钢箱梁在高速公路中的应用与研究

　　摘要：随着桥梁设计方法和设计理念的不断发展和进步，钢箱梁结构在高速公路跨线工程中取得了普遍的使用。文章以某高速公路工程为例，基于该工程的特征对钢箱梁施工技术及吊装施工展开了全面的论述，最终取得了良好的施工效果。

　　1 钢箱梁结构的优势

　　随着城市化发展进程的不断加快，高架桥得到了广泛的使用，其有效缓解了城市的交通压力。在高速公路高架桥施工的过程中，在比较特殊的位置和大跨度的地段通常需要使用钢箱梁结构。究其原因主要是钢箱梁结构具有重量轻、体积小、跨线能力强等特征，在施工的同时不会影响运输，有利于交通疏散工作的顺利进行，因此钢箱梁的发展前景非常乐观。

　　虽然传统的预应力混凝土桥梁及钢筋混凝土桥梁在耐久性、整体性方面有着较为突出的特点，但由于施工时须设立支架并进行相应的应力施加和现浇，在工期上时间较长且造价较高。钢箱梁结构与预应力混凝土、钢筋混凝土结构桥梁相比较，其主要优势在于能够提高桥梁的整体性，让桥梁外观更佳美观与简洁，当车辆通过桥梁时可以行驶地更为平稳，有着施工方便、跨越能力大、结构轻巧、抗风能力小等优良特点，而且钢箱梁结构在造价方面更具经济性，就目前来看钢箱梁结构被广泛应用于交通建设中。基于此，本文围绕钢箱梁在高速公路中的应用展开了详细的探讨。

　　2 工程简介

　　某高速公路大桥为了从机场公路上进行跨越，其上部的主要采用的结构形式为钢箱梁结构，使用的材质类型为Q345D型，为单箱三室1孔简支形式。设置板式和U形加劲肋在箱梁顶板位置；设置T形加劲肋在箱梁底板位置；设置三道板式肋在箱梁腹部位置。普通横隔板的间距设置为3m，厚度保持在1cm左右；简支处的支撑隔板厚度需设置为2cm左右，在钢梁跨中位置设置向上的预拱。桥梁建设区域的地理环境为垅岗谷地，将桥墩台设置在机场连接线两侧的边坡上，这就完成了机场连接线的全部建设任务。

　　跨线桥墩的跨度非常大，间距为55m。在临近边沟位置设置临时墩以便架设安装工作顺利开展，保证高速公路每幅两车道车辆的正常运行。在高速公路梁体施工时一定要严格按照施工要求进行，从而保证已建成线路的安全使用。科学设置所有的施工环节以提升公路施工效率，并尽可能地减少因施工而造成的断路或者堵塞现象，使车辆运行畅通无阻。

　　3 钢箱梁施工技术

　　3.1 验收构件

　　（1）以部件清单为基础对所有的部件进行仔细的检查，检查部件的设计资料是否满足施工要求，认真核实重要部件的几何尺寸并对不合格的部件及时纠正，从而使所有部件满足设计的要求，使后期施工得以顺利开展。

　　（2）在施工时使用的连接材料和钢结构一定要满足设计要求，在确保材料合格的情况下保证技术达到国家标准。

　　（3）在运输部件过程中要确保部件的安全，不可出现任何的损伤或破坏的情况。

　　（4）安装钢箱梁之前认真核实基础数据，对钢箱梁的安装位置、临时支墩的相关信息和桥墩支座信息进行仔细核查，为安装作业顺利开展提供保障，同时记录好钢箱梁整个预拼装施工过程的信息。

　　3.2 钢箱梁加工方案

　　依据桥梁工程的结构特征全面分析运输和制作的影响因素并且制定符合工程实际情况的施工流程，从而使整个过程顺利进行。使用深化设计软件对钢结构进行建模，通过创建三维立体模型来保证加工制作的精度，为制作和安装提供科学的技术参考。使用整体组装、分段出厂的办法可以有效提升加工的精度，在搭设胎膜钢平台的时候必须以设计图纸为依托，依据设计图纸的要求设置钢平台的起拱尺寸、横坡和纵坡数据。在组装桥梁时使用的主要方法为反装法，放样、组装和焊接施工全部在钢平台上完成。腹板与段间纵向翼板互相错位的有效距离控制在25cm以上，工厂在制作每一阶段的加劲肋端头位置需要预留20cm不进行焊接，可以使现场调节变得更加方便。

　　3.3 设置吊耳

　　确定桥段的重心位置，将吊耳焊接在顺着腹板方向安装的加劲肋和隔板上，如有必要可以对桥段箱梁进行补强处理。设置4个吊耳在每一桥段上，在吊装钢箱梁时使用2对钢绳穿过钢卸扣来实现有效的连接。设置8个吊耳在跨河段钢箱梁上，4个用于吊装施工，另外4个则主要是考虑吊车换吊耳吊装。钢箱梁吊装施工结束以后使用气割的方法拆除吊耳。在拆除的过程中注意切割位置距离母材保持3cm左右的距离，并对切割部位进行打磨处理。

