跨铁路曲线钢箱梁整体吊装施工技术分析论文_张珍

摘要：相对混凝土结构及钢混结构而言，由于钢箱梁自身重量较轻，故在当今桥梁建设中发挥着越来越重要的作用。如何对跨铁路曲线钢箱梁进行安装是本文研究重点。以昆明经开区呈黄路王家营铁路互通立交桥A匝道桥第二联钢箱梁工程为依托，阐述了A匝道桥第二联钢箱梁上跨王家营轨准场铁路（单跨长45米，单体重约220吨）采用整体吊装曲线单体钢箱梁，通过研究对曲线钢箱梁的平衡吊点的研究，确定曲线钢箱梁的吊装方式、吊装设备及吊装位置选择。结果表明：通过不同设备的选择及确定，以最安全、最优、最经济的方式，确定了吊装方案，采用360吨履带吊和GMK7450汽车吊做为最优方案。

关键词：曲线钢箱梁；平衡吊点；钢箱梁吊装；既有铁路

正文：

目前，钢箱梁因自重轻，且施工速度快，对周围环境影响少的特点得到广泛应用。本文研究的钢箱梁桥位于昆明经开区呈黄路王家营铁路互通立交桥A匝道第二联。A匝道全长353.739米，第二联简支钢箱梁为上跨王家营准轨场铁路，跨度45米，梁高2.2m，桥平面位于R=130米，最大纵坡5.18%，桥面净宽9米。

图一：钢箱梁横断面

1、工程概况

1.1工程背景

呈黄路王家营互通立交桥属城市快速路，设计时速A匝道为40km/h,汽车荷载为公路-I级，桥梁设计安全等级为一级。昆明经开区呈黄路王家营铁路互通立交桥A匝道第二联钢箱梁上跨王家营准轨场铁路(上跨昆河铁路、东王线，普七道，昆河铁路与钢梁中心交点里程为MK18+644.95，东王线与钢梁中心交点里程为K10+113.76、普七道与钢梁中心交点里程为K0+040)，铁路路基总宽31.2米。跨准轨场段采用45米跨钢箱梁（如图一），重量约220t，钢箱梁低距离铁路轨顶最小净空9.3m。因铁路部门要求施工过程中尽可能缩短吊装时间，在天窗点内施工，天窗点时间为2小时，且为曲梁吊装，因此吊装难度大，吊准时间紧。

图二：钢箱梁平面位置

1.2地质情况

根据地质调查和钻探孔揭示，呈黄立交工程范围上部一般为第四系全新统人工填土（Q4m1 ）和第四系全新统冲洪积（Q4a1+p1 ）和坡残积地层（Q4d1+e1 ）所覆盖；其下为第四系中更新统冲洪积层（Q4a1+p1 ）。下伏为寒武系下统沧浪铺组（Б1c1）砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩，以及断层破碎带角砾（F br）等。根据地质情况，对吊机支设位置进行硬化，确保基础的强度、刚度及稳定性。

1.3方案比选

方案一：原设计方案将45长钢箱梁按15米均分为3段，在工厂制造，试拼完成后，运至现场吊装。采用支架法，利用四个临时支墩分别对准轨场的三个股道进行搭设棚洞，在安装前对支架进行预压后先安装中间节，再安装两边，就位后再拼装焊接钢箱梁，然后拆除临时支墩、支架，恢复铁路运营。经与昆明铁路局多次对接，采用此方案施工周期长，需要多个天窗，对准轨场运营影响极大。

方案二：经过对现场的反复调研和与设计的多次沟通，采取在厂内分段制作，运输至已完工的主线桥上进行现场拼装焊接为完整整体，采用单体一次性吊装就位，不搭设任何棚洞支架。由需6次天窗点改为1次天窗点吊装施工。

两个方案对比：方案一施工周期长，安全风险大且持续时间长，安全成本较高，所需工作面较大，影响范围广，费用高（主要体现在搭设临时支墩及防护棚架上）。方案二施工周期短，存在较大吊装安全风险，但影响范围小，对铁路运营线影响时间短，费用较方案一略低。终上分析，最终确定按方案二施行。

