1、ANZHUANG2023年第3期56技 术 交 流 Technology Exchange刘源（中铁十六局集团第四工程有限公司 北京 101400）摘 要：为解决中心城区空间受限条件下跨线钢箱梁的吊装问题，本文以北京市丰台区正丰草河路跨三环节点桥钢箱梁吊装为例，分析施工的重难点，研究钢箱梁的吊装施工技术以及施工变形控制技术。结果表明：正丰草河北路跨三环节点桥跨越了运营中的西三环，因此采用400t（履带吊）和350t（汽车吊）进行构件卸车及吊装就位，实测挠度值与计算值相比，呈现出不同程度的波动，且最大挠度值与计算值相比略大。关键词：受限空间 跨公路施工 钢箱梁 吊装中图分类号：U44 文献标识码
2、：B 文章编号：1002-3607（2023）03-0056-04空间受限跨运营公路钢箱梁吊装技术与山区公路桥梁不同，城市高架桥梁的施工受到周边环境的影响较为明显，施工地点位于中心城区时，区域建设高度开发，周边建筑和交通干线密集，交通流量巨大，场地空间狭小，极大地限制了桥梁大型吊装设备的应用，同时对施工过程中的环境影响要求较为苛刻1。为此，对于跨度较大的城市桥梁，通常采取分段拼装的方式来减少对大型机械设备的依赖，同时也避免了现浇施工需长时间占用路面道，火车站东西两侧路中立交匝道连接丰台火车站两侧二层落客平台，可实现进出火车站东西平台，也是火车站对外东西向交通主要联络通道之一。丰草河北路（西四环
3、路西站南路）西起西四环路，与丰台西路接顺，东至西站南路，道路全长约3.9km。跨三环节点桥跨越运营西三环，桥梁上部结构共分为主线桥左右幅和慢行桥，单跨54m。本工程的平面位置及周边环境见图1。以及现浇施工影响跨线交通的运营和安全问题2。另一方面，对于钢箱梁桥而言，采用分节段吊装和拼装，钢箱梁空间受力特征明显，应力受环境温度、施工力学转换等影响，导致钢箱梁变形复杂，其几何线形控制成为施工中的重要监测内容3。1 工程概况北京市丰台区正丰草河北路为区域主干路，位于丰台火车站北侧，为东西向道路，主路下穿火车站北广场，是沿线小区企事业单位最重要的进出通图1 正丰草河北路跨三环节点桥平面位置及周边环境57
4、INSTALLATION2023.3Technology Exchange 技 术 交 流主线桥单幅宽12.97m，梁高2.2m，双箱单室，两箱之间采用横向隔板连接；慢行桥宽9.5m，梁高2.2m，单箱双室。主线桥钢梁为单跨双箱单室简支梁，两侧设置挑檐结构，挑檐宽度为2.385m，箱室宽度2.5m，箱间宽度3.2m，梁高2.2m；慢行桥钢梁为单跨单箱双室简支梁，两侧设置挑檐结构，挑檐宽度为2.385m，箱室宽度4.73m，梁高2.2m。从结构上分析，钢梁横桥向由钢主箱构造、钢箱间构造和钢挑檐构造三部分组成，彼此之间均采用焊接连接。钢梁面板采用斜交曲线桥面板，由钢面板、I型肋、U型肋、横隔板、腹
5、板、底板等组成。隔板分为支点隔板、普通隔板、端封隔板、挑檐隔板等几类，由隔板腹板、隔板垂直肋板、隔板水平肋板、隔板护筒等组成。钢梁的材质为Q345qD，板厚8mm30mm。2 施工重难点分析针对正丰草河北路跨三环节点桥的周边环境以及桥梁钢箱梁的几何结构，总结施工的重难点有以下4个方面：（1）跨运营公路施工，施工安全性要求高，交通导改难度大。根据工程情况，钢箱梁位于西三环辅路的支架安装和拆除，以及钢箱梁吊装施工需占用西三环进出京主路及辅路。由于西三环为进出京的主路，交通流量巨大，车速较快，给本工程的交通导改工作带来了较大的困难。运营公路对安全的要求十分严格，在不影响公路正常运行的情况下，对钢箱梁
6、吊装和拼接的安全措施提出较高要求。因此，在施工过程中，需制定详细的交通导行方案（钢梁吊装主要采用临时封闭道路的方法，支架安装和拆除采用局部车道封闭的方法），并取得交管部门批复。施工中严格按照方案内容执行，设置规范化的交通标志、标牌，保证施工安全和交通安全4。（2）为减缓对大交通流量公路的影响和加快施工进度，存在夜间施工组织。因西三环进出京主路的车流量较大，为尽量降低施工对交通的影响，综合考虑各方面因素，计划夜间交通量较小时段进行吊装施工，因此在施工的时间、设备及人员组织上存在较大困难。采取的应对措施为构件运输进场前，在场区范围内、盖梁处设置固定照明设施，满足吊装、对线等的需要5。施工中，局部区
