180m自锚式桁吊组合全焊钢结构桥现场安装施工技术.pdf

桥 粱 1 8 0 m A锚式桁吊组合全焊钢结构桥现场安装施工技术 代 敬 辉 中铁十八局集 团第 五工 程有 限公司 ，天津3 0 0 4 5 1 摘 要 结合天津进步桥 1 8 0 m 自锚 式桁 吊组合 全焊钢 结构桥 的施 工 ． 介绍其施工 平 台的搭设 、 钢 箱 梁的 分段 焊接 及 精度控 制 、 上 部 桁 架 结 构 的 施 工 工 艺 及 控 制 要 点 ， 总 结 大跨 度 自锚 式 桁 吊组 合 全 焊钢 结 构 桥 的 现 场 安 装 施 工 技 术 ， 为 类 似 桥 梁施 工 提 供 借 鉴 。 关 键 词 公 路 桥 ； 自锚 式 桁 吊组 合 桥 ； 全 焊 钢 结 构桥 ；施 工 中 图分 类 号 U 4 4 5 ． 3 4 文献 标 识 码 B 文 章 编 号 1 0 0 42 9 5 4 2 0 1 1 0 20 0 7 30 3 1 工 程概 况 天津 市进 步桥 工 程 西 起 南 开 区 东 马路 ， 沿 规 划 通 南路 线分 别跨 越张 自忠路 ， 海河 以及 海 河东路 ， 终 止 于 河北 区 进 步 道 与 平 安 街 交 口 处 。 桥 梁 跨 径 布 置 为 2 6 m 1 2 8 m 2 6 m， 为一 座 自锚 式 桁 吊组 合 钢结 构 桥 ， 其设 计 中线桥 与海 河河 道斜 交 角度 为 8 。 ， 桥 梁 总 长 度 1 8 0 m， 桥梁 面 积4 9 8 5 ． 2 m 。桥 梁 支 座 以上 梁 体 和桁 架结 构全 部为 钢结 构 ， 全 桥钢 结 构 总质 量4 6 5 4 ． 2 9 8 t ， 材质 为 Q 3 4 5 q O。如 图 1 所 示 。 图 1 进 步 桥 纵 断 面 单 位 c m 桥 梁上 部结 构 主要 由主 桁 、 吊杆 、 主梁 构成 。主梁 采用 钢 箱 梁 结 构 形 式 ， 正 常 段 梁 高 为 1 ． 5 m， 梁 宽 为 2 0 ． 3 m， 箱 梁顶 板厚 度 为 1 4 m m， 底板 厚度 1 2 m m。主 桁 由上 弦杆 、 竖杆 、 斜 杆 以及横 撑 、 V撑构 成 ， 全部 为 钢 结 构 。主上 弦杆共 2根 ， 为 单箱 单室 钢 箱梁结 构 形式 ， 标 准 段宽 1 0 0 c m， 高 1 4 0 c m， 钢 板厚 4 0 m m， 每 隔 4 ． 0 m 设 置 1 道 横 隔板 ； 次上 弦杆 2根 ， 为 4 6 0 c m 的 圆钢管 ， 壁 厚 1 6 m m。竖杆 是 异形 组 合 构件 ， 沿 纵 桥 向每 1 6 m 设 置 1道 ， 共 8榀 。 横 撑 均 为 箱 形 断 面 ， 钢 板 厚 度 2 0 m m。吊杆采用直径为 1 0 e m的钢拉杆 ， 分别锚 固在 主梁及主桁上 。进步桥横断面见图 2 。 2总体 施 工方 案 钢箱 梁段 及上 部桁 架等 钢 构件 均在 工厂 按节 段 制 收稿 日期 2 0 1 0 0 53 1 作者简介 代敬 辉 1 9 7 4 一 ， 男 ， 高 级工程 师 ， 1 9 9 6年毕业 于北 方交 通 大学工民建 专业， 工学 学士， E ma i l d a ij h v i p ． s i n a ． c o m。 