钢箱梁上跨既有高速公路施工技术要点研究.pdf
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1、63交通科技与管理工程技术0引言随着高速公路网络的不断完善,越来越多的桥梁施工需上跨高速公路,在很大程度上提高了施工难度。近年来,钢箱梁桥因具有重量强、强度大、承载能力高等优势,在公路桥梁中的应用日益广泛。如果钢箱梁桥施工质量控制不当,会给桥梁运营带来巨大的安全隐患。目前,钢箱梁施工常用方法有分段顶推法、悬臂拼装法、分段吊装法等,其中分段吊装法的施工优势最大1。因此,该文主要针对分段吊装法来研究钢箱梁上跨既有高速公路施工技术要点。1钢箱梁上跨既有高速公路施工方案比选1.1工程概况1.1.1建设标准泉南高速公路改扩建新增清流县桐坑互通及连接线项目位于三明市清流县温郊乡桐坑村,属于省、市重点建设项
2、目。该项目包括互通立交工程、连接线工程,其中桐坑互通采用“A 形单喇叭”方案,A 匝道 2 号桥和桐坑大桥均上跨泉南高速公路。互通区主线设计速度为100 km/h,建设标准为高速公路,双向四车道;互通区内的 5 条匝道总长度为 2.2 km,设计速度为 40 km/h,建设标准为二级公路,路基宽度 919.5 m 不等;连接线工程全长 5.7 km,设计速度为 40 km/h,建设标准为二级公路,双向两车道,路基宽度为 8.5 m。1.1.2钢箱梁桥设计参数桐坑互通 A 匝道 2 号桥起讫桩号为 AK0+527.500AK0+598.000,桥长为 70.5 m,上部结构为 156 m 单箱三
3、室简支钢箱梁桥,梁高 2.63 m,桥面宽 16.5 m。桥台采用桩基 U 台,桥台处设置 D-80 伸缩缝、L=8 m 搭板,基础采用矩形承台接灌注桩基础。桐坑大桥起讫桩号为 K1+239.575K1+299.575,桥长为 60 m,上部结构为 150 m 简支钢箱梁桥,梁高为 2.43 m,宽 9.5 m,桥台采用桩基 U 台,基础采用矩形承台接灌注桩基础。钢箱梁桥的具体设计参数见表 1。收稿日期:2023-10-13作者简介:李丹(1983),男,本科,工程师,从事路桥施工与监理工作。表 1钢箱梁桥设计参数钢箱梁位置设计参数加劲肋顶板板厚有18 mm(跨中22 m范围)、16 mm(其
4、他梁段)两种。桥面顶板加劲肋为 T 形肋,间距 300 mm,局部位置根据构造要求采用板肋。底板板厚有18 mm(跨中28 m范围)、16 mm(其他梁段)两种。底板加劲肋为 T 形,间距 400 mm,腹板采用板肋加劲。横隔板横隔板有普通横隔板(16 mm)和墩支座处横隔板(24 mm)两种,标准间距为 3 m。钢箱梁上跨既有高速公路施工技术要点研究李丹(三明市路桥集团永达工程咨询有限公司,福建 三明 365000)摘要为了提高上跨既有高速公路的钢箱梁施工质量,文章以泉南高速公路改扩建新增清流县桐坑互通及连接线项目为研究对象,经过施工方案对比,选择了临时支撑分段吊装方案。随后,从钢箱梁节段划
5、分、加工、预拼装、涂装、运输、吊装等环节阐述了施工要点。最后,利用 Midas Civil 软件建立临时支架的计算模型,分析了其在不同工况下的应力和变形,并分析了临时支架的施工和拆除要点,研究成果可为类似钢箱梁项目施工提供理论指导。关键词钢箱梁;上跨高速公路;施工要点;工程案例;计算模型中图分类号U445.46文献标识码A文章编号2096-8949(2023)23-0063-041.1.3钢箱梁桥建设条件项目所在区域的地貌单元主要有剥蚀丘陵及山间冲洪积沟谷地貌,整体地势北低南高,即路线起点低,沿着路线前进方向逐渐抬升,在路线终点达到最高。项目所在区域属亚热带季风气候,四季分明,年降雨量大,年均
6、降水量为 1 771.3 mm,主要集中在 46 月。同时,沿线水系较发达,雨季水位暴涨,山洪多发。1.2施工方案比选由于钢箱梁桥上跨高速公路,施工难度大、施工工艺复杂,结合实际情况,该文比选了架桥机逐跨安装、顶推、临时支撑分段吊装等方案,具体见表 22。经对比,拟选择施工费用低、施工工期短、对交通干扰小的分段吊装方案来施工钢箱梁桥,关键施工步骤2023 年第 4 卷第 23 期64交通科技与管理工程技术如下3:钢箱梁分成若干节段后,其体积减小,吊装重量少,故将钢箱梁横向分块、纵向分节后加工构件;预拼装无误后按节段运输至现场进行总拼吊装,吊装工艺如图 1 所示;在上跨高速公路上设置临时支撑,分