　　4 吊装施工分析

　　4.1 安装定位

　　在对钢箱梁进行安装定位的时候需要以边墩上的支座为核心，依据设计图纸的要求在桥墩盖梁上标记清楚钢箱梁底部的边缘位置，以此来充当控制梁段吊装的基础。

　　（1）控制安装接口。如果钢箱梁接口位置线形有误差存在，可以使用钢箱梁接口预留修正段来对误差进行合理的纠正，先纠正线形，在确保平稳状态以后对钢箱梁之间的横梁进行有效连接。

　　（2）控制施工温度。在施工的过程中温度变化比较明显，为了尽可能地降低温度给吊装施工造成的不良影响，一定要严格控制吊装施工的连续性，中间不可以出现间断的情况。第一段钢箱梁定位完成以后随即安装下一段钢箱梁。

　　（3）固定钢箱梁。在钢箱梁吊装施工结束以后，确定临时固定和校正工作符合相关要求时便可摘钩，使钢箱梁与临时固定装置紧紧地固定在一起。

　　（4）施工测量和监管。在施工的时候对每一段钢箱梁的安装定位施工过程进行实时监测。在钢箱梁主焊缝未全部完成焊接施工以前对临时支墩进行监测，将监测数据及时上报给设计师，各相关部门的负责人一定要加强彼此间的沟通与交流，从而对钢箱梁的安装过程有清晰的了解，一旦发现问题需要立即采取针对性措施进行处理。

　　4.2 吊装施工

　　采取四点平衡垂直吊起的办法吊起单片钢箱梁，当钢箱梁比另一钢箱梁高出50cm时使用2台吊车旋转钢箱梁，钢箱梁需要缓慢地运输到既定位置，从而避免吊装运输过程中出现意外情况。按照上述步骤接着吊装下一片钢箱梁，吊装完成以后连接钢箱梁之间的横向加劲板并使用千斤顶对钢箱梁进行合理的调整。需注意的是，使用四点平衡垂直吊起的办法吊起钢箱梁的过程中，吊离地面1m高度后旋转并从已安装钢箱梁位置迈开，垂直吊装到距离桥墩面5m的位置处对钢箱梁进行再次旋转，将其平稳地安放在桥墩支座上以后即算完成吊装施工。

　　当所有的钢箱梁全部完成吊装施工以后需要将其有效地连接在一起，拆除所有高速公路护栏并铺设好钢板，按照上述方法依次完成剩余钢箱梁的吊装施工。钢箱梁安装完成以后一定要及时安装横向加劲板。

　　5 应用心得

　　在施工的过程中，得到心得体会如下。

　　（1）上跨原有道路的施工安全风险系数比较高，对桥下车辆行驶影响比较大，稍不留神就会导致严重的安全事故，因此一定要高度重视这项施工，全面考虑各种潜在的安全隐患和安全事故。在此基础上，制定具有针对性的预防措施，以保证施工的顺利开展。同时，为了最大限度地降低施工对交通的影响，钢梁采用夜间运输，基于起吊安全的考虑吊装钢箱梁只能在白天进行。

　　（2）钢箱梁的钢结构类型为全焊型，节段箱梁的尺寸非常大，刚度和单板厚度很小且焊缝比较紧凑，同时支架位置受力比较集中以及构造繁杂，钢箱梁制作的难点在于如何把焊接残余应力和焊接变形对钢箱梁几何尺寸精度的影响降到最低。

　　（3）钢箱梁结构繁杂且接头比较多，主要的接头类型有T型角接接头、熔透或坡口角接接头和对接接头等，这就对焊缝的级别提出了更高的要求，所以该工程施工的主要难点之一是如何保证和提升钢箱梁的焊机质量。

　　（4）该工程为大跨距连续钢箱梁，其最大跨距可以达到55m左右，大型钢箱梁在制作、运输和吊装施工的过程中难度系数非常高，此外现场焊接、装配的工作量也比较大。为了使上述问题得到有效的解决，在工程制作的时候应该严格控制分段的尺寸并使其满足设计的标准，在运输时积极采取有效措施对其实施保护，以此防止出现任何变形情况。

　　（5）由于施工现场的地质情况比较差，导致车辆运行和吊运比较困难，因此在施工以前也应积极采取有效措施对施工现场的地面进行处理。

　　6 结语

　　在进行跨高速公路的钢箱梁施工时，需要确保钢箱梁的制作和安装具有一定的艺术观赏性，同时还要使交通管制的安全满足设计的要求。要想使整个施工过程保质保量地完成，必须对整个施工过程进行全方位、多角度的分析，以保证钢箱梁的整体施工质量，最终为人们的安全出行提供坚实的保障。

　　作者简介：陈喜群（1984-），男，山西大同人，中交第四公路工程局有限公司北京第十分公司工程师，研究方向：公路工程施工。

　　参考文献

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　　[2]彭鹏.三机联吊钢箱梁跨越 G50 高速公路施工技术[J].市政技术，2011（1）：56-57，60.

　　[3]黄卫权.大跨度钢箱梁分段吊装在跨道立交施工中的应用[J].建筑施工，2010（8）：869-871.

　　（责任编辑：刘振敏）