铁道标准设 计R A I LW AY S T A N D A R D D E S I G N 2 0 1 1 2 图 2 进 步 桥 横 断面 单 位 mm 造 ， 用 大型 平板 车运 至施 工 现 场 ， 在 平 台上 现 场 拼 装 ； 施 工平 台采 用在 河 中打设 钢 管桩 ， 上 面 架设 型 钢 的形 式 ， 在 拼装 钢箱 前 ， 对 施 工 平 台支 架 进 行 超 载 预 压 ； 通 过在箱 梁底安装 滚轮采 用拖移 法拖拉 钢箱 梁就位 ， 分段 进行钢箱梁的拼装焊接 ； 在安装就位完毕的钢箱梁顶面 搭设 支架 ， 利用 汽 车 吊分 步 吊装 上部 桁 架 杆件 ， 同 时用 全站仪和水准仪从平面和空间两个方面进行精确定位。 在钢箱 梁开始 安装 到 所有 钢 结构 安装 完 毕采 用 大 型结 构分析 软 件 A N S Y A S ， 将 整 桥 分 为 3部 分 建 立 分 部 模 型 ， 利用 应变片 和应变计 电脑 中控 对钢构 件进 行应 力和 变形监控， 随时掌握构件变形和受力变化情况。 3施 工平 台的搭设 跨 海河设 2座长 1 8 0 m、 宽 2 ． 6 m 的栈 桥 ， 栈桥采 用 4 6 0 0 x 1 0 m m长 2 2 m 的钢 管 桩 ， 每 4根 桩为 1 组 ， 采 用 剪力撑连 接 。钢 管桩的施 工采用 2 0 t 浮 吊和 D Z 6 0振 动 打拔桩机进行 ， 每根钢管桩入土至少 1 2 m。栈桥钢管桩 打桩完成后 ， 安装栈桥上部结构 ， 栈桥钢管桩顶上横向 铺 双拼 1 3 6 B型 钢 ， 在 工字 钢 上 纵 向放 置 一道 5 0 0 m m 4 0 0 mm x l 6 m m 1 6 m m H型钢 ， 作为运梁 快速滚 轮行走 轨道 。在轨 道上放 快 速滚 轮托 架 ， 托 架 用 角钢 焊 成 ， 以 保证 钢梁行走 过程 中 4个 点 同步 。在 H型钢 的另 一侧 铺设 1 道双拼 1 2 2型钢 ， 将全桥 横 向双拼 I 3 6 b型钢连接 起来 ， 用于增加全桥的纵向稳定性。钢管上的纵横梁搭 设完毕后 ， 在全 桥横 向两 钢管 间的 双拼 型钢外 露 的 1 ． 3 m位 置铺 上 3 m m 厚 的钢板 ， 作 为 上部 箱 梁 安装 时 的施 工平 台和施工通道 。现场 栈桥搭设 见图 3 。 4钢 箱 梁的 安装 钢 箱梁 运至 施 工 现场 后 ， 应对 钢箱 梁 的外 形 几 何 73 桥 梁 代敬辉一1 8 0 m自锚式桁吊组合全焊钢结构桥现场安装施工技术 图 3现场栈桥搭设 尺寸进 行复测 校核 ， 确认 钢梁外 形几 何尺 寸准确 后 ， 方 可进行钢箱梁 的安装工作。根据钢梁段的质量， 采用 4台 6 5 t 吊车将钢箱梁从运梁车上 吊至临时栈桥运梁 轨道上 ， 然后 安装 快速 滚 轮 。钢 梁 行走 动 力 采 用 2台 5 t 手动 卷扬 机牵 引 。钢 梁节 段拖 拉 到设计 位 置 后 ， 在 快 速滚 轮轨道 上放 置千 斤 顶 ， 在 轨 道侧 面安 装 水平 千 斤顶 ， 用于精 确调 节 钢梁 的横 纵位 置 及 高 程 。首 先采 用 4个 千斤顶 支撑起 钢梁 ， 精确 调整钢 梁高 程到 位后 ， 再用 4个 4, 3 0 0 m m 1 0 m m钢 管支架 代替 千斤顶 ， 钢 管 支架上 端铺设 四氟 板 ， 再 用 千斤 顶 精 确调 整 钢 梁 横纵 向位 置 ， 将 钢 梁 精 确 调 整 就位 后 ， 焊 接 钢 箱 梁 外 侧 支 架 ， 然后 进行 钢梁单 元段 的对接 焊接 。 