7、阶段拼装钢箱梁阶段;施工结束后,及时拆除临时支撑。图 1钢箱梁桥吊装工艺示意图2钢箱梁桥施工要点分析2.1钢箱梁桥节段划分2.1.1节段划分原则结合相关研究成果,钢箱梁节段划分应坚持以下原则4:受力简单。钢箱梁节段划分应选在剪切力、弯矩较小的位置;尺寸合理。钢箱梁节段尺寸划分应合理,不宜过大或过小。如果节段过小会增加现场施工工作量和施工难度,节段过大会增加运输难度,对沿线道路的损伤严重;焊接简单。减小钢箱梁的焊接难度,钢箱梁划分应横向+纵向相结合。2.1.2节段划分结果根据 A 匝道 2 号桥和桐坑大桥钢箱梁的实际宽度及实际运输条件,将钢箱梁在横断面上分为 3 段、纵向分为 4 段,即每个钢箱
8、梁均划分为 12 段,编号均为L1L12,如图 2 所示。钢箱梁桥节段划分完成后,统计了各个节段的尺寸和重量。A 匝道 2 号桥所有节段的高度均为 2.63 m;节段 L1、L4、L7、L10 的宽度均为 4.9 m,节段 L2、L3、L5、L6、L8、L9、L11、L12 的宽度均为 5.8 m;节段 L1、L2、L3 的长度为 15.66 m,节段 L4、L5、L6 的长度为 14 m,节段 L7、L8、L9 的长度为 13 m,节段L10、L11、L12 的长度为 13.16 m。桐坑大桥的节段 L1、L4、L7、L10 高度为 2.6 m,宽度为 5.8 m;节段 L2、L3、L5、L
9、6、L8、L9、L11、L12 的高度为 0.516 m,宽度为 1.85 m;节段 L1、L2、L3 的长度为 13.66 m,节段 L4、L5、L6 的长度为 14 m,节段 L7、L8、L9 的长度为 12.039 m,节段 L10、L11、L12 的长度为 10.223 m。图 2钢箱梁桥节段编号示意图2.2钢箱梁构件加工和节段预拼装2.2.1构件加工钢箱梁桥所有构件都应在加工厂加工,钢板下料时钢板不能有裂纹、破损等缺陷,且板件要保持平直、光滑。否则,应磨去钢板边缘的飞刺、挂渣等5。此外,坡口应采用自动或半自动切割方式,严禁手工切割,切口尺寸和允许偏差应满足现行规范要求。2.2.2节段
10、初拼装构件加工完成后要结合相关图纸详细核对零件编号、外形尺寸、坡口方向等信息,核对无误后按底板 横隔板 腹板 顶板 悬挑构件顺序将板件组成梁段6。出厂前要对相邻节段在胎架上预拼装,胎架长度应大于 5 个梁节段长度。拼装前要彻底清除待焊区域 50 mm 内的铁锈、氧化铁皮、水分、油污等有害物,使构件表面显露出金属光泽。2.3钢箱梁节段涂装2.3.1涂装要求钢箱梁结构涂装前要除锈,除锈等级取 Sa3.0 级,且除锈 48 h 内完成涂装工作。由公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件(JT/T 7222023)可知,钢箱梁各部位所处环境不同,涂装方案也不同,具体涂装要求如下:对于直接暴露于大气中的钢箱梁外表
11、面,涂装耐久性 20年;桥面板表面的涂装层要有良好的附着力,需工地焊接的焊缝两侧各 5 cm 范围内不必在工厂涂装,现场施工后再涂装。表 2钢箱梁桥施工方案比选施工方案材料用量设备需求施工作业量施工工期施工费用交通干扰架桥机逐跨安装多大大长高小顶推少大大长高大临时支撑分段吊装多小小短低小65交通科技与管理工程技术2.3.2涂装方案基于上述要求,总结了 A 匝道 2 号桥和桐坑大桥梁体各个部位的涂装方案,见表 37。表 3钢箱梁涂装方案涂装位置涂层涂装体系膜厚/m干膜总厚/m钢箱梁外表面钢板处理表面净化处理(无油、干燥)二次表面喷砂(Sa2.5 级)无机硅酸锌车间底漆20底涂层环氧富锌底漆230
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