钢箱梁施工中的吊装及测控技术
郜振宇 孙晓军
（江苏恒基路桥总公司，江苏 常州 213000 ）
摘要：常金线大桥全长510.48m，主桥为（60+120+30）m三跨钢箱梁斜拉桥。介绍了主桥
钢箱梁的安装方案、龙门吊的设计、主要的施工技术以及施工过程中的线形测量控制。
关键词：钢箱梁 龙门吊 吊装 线形 测量控制
LIFTING AND ERECTION AND SURVEYING CONTROL IN
STEEL BOX BEAM’S CONSTRCTION
Gao zhen-yu SUN Xiao-jun
（.Jiangsu Hengji Road & Bridge Engineering Co.,Ltd., Changzhou 21300 China）
Abstract: The whole length of Chang Jin Xian Bridge is 510.48 m. The main bridge of (120+ of
60+30) m is cable-stayed bridge with three across steel box beam. This paper presents the installation plan of steel box beam of the main bridge, design of gantry crane, main construction technology and line-shape surveying control during construction.
Keyword: steel box beam, gantry crane, lifting and erection, line-shape, surveying control
C30微膨胀混凝土作为配重以平衡主梁自1．工程概况
常金线大桥位于江苏省道340上，是重。主桥主梁（60+120+30米）均采用钢箱连接常州市区和金坛的主要道路，大桥全长梁，钢箱梁顶板宽37.5米，底板宽26.45米，510.48米，桥式布置为两侧引桥+主桥梁中心高2.2米，桥面横坡为2%双向坡。（60+120+30）米的钢箱梁。主桥桥面宽37.5大桥主跨为120米，跨越京杭大运河，西侧米，引桥桥面宽24米。大桥主桥桥式布置边跨为60米，跨越新312国道，东侧边跨见图1。主桥为独塔双索面无背索斜拉桥，30米，跨越常州市规划中的运北路。建成后塔、梁、墩连接，主塔与水平面的夹角为的常金线大桥雄伟壮丽，与新运河、新31257°，桥面以上的垂直高度为76米，并沿国道及其周围环境有机结合，将成为常州西横桥方向向内侧倾斜2°，斜长91米，主塔大门的一道重要景观桥梁。 为两个八边形截面的薄壁空心钢，塔内灌注
新312国道新312国道京杭运河运北路墩墩墩墩单位：米图1 东岱大桥主桥桥式布置图2．钢箱梁吊装方案
主桥钢箱梁采用工厂分段预制，将经过胎架上预拼装检验合格后的钢箱梁用运梁平车运至桥梁纵轴线的位置，龙门吊行至箱
梁节段处进行吊装就位。测量控制（施工控制）各接头位置对中，检查梁底各支点位置，反复调整箱梁节段的高程轴线至符合要求后松钩，完成全截面焊接。
三跨钢箱梁安装顺序为：先由边跨4#墩Z18向主墩5#墩安装，然后再由5#墩Z1﹑7#墩Z23同时向6#墩Z19安装，最后在6#墩完成合拢。全桥钢箱梁划分成4+5×9+22+12×9+2+3×9+2米24个梁段进行架
设安装，通过龙门吊将各个段梁安装到已搭设的支架上，钢箱梁安装临时支架搭设布置见图2，在钢梁主体安装结束后采用汽吊进行两侧翼板的安装。
墩墩墩单位：米墩图2：钢箱梁安装临时支架搭设布置示意图
3． 主要施工技术
3．1 龙门吊的设计
主梁安装采用桁架片拼装的自行式龙门吊进行安装，龙门吊采用标准贝雷片拼装而成，在钢筋混凝土基础铺设双轨道。
箱梁是由桥面顶板、底板、边纵腹板、中纵腹板、横隔板、锚固设施等组成，各板件单元在胎架上组装成箱梁节段。钢箱梁根据设计共分为24个梁段，各梁段按矩形制造，即梁段断面与盖板铅直。每个梁段划分为主梁和两侧翼板，Z0段也由于涉及到塔、梁、墩的固接而被划分为4小块。 3．1．1 箱梁节段的几何尺寸和自重
因考虑龙门吊的起吊能力受跨径的影响较大，而且根据现场的条件，故把钢箱梁安装采用龙门吊安装箱梁主体部分，在钢梁主体安装结束后再采用汽吊进行托架的安装。龙门吊起吊安装的最大箱梁主体节段平面尺寸为：9m×25.75m，高为2.2m- 1.93m，重量为112T。根据箱梁主体的构造形式，吊点在龙门方向的间距为14.4米，设置在横隔板与腹板交叉位置。