预先在箱 梁底 部 支 座处 的垫 板 上刻 出纵 横 轴线 ， 安装 时 ， 垫板 上 的纵 横 轴 线应 该 与 墩 柱上 支 座 的 纵横 轴线对准。先将支座位置箱梁进行精确定位 ， 调整相 邻 箱梁 的间 隙 ， 再 进行 钢 梁 段 的 焊接 作 业 。在 焊 接过 程 中 ， 保证箱 梁底 座位 置 的准 确 ， 不 可变 动 。带 拱脚段 的第一段钢箱梁安装前 ， 应先根据桥梁的中心线在河 岸两侧 各设 置一个 定 位点 ， 并对 所 要 安 装 的第 一 段 钢 梁 的外 形尺 寸及拱 脚段 下节 点 位 置进 行 复 测 ， 在 箱 梁 纵 向中心线上 设置 两个 点 ， 箱梁 安 装时 ， 保 证桥梁 中心 线和箱 梁纵 向 中心线在 一条直 线上 。安装 其他 段箱 梁 时 ， 确 定桁架 下节 点位置 的箱 梁位置 的精 确 ， 调 整节 点 之间箱梁的问隙， 精确就位后记录安装位置的坐标值 ， 然后进行焊接 ， 焊接完成后复测坐标值 ， 计算出每道焊 缝 的焊接 收缩 量 ， 确 保 节 点 位 置 处 箱 梁 位 置 的精 确 。 避免安 装 累积 误差 出现 。 5上部 桁架 结构 的安装 5 ． 1 桁 架安装 的工艺 流程 搭 设上部 桁架 安装 支架一 安装 主竖 杆一安 装上 节 点一 安装 主 横 撑一 安装 主 上 弦杆 一 安 装 V 撑 一 安 装 斜杆一 安装 次竖杆 、 次横 撑 、 次 上 弦杆一 安装 吊拉杆 。 5 ． 2安装 支架 的搭设 1 上部桁架结构复杂 ， 各 杆件的连接 均存 在不 同 的角度 ， 在 桁架 构件 安装过 程 中搭 设钢 管支架 ， 并 在 钢管支架上设置 限位装置 ， 以保证杆件安装 的角度 。 支架 安装包 括 安 装 主竖 杆 支 架 ， 安装 拱 脚 处 支 架 ， 安 装次竖 杆和 次横撑 支架 。 2 支架 竖 向主钢管 采用 4, 6 0 0 m m 1 0 m m 4根 钢管 ， 横撑及 斜撑 采用 4 , 3 0 0 m m 8 mm钢管 ， 与 主钢管 横桥 向 中心距 离 3 ． 5 m， 纵桥 向 中心距 离 5 m。支架 主 钢管底部安装法兰 ， 用压板将法 兰与箱梁顶板焊接。 在纵桥 向横撑钢管与主管之 间用法兰连接 ， 以便 于支 架的拆 卸安装 。 主钢管顶 部放 置双 拼 I 2 2 b型 钢 ， 工 字 钢与钢 管之 间采 用法 兰连 接 ， 在 工 字 钢 上根 据 主上 弦 杆 的位 置及倾 斜 角度设 置 限 位板 限位 板应 根 据上 弦 杆的角度加工而成 ， 用于上 节点安 装角度 的精确 限 位 。如 图 4～图 6所示 。 图 4安装主竖杆支架 图 5安装 拱 脚 处 支 架 图 6安装次竖杆和次横撑支架 单位 mm 5 ． 3上 部桁 架结构 精确 安装 1 安 装 主竖 杆 前 ， 在 临 时 支 架 上 的双 拼 工 字 钢 中间划出竖 向中心线 ， 并与钢梁 的纵 向中心线一致 。 根据设计图两个主竖杆分叉处 的角度， 制作一块限位 板 ， 用 作 主竖杆安 装 时的 限位 ， 并 在下节 点与 主竖杆 的 接 口处外侧和两个侧面焊接限位板 。在主竖杆的四周 刻出箱体的竖向中心线 ， 安装时采用 2台 5 0 t 吊车将 7 4 铁道标准设 计R AI L W AY S T A ND A R D D E S I G N 2 0 1 1 2 代敬辉一 1 8 O m 自锚式桁 吊组合全焊 钢结 构桥现场安装施工技术 其 吊装 就 位 ， 用 U形 卡 环 将 主 竖 杆 固定 U 形 卡 采 用 精 轧螺 纹钢 筋制作 。 