7、域采用移动照明，保证施工及安全。构件的运输按照要求设置警示灯、警示标线等，并设置专车跟随押运。（3）施工周边环境复杂，安全隐患多，对技术的要求高。由于钢箱梁的吊装位于跨线节点，高空作业、夜间施工和不良天气影响等，都会使得钢箱梁结构受力不合理，导致安全隐患较多。为了保证钢箱梁的牢靠连接，在钢箱梁的制造精度、吊装设备机械性能、吊装定位误差、梁长段误差和焊接精度技术等方面都提出了更高的要求。（4）钢箱梁结构的变形受到诸多施工因素影响，误差控制难度大。钢箱梁在制作运输、吊装、拼接过程中，受到不同程度的外荷载和环境温度的影响，使钢箱梁的受力状态十分复杂，施工各个阶段的外荷载不仅相互独立又相互影响。在钢箱
8、梁宽度较大的情况下，产生了较为明显的空间受力特性，各个内力之间相互作用，导致结构的变形更加复杂。另一方面，钢箱梁自身的弹性模量、自身重量、温度应力、节段长度等参数影响，也会使钢箱梁产生二次应力、偏心受压等，导致桥梁施工线形控制困难，达不到预期的要求6。3 空间受限跨线钢箱梁吊装及施工变形控制技术3.1 空间受限跨线钢箱梁吊装结合工程的周边环境和交通导改，规划跨线节点的左幅钢箱梁分9段运输和吊装，右幅钢箱梁分9段运输和吊装，慢行桥钢箱梁分6段运输和吊装。总体吊装施工安排见图2。在白天吊装施工时，制定了详细的交通导改方案，即钢箱梁吊装主要采用临时封闭道路，支架安装和拆除采用局部车道封闭方法，并取得
9、了交管部门批复，有效保障了白天施工时的交通导改问题；在夜晚吊装施工时，选择夜间交通量较小时段进行施工，并在场区范围内、盖梁处设置固定照明设施，满足吊装、对线要求，极大地降低了施工对道路交通的影响。结合构件的重量及外形尺寸（见表1），加工厂制造的各段钢箱梁运至现场指定位置后，考虑采用400t（履带吊）和350t（汽车吊）进行构件卸车及吊装就位。具体的吊装机械参数如下：（1）跨西侧辅路最重构件37.754t，400t履带吊吊装工作半径为15.6m。经查询400t履带吊性能参数表可知，400t履带吊最大起吊工作半径16m，臂长60m，0t超起配重，最大吊重为112t37.754t，满足要求。（2）吊
10、装跨三环主路的梁段时，最重102.394t，400t履带吊最大工作半径为36.7m，臂长60m，考虑1.05的动载ANZHUANG2023年第3期58技 术 交 流 Technology Exchange系数，计算载荷约112.24t；经查询履带吊性能参数表得出400t履带吊额定载荷136t，此时吊车负载率为82.53%，满足吊装规范安全要求（起吊装工作半径14m，臂长60m，额定载荷为133t最大吊重112.24t，满足要求）。（3）跨东侧辅路梁段最重构件36.128t，350t汽车吊站位于东侧桥台东侧，臂长33m，最大起吊工作半径制造误差、自身重量、外荷载以及温度应力的影响，在吊装和拼接过
11、程中不可避免地产生跨中变形，这种变形如果与设计变形偏差过大，则会导致施工后期无法调整，因此在施工过程中对桥梁变形的控制和监测显得十分关键。在现有的钢箱梁施工变形预估中，主要有理论解析法和基于能量原理的一般解7-8，计算方法如公式（1）、图2 正丰草河北路跨三环节点桥钢箱梁吊装施工组织表1 正丰草河北路跨三环节点桥钢箱梁吊装施工设备使用情况名称分段编号最大长度宽/mm最大重量/kg使用机械工作半径/m额定载荷/t计算载荷/t负载率/%右幅（南半幅）A111,962508535,648400t履带吊第一次站位（第一天）：吊装跨西侧辅路三片钢梁14.113342.15631.697A212,9412
