出厂分段情况，我们采用“支架法”的施工工艺。

3.2钢箱梁安装准备工作

为保证钢箱梁安装工作的顺利进行，在钢箱梁安装前需完成以下工作：

3.2.1 钢箱梁安装测量、定位控制

1）在正式吊装前对两侧混凝土支墩上的支座标高、轴线进行复核，确保同钢箱梁制作数据相匹配；同时也要复核临时支架位置的标高和测量放线的轴线基准点。两组数据均无误后方可进行吊装工作。

2）施工控制网的布设及测量

（1）为了精确放样点位，在放样时采取极坐标归化法放样，即用对中线先粗略放出放样临时点，然后再在临时点上架设对点器，反复测量，算出该点坐标并与理论坐标进行比较后进行修正，把点归化到精确的位置上去。放好点位后，对轴线点的相对位置进行复核。

（2）标高控制点的测量

标高控制点由地面控制点引到桥面上，在施工过程中采用全站仪进行测设。对桥面高程控制点测设后，应将各高程控制点进行联测并进行评差计算。在早、中、晚不同时段内进行测量，分别测得在不同时段内控制点高程，并进行比较。

3.3 钢箱梁安装前测量准备

（1）钢箱梁肋节段的外形尺寸的检查

在钢箱梁节段的安装前，应对其外形尺寸进行检查：

（2）钢箱梁工厂制造时，在距钢箱梁上、下口节段端头5cm处分别做样冲标记，作为钢箱梁拼装时线形高程、轴线和内倾角调整测量点。

3.4 钢管支架的测量定位

钢箱梁采用支架法施工，支架顶部设有钢箱梁支点，在进行钢箱梁拼装时，支点用以调整钢箱梁的空间位置以及支撑钢箱梁保证钢箱梁的稳定性。支点标高应与钢箱梁下口管底部标高一致，在实际的放样过程中，支点应比下口管底部设计标高略低3cm左右以便进行钢箱梁的标高调整。钢箱梁安装时设置竖向及横向微调装置进行精确对位，对位后应及时通过临时连接装置进行连接，然后施焊。

3.5 钢箱梁的安装定位

（1）钢箱梁定位坐标的数据处理

工程技术科采用空间放样，以明确钢箱梁每节段端部空间X、Y、Z三向理论坐标。钢箱梁安装施工时，采用坐标法测量空间位置。

（2）钢箱梁架设测量方法

钢箱梁的架设测量采用全站仪及其配套设备进行测量，其测角误差标称精度为2”，测距中误差±2mm+2ppm*D。○1测量前的工作准备检查仪器是否完好，应对仪器进行检验较正，其主要指标有：水平仪的i角40误差，全站仪的竖直基线角，2C值，十字丝等。○2平面控制测量平面控制测量采用全站仪极坐标法直接测量坐标。○3高程控制测量高程测量采用全站仪三角高程测量的方法进行测量。采用全站仪三角高程测量前，必须先对仪器进行校正和鉴定，使其满足限差要求。在采用全站仪进行三角测量时，要精确测定全站仪仪高以及校正全站仪的竖盘指标差，以保证三角高程测量的精度要求。

为了精确测定仪器高度采用以下办法克服用卷尺量取仪高的误差：在测站点附近设置一高程点，用水准仪精确测量该高程点的高程H0，将全站仪的竖直角拔到零，然后读取水准尺的读数h0，然后将全站仪仪器高设为H0+h0，而控制点的高程设为零。

为了减小竖盘指标差对三角高程测量的影响，每次在进行高程测量之前，一定要对全站仪的竖盘指标差进行检验校正，使其满足限差要求。并且在实际测量过程中竖直角不般不超过30°。在施测过程中在对钢箱梁测点进行坐标测量的时，应采取正倒镜多测回测取平均值的方法来提高精度。

3.6 钢箱梁安装测量注意事项

架设安装测量点标记在工厂制造时就应设置好，测量点放置在距钢箱梁上、下口节段端头5cm处，用样冲和油漆作标记。制作测量点时应注意测量点与钢箱梁重心的夹角关系。

在钢箱梁架设过程中，每架设一节钢箱梁都会对前面架设的钢箱梁产生影响，因此每架设一节钢箱梁都应对前面架好的钢箱梁接口进行复测检查，如发现误差超限则应及时纠偏。

为了减少温度对钢箱梁的影响，钢箱梁控制的放样与验收测量时间一般尽可能安排在早上7～9点和下午16～18点时间段内进行，其它施工验收和施工观测随进度进行。

3.7 安全要求

1）施工人员必须遵守《道路桥梁安装工人安全操作规程》、以及《进入施工现场六大纪律》。施工进程中必须严格遵守起重作业和吊车作业的有关规定和安全操作规程，严禁违章作业。

2）施工前，必须认真对现场职工进行吊装安全技术知识教育，并根据工程项目内容和特点，做好安全技术交底。

3）进入施工现场的人员须佩戴安全帽,高空作业人员须系好安全带，防止高空坠落。

4）为保证各起重设备的安全行驶和工具的使用，使用前应做好全套检查。所有吊重具应满足规定要求的安全系数。起重夹具要经常检查保养，妥善保管，不得随便乱丢，确保完好可靠。

5）吊装作业时，施工现场设置警戒标志,严禁无关人员穿越，并派专人警戒，防止无关人员误入现场。

6）夜间吊装必须配备足够的照明设施。

4 结语

人行天桥的选址应科学，尽可能结合公交站台、学校、商场等人流量较大的出入口位置，以最大程度方便行人通过街道，其桥型选定及桥型布置需要重视功能需求，即以人为本，为行人提供方便。同时，钢箱梁人行天桥方案设计应充分摸清道路周边的管线情况，对桥墩、梯道等着落点应充分考虑，合理选择。最大程度避免由于地上或地下管线原因，导致天桥方案无法实施，倘若变更，钢箱梁设计工作量较大，这也是钢箱梁天桥设计的不利因素之一。钢箱梁人行天桥刚度大，竖向自振频率高，同时可以与商业广告很好的相结合，既经济又具有美观性，是修建人行天桥的较好方案。

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