2 主竖 杆调 节就 位 后 ， 安 装 上节 点 ， 之前 支 架 上 双 拼 I 2 2型钢 的上 节 点 位 置 限位 板 已经 固定 点 焊 ， 上 节点 吊装 就位 后 ， 通过 两个 限位 板移 动进 行 微调 ， 保 证 上节 点 中心线 与桥 梁 中心 线 平 行 ， 且 上 节 点 到 桥 面距 离符 合设 计要 求 。 3 一 对 上 节 点 安 装 完 成 后 再 安装 主 横 撑 ， 先 在 横撑 杆件 和 主上 弦杆 上 刻 出 箱 体 中 心 线 ， 并 根 据 主 横 撑 与主上 弦杆 的位 置 ， 在 主上 弦杆 上设 置 限位板 ， 吊装 横撑直接落在限位板上 。 4 两 个 相 邻 的 上 节 点 安 装 就 位 后 ， 进 行 其 问 的 主上 弦杆 的安 装 。先 在 上 节 点 与 主 上 弦杆 的接 口处 ， 三 面焊接 限位 板 。在 主上 弦杆 上设 置 吊篮作 为 主上 弦 杆 与上节 点 的焊接 平 台 。 5 横 撑和 主上 弦杆 安 装 完 成 后 ， 拆 除 钢管 支 架 ， 安装 V撑 和斜 杆 。安 装 斜 杆 时 可 以 在 主 上 弦 杆 上 安 装倒链 ， 采 用倒 链调 整斜 杆 的具 体位 置 。 6 斜 杆安 装完 成后 ， 安装 次 横 撑 和 次竖 杆 ， 先在 主竖杆 上分 别 安装 次竖 杆 和次 横 撑 的 限位 板 ， 然 后 将 次竖杆 和 次 横 撑 作 为 一 个 整 体 在 临 时 支 架 上 进 行 安 装 。 7 次上 弦杆 b 6 0 0 mm 1 6 m m 无缝 钢 管 的安 装 ， 应 在全 桥竖 状桁 架其 他部 分全 部 拼装 完成 后进 行 。次 上 弦杆 安装 前 ， 应 先 根据 吊车 的起 重能 力 ， 对钢 管在 长 度 方 向上最 大 限度 的进行 拼装 。 8 最后 安 装 吊杆 ， 箱 梁 上 面 吊点 的安 装 位 置 应 根 据 吊杆 的角度进 行 微调 。 5 ． 4桁 架 安装控 制 要点 上部 桁架 各杆 件 安装 空 间位置 和角 度 的准 确与 否 直 接决定 了桁 架结 构 受力状 况 。为保证 上部 桁架 杆 件 安装 的精 确性 ， 场 内加 工制 作桁 架杆 件 时 ， 应 在 大部 分 杆件 的拼 接 口处均 预 留 2 0 mm 的修 口量 ， 在 箱 体 杆 件 的接 口 5 0 0 m m 的 范 围 内 采 用 点 焊 固定 ， 以利 于 现 场 接 口的调 整 ， 待杆件 接 口调 整好 后再 将 其焊 接 ， 这 些都 增加 了现 场施 工 的难 度 。桁 架 的安装 采用 2台 5 0 t 汽 车 吊在 钢箱 梁上 面 吊装 就位 ， 通 过 限位 板 进行 限位 ， 用 千斤顶 进行 精确 调 整 。 1 拱脚 安装 的施 工 控 制 拱 脚 加工 时分 为 4段 ， 第一段安装在箱梁内部 ， 现场安装第二段至第四段 ， 安 装 时测 量每 个接 口位置 测 量 点 的三 维 坐 标 值 ， 按 照 坐 标值进行修磨接 口， 保证线形顺滑 、 安装位置准确 图 7 。 