12、80012,88212.714818.25212.333A313,195508537,12611.716343.7126.816B132,5305085100,438400t履带吊第一次站位（第二天），B1三环主路带超起起吊；B2、B3西辅路0t超起起吊35.8141110.18578.146B232,666280024,44434.7145.530.39220.888B332,510508599,76232.7155109.5170.652C112,029508534,963东端头德马格350t吊车第一次站位（第三天）18.554.7540.6674.265C210,004280085341
13、5.265.511.06116.887C39481508534,18913.7693855.073左幅（北半幅）A111,661508534,051400t履带吊第一次站位（第二天）12.575.7540.7953.848A212,454280011,64415.663.7516.95226.592A313,196508537,75418.753.544.36782.93B132,7805085102,394400t履带吊第二次站位（第三天），B1三环主路带超起起吊；B2、B3西辅路350t超起起吊36.7136112.2482.53B232,477280025,66635.4143.2531
14、.67522.074B332,137508599,75634150109.46973.1C110,818508536,128东端头德马格350t吊车第一次站位（第三天）12.873.540.03554.47C210,660280010,74413.671.2513.38219.484C39814508534,59316.16238.4361.984慢行桥A111,597485734,923400t履带吊第二次站位（第三天）19.883.241.39549.754A214,003464335,82824.861.0542.34569.362B132,334485789,947400t履带吊第三次
15、站位（第四天）；B1三环主路带超起起吊，B2西辅路31.716099.1761.982B232,403464377,0383315585.61555.236C112,355485736,903东端头德马格350t吊车第一次站位（第四天）12.675.2540.84954.285C28608464328,74713.371.2532.28545.313为24.5m。经查询汽车吊性能参数表得出350t汽车吊满足工程需要（吊装工作半径26m，臂长33m，额定载荷为43.4t最大吊重36.128t，满足要求）。3.2 空间受限跨线钢箱梁施工变形控制技术在钢箱梁的吊装中，由于节段钢箱梁59INSTALL
16、ATION2023.3Technology Exchange 技 术 交 流公式（2）所示。（1）（2）式中，1基于理论解析解的钢箱梁变形，mm；2基于能量原理一般解的钢箱梁变形，mm；q均布荷载，kPa；L钢箱梁长度，m；E弹性模量，MPa；I惯性矩，mm4；箱梁顶底板的形心间距，m；钢箱梁长度方向上的坐标，m；、箱梁拉梅常数有关的系数；c1、c2、c3、c4、c5和c6待定系数，D钢箱梁的等效刚度，kN/m。为防止钢箱梁在吊装过程中挠度过大，实际采取的变形控制技术主要有：多支点起吊，每段梁体划分为3个起吊点，减小梁体的大弯曲；在钢箱梁内部临时设置横隔板，提高其整体刚度；选择一天中温度较为平稳的时间段进行施工，避免温度应力产生的钢材变形。采用现场实测的方法对钢箱梁的挠度变形进行监测，并与理论解析法和基于能量原理的一般解进行对比，结果见图3和表2。从图中可以看出，采用理论解析法得到的钢箱梁挠度比基于能量原理一般解得到的钢箱梁挠度值略大，而实测挠度值变化与前两者的计算值相比，呈现出不同程度的波动，且最大挠度值与计算值相比略大。理论解析法、基于能量原理的一般解和实测值均远小于挠度允许值27
