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宽辐曲线市政钢箱桥制作关键技术

摘要：本文通过对近些年施工的典型案例进行分析，对市政钢箱桥生产过程中存在一定共性的关键技术进行总结，对类似的工程项目提出参考意见。

关键词：钢箱桥；制作；安装

前言

郑州陇海高架跨京广快速路钢箱梁桥，该部分主要有主线桥第六联、第七联，匝道桥的A、B5、B7和D6匝道，以及13#、14#匝道等。主线桥宽34米，单孔最大跨度54米。桥体外弧为圆曲线，内弧为二次抛物线，桥面高度沿三次抛物线变高。主线桥纵向双坡，匝道桥纵向坡度沿前进方向扭转，全部桥面为共用腹板封闭式钢箱梁。（见图1）

因构件庞大、结构复杂，对制作和安装精度要求高，必须在钢结构件加工工艺的基础上采取有针对性的措施。通过对关键技术分析和预控、采用专用的工装及设备，保证项目的顺利实施。

图1整桥桥位平面图

2钢箱桥制作关键技术

2.1宽辐面的节段分割要点

钢箱桥在设计上单孔跨度50米左右，整桥长度在200～2000米，宽度在15～40米，要做详图分解分段方案，工厂内完成分节（段）加工制作。钢箱桥分段划分要充分考虑桥梁结构受力特点、焊缝分布、运输（）和现场安装条件前提下，尽能少的分段（见图2），且不宜超过3.5米宽。在箱梁跨中等受弯较大处和端横梁中间位置不宜设置拼接缝，在适合设置安装支架的位置设置拼接缝。

图2箱梁横向分段示意图

2.2考虑焊接收缩情况的桥形曲线的确定

钢箱桥焊缝多，焊接收缩量大，需要对零件尺寸进行放大。为有效确定基准点，常在桥的中心向两侧沿长宽方向按设计尺寸的1‰进行放大。桥型曲线y=F(x),考虑焊缝收缩进行放大后，按照新的桥型曲线函数放出实际的桥型平面曲线y0=(1+1‰)y,x0=(1+1‰)x,则：

y0=(1+1‰)F(x0)（1）

2.3桥梁整体预拱确定与控制技术

1）预拱Z0确定。详图设计与分解时应考虑设计预拱度必须在道路纵断基础上设置，即：预拱度（桥面高程）＝道路竖曲线＋制作预拱度。为保证钢箱桥安装焊接后的竖曲线满足设计预拱的要求，制作时要考虑二次抛物线增加一定的预拱值，拱高一般控制在跨度的1.5‰，即：Z0=ax02+bx0+c在钢箱桥中心线处有极值点，x0=-b/（2a）=1/2L（L为钢箱桥的跨度），则：

Z0=（4ac-b2）/(4a）=1.5‰L（2）

2）道路竖曲线确定。桥梁设计规范对预拱度的规定“桥跨结构应设置预拱度，其值等于结构重力和1/2净活载所产生的竖向挠度和，起拱应做成平顺曲线。”根据《荷载规范》要求对荷载进行组合，即：

（2.3-2）

式中：γG—永久荷载的分项系数，取1.2；

γQi—第i个可变荷载的分项系数，其中γQ1为可变荷载Q1分项系数，取1.4；

2.4桥面单元件焊接反变形技术

1）在桥面单元U肋组装中，采用施加预变措施控制。利用专用桥面翻转胎架辅助焊接（见图3），翻转胎架设计液压翻转系统、压紧和定位装置等，通过转翻胎架调节焊缝角度，保证焊缝熔深；通过压紧装置和背肋的配合，施加预变形。

图3翻转胎架焊接桥面单元件

2.5挑臂部分现场组对技术

1）悬挑节段安装。悬挑节段安装直接与主箱梁连接，不另外设临时支架。吊装前在悬挑段和主梁上预设临时锚具。吊装至相应位置后用手拉葫芦将对应的锚具拉紧，在桥面上施焊码板固定悬挑段，码板的设置间距约2米。使用自动埋弧焊焊接桥面平焊缝，然后在专用平台上施焊悬挑段与主梁侧腹板上的焊缝，平台悬挂在主桥外侧，两侧相连可移动。安装人员在平台上焊缝（如图4）。

图4悬臂部分现场安装和焊接的工装

2）安装平台焊接制成，两侧对称悬挂于钢箱梁两侧，中间用型钢连接，平台上设万向轮，便于移动。

2.6安装支架的设置及吊装机具选择

临时支架采用钢管式格构柱的形式（见图5）。设计时要考虑支架基础、支架的强度，吊装时考虑吊机及吊装索具的选择等因素，以本工程自重94吨构件吊装为例：

图5格构式临时支架

2.6.1吊索选择

把每个分段简化为一刚体，因刚体吊点是对称布置，每一点受的自重为（94/4）25t计算，钢丝绳与水平夹角按60°考虑，由ΣFy=0，G=Ly=25×103×9.8=245×103N，则钢丝绳拉力L拉=Ly/sin60°=282.9×103N

1）钢丝绳选择。钢丝绳允许拉力[Fg]=ΔFg/K(6×37钢丝绳，取Δ=0.82，K=6)，钢丝绳破断拉力Fg=282.0×103×6÷0.82=2070KN。对于6×37钢丝绳，查表选用，公称抗拉强度为1850MPa、破断拉力2175kN，且