2 竖杆 安 装 的施 工 控 制 为 保 证 上 部 桁 架 安 装 位 置 和角度 的准 确 ， 在 安装 过程 中需 要 实 时对 杆 件 上 的控制 点进 行测 量 ， 尤 其 是 主竖 杆 和上 节 点 的准 确 安 铁道 标准设计R AI L W AY S T A N D A R D D E S I G N 2 0 1 1 2 桥 梁 图 7拱 脚 安 装 顺 序 装 是整 个桥 梁桁 架精 确 就位 的关 键 。现 场采用 三维 坐 标 来控 制安 装 尺寸 ， 保证 安装 精 度 ； 每 个桁 架用 多个 三 维 坐标 点保 证杆 件位 置 准确 。 3 现场 监 控 运 至 现 场 的桁 架 每 个 杆 件 在 安 装 前 ， 必须 复 测其 线型 及外 形 尺寸 ， 只有 其外 形尺 寸符 合 设计 图纸要 求 时方 可 进 行 安 装 。钢 箱 梁 加 工 完 成 后 ， 出胎 以前 ， 应 根 据设 计 图纸 尺 寸 在 箱 梁上 画 出箱 梁 纵 向中心 线 、 主上 弦杆 中心 线 在 箱 梁 上 的投 影 位 置 及 次 上弦杆中心线在箱梁上的投影位置 ， 并 以此作为现场 安装 主上 弦 杆和 次 上 弦 杆 的基 准 。支 架 搭 设 完 成后 ， 根 据桁架 结 构 和空 间位 置 对 其 限位 装 置 进 行测 量 ， 必 要 时对其 限位 板进 行 机加 工处 理 ， 限位 板 的斜度 、 垂 直 度都 应该 准确 无误 后 方 可 进 行 杆 件 的 安装 ， 尤 其 是 主 竖杆 安装 的精 度直 接 影 响着全 桥桁 架 的安装 精度 。安 装树 状结 构支 架 时必 须 精 确 就 位 ， 支 架 上 部 双 拼 工字 钢 中间应 预先 标记 出竖 向 中线 ， 每 次 移 动 支 架 到一 个 节点 的位 置 时 ， 必 须 使其 前 后 工 字 钢 梁 的竖 向 中线 延 长线都 与 钢梁 的纵 向 中心 线 相 交 ， 以保 证 支架 安装 位 置 的准 确 ， 支架 上 的 所 有 限 位 装 置 位置 准确 。对 桁 架 杆件箱体进行施焊时 ， 应采用对称焊， 避免由于焊接变 形 对杆 件 空 间位置 产 生影 响 。 4 结语 随着 国 内外 桥 梁 向大跨 方 向 发展 ， 在技 术 水 平 提 高 的前 提 下 ， 钢 桥 必 将 得 到 长 足 的 发 展 ， 由 于 施 工 方 便 、 施工 速 度 快 ， 全 焊 钢 桥 将 成 为 今 后 钢 桥 的 重 要 桥 型 。天 津进 步 桥 “ 飞 鱼式 ” 外 形 的 自锚 桁 吊组 合 全 焊 钢桥 结构 设计 新颖 独 特 ， 与海 河环 境相 协 调 ， 工 程施 工 难度 大 ， 科技 含量 高 ， 在施 工 中形成 的成套 技术 不但 填 补 了我 国 自锚 式桁 吊组合 全 焊钢结 构 桥施 工经 验 的空 白 ， 并 为 以后 类似 全 钢 桥 梁 的设 计 施 工 提 供 了有 力借 签 。桥梁 通 车 1 年 多来 ， 受 到 了社会 广 泛好评 。 参考 文献 [ 1 ] T B1 0 2 1 2 --2 0 0 9， 铁路 钢桥制造规范[ s ] ． [ 2 ] G B 5 0 2 0 5 --2 0 0 1 ， 钢结构 工程施 工质 量验收规范[ S ] ． [ 3 ] 郜振宇 ， 孙晓军． 钢箱梁施工 中的吊装及 测控技术 [ J ] ． 公路 交通 技 术 ， 2 0 0 8 1 ． [ 4 ] 梁丽斌． 钢箱梁施工要 点分析 『 J ] ． 科学之友 ， 2 0 0 9 1 7 5