1.4运输方法

A匝道钢箱梁为曲线钢箱梁，钢箱梁全长45m，高2.2m，宽9m，重220t，钢梁运输采用专业运梁车，并在运梁车前后端用钢丝绳固定。沿运输线路对坑洼道路进行修补，防止运输过程中发生扭转、翘曲和侧倾而发生变形，确保运梁安全。

钢梁运输采取夜间运输，运输过程中在钢梁四周显眼位置贴反光条起到警示作用，同时联系沿线交警在各路口指挥交通，确保运输期间道路安全。

1.5吊装方法确定

单体钢箱梁吊装采用三一360吨履带吊和GMK7450汽车吊在铁路两侧吊装，360吨履带吊在南侧，450吨汽车吊在北侧，两台吊车同时起吊，通过吊车旋转，一次性吊装到位，起吊过程中必须保证四个吊点在同一水平位置，避免两端不一样高而造成荷载不均。

图三：钢箱梁吊装平面布置

2、施工总体部署、

钢箱梁采用工厂分节段制作，分节段运输到现场拼装焊接，拼装焊接完成后主线桥采用三一360吨履带吊和GMK7450汽车吊架设。钢梁加工工厂在距离施工现场约18km的三瓦村，运到施工现场后，摆放在主线桥左幅第五联钢梁桥面进行拼装，焊接、检测、补漆完成并检测合格后一次性整体吊装。

2.1钢箱梁现场拼装

钢梁运输到施工现场后，利用两台50t汽车吊把钢梁吊装到预先做好的现场（主线桥左幅，最靠近A匝道）胎架上，钢梁现场拼装时必须保证钢梁线形和预拱度。焊接前由技术员在胎架上标定一条控制线，同时根据胎架位置，计算出各点胎架的高度（含预拱高度），在胎架上用钢板调整好胎架高度，钢梁运输到现场后之后摆放在胎架上。钢梁焊接时，用码板和千斤顶调整钢梁接头两端的钢板，保证钢梁连接焊缝平齐。

2.2履带吊组装

履带吊提前进场组装，组装形式为H型，主臂长42m，后配重+中央配重：（135t+20t）+41t，桅杆长9m。为组装方便，需要配备一台50吨汽车吊配合组装。组装完成后项目部验收小组对连接件、配重、液压系统、发动机、吊钩、钢绳等项目部进行调试、验收，验收合格方可使用。待履带吊、汽车吊组装、调试合格后，在封锁前两天进行试吊，试吊时的吊钩（180吨吊钩）、钢绳（单根起吊能力为110吨，钢绳直径φ80mm）、吊耳（单个起吊重量80吨）、U型扣（单个起吊重量80吨）全部使用正式吊装材料。试吊采取原位吊装，吊装高度离开临时支墩20cm为宜，试吊时间为10min，观察吊点的平衡性，吊钩、吊具等起吊设备、系统的承载力、稳定性情况及基础的稳定性。试吊时在临时支墩上放橡胶垫块，减少钢梁试吊失败造成的冲击。

2.3吊耳计算

钢梁吊耳通过专用软件计算，确保吊耳安全，钢绳及“U”扣每次使用前进行安全检查，确保吊装工具使用安全。吊耳采用500*700*35mm钢板制作，理论吊耳最大承载力为55t，计算每个吊耳按80t承载力计算，夹角45度，吊耳底部L为500mm，开孔直径200mm，吊耳板厚度为35mm，对应的材质为δ=230N/mm2,经验算校核，吊耳材质、截面、焊缝及型号安全可靠！同时预备两台100汽车吊作为救援设备。

2.4平衡吊点确定

为防止钢梁在吊装过程中出现“钢梁挠度过大”和“钢梁扭曲变形”等质量位置，平衡吊点的选择至关重要。吊点位置尽可能在重心位置，方便吊起后比较平衡。吊点位置要具备强度和刚度，且不影响起吊后的就位问题。钢箱梁吊点经过和设计沟通，采用通过建模确定的钢箱梁支座位置，把支座位置从底板引至顶板，作为平衡吊点，具体位置为从梁端向梁中60cm，左侧距离钢梁中心线2.65m，右侧距离中心线0.45m。具体位置如图。