3．1．2 起吊能力与起吊位置、可操作性初步分析
①、现场起吊高度：桥面设计标高为14.483米跨中最高位置，原地面标高4.5米，
龙门吊起吊托架需在安装好的箱梁顶行走，
所以起吊高度约为13米，吊钩、钢丝绳与箱梁顶面的吊环三者连接垂直高度为1米，则龙门横梁底边至地面高度应大于14m。根据以上情况，龙门吊的高度采用5节贝雷片竖向拼接成15米，跨径采用11节贝雷片拼接成33米，上下弦杆加强。龙门吊立面侧面结构图见图3与图4 ②、起吊能力分析： 龙门基本荷载：
A﹑箱梁重量 112T
B﹑平车、滑轮及吊具重量 7T
C﹑横梁单排每米自重 q=0.38T/M 最不利受力状态:
Pc=Pd=112T/2+7T=63T
Ra=53.5T Rb=72.5T MPc=53.5×12=642 T.M MPd=72.5×7=507.5 T.M
Mqmax=4×0.38×332/8=207 T.M (按四排) Mqmax=5×0.38×332/8=258.6 T.M (按五排)
按4排贝雷片 :
Mmax=MPc+Mq=642+207=849 T.M 按5排贝雷片:
Mmax= MPc+Mq=642+258.6=900.6 T.M 由施工规范手册知：
单片贝雷片允许弯矩 M=95.8T.M 单片贝雷片截面模量 W0=3910cm3 弦杆截面积 A=27.48 cm2
单片贝雷片截面模量经弦杆上下加强后增加为W0=27.48×80×2=4396 cm3
即弦杆加强后桁架： W0加强=3910+4396=8306cm3 4396/3910=1.1 8306/3910=2.1
可以得出：
a、贝雷片上下加强后整体截面模量增加一倍，即为原贝雷片的截面模量的2倍，可以考虑为上下加强的贝雷片最大允许弯矩增加一倍。
b、充分考虑弦杆装配后的折减，2.1取1.8，故上下弦杆加强后贝雷片最大允许弯矩为：95.8×1.8=172.4 T.M
c、多排单层贝雷片的允许弯矩按单排乘以排数，取不均匀折减系数为0.7。
M允许=172.4×4×2×0.7=965.4 T.M＞Mmax=849 T.M （四排）
M允许=172.4×5×2×0.7=1206.8 T.M＞Mmax=900.6 T.M （五排）
横梁采用四排单层上下加强弦杆的贝雷片，K=965.4/849=1.137，满足要求。
单位：米图3：龙门吊侧面结构图3．2 吊点位置的设置
根据箱梁节段的划分，横向为一整体，采用四点吊法进行起吊，梁段主体的平面尺寸为25.75米×9米，吊点分别设置在箱体主体的横向两端，吊点设置于纵腹板与横隔板交错部位；钢箱梁吊点采用设置耳板形式：将耳板焊接在钢箱梁顶板上，吊点的刚度、承载力应满足起吊能力的要求。
四个吊点共计吊重为112T（箱梁主体），每吊点按N=28T计算；采用2厘米钢板坡
口焊接，则δ=0.02；σ取145Mpa
Lf=N/σ.δ=28×104/0.02×145×106=0.097m
安全系数采用2，则焊接长度L取20cm，并在钢板两侧各焊接一块90度夹角的加强钢板。
3．3 支架基础处理
根据全桥施工平面图，结合桥位地形、
钢梁运输方式、架设方法、使用的吊装机械等综合考虑。由于桥位位于河塘部位，所以在基础处理之前应先进行抽水，再进行清淤后回填5%灰土并且逐层压实；对整个吊装场地均应进行硬化处理，并进行临时支点位置的放样，对于临时支架支点部位，拟先采用推土机进行清表并初平，碾压，再上5％灰土40cm，压实度90％以上后，再在支点位置浇筑20cm混凝土，平面面积满足支撑点受力要求（8m2以上），混凝土基础高程必须提前由桥面设计高程推算好以便在现场测量控制。
3．4主梁支架的搭设
采用贝雷片搭设支架作为主梁的支撑点，纵桥向平行摆放，支架顶面铺放一层10cm*10cm的方木，每个梁段断面左右半幅各摆设两个砂筒作为支点，且砂筒顶面高程需要提前测量以随桥梁纵坡变化而变化，在
支点位置采用50T液压式千斤顶作为临时
调节设备，待高程轴线调节到位后砂筒将作为箱梁的临时支点。具体支架搭设布置示意图详见图2 3．5 主梁架设
主梁根据现有的架设条件，拟采用一台自行设计的龙门吊进行主桥箱梁的安装，钢箱梁采用少支架多支点支撑架设，先进行箱梁主体的架设后安装两侧翼板。由于受运输条件的限制，本工程拟采用现场制作拼装并经过胎架预拼装成型后由平车运至桥孔内，再由安装龙门起吊后运至设计位置架设于临时支架上，架设示意图见图4。预拼装时应已确定了相邻节段的相对位置，把两节段的相应临时连接件成对地安装在焊缝两侧，在高空吊装时只要将临时连接件准确定位，即可恢复到预拼装状态。
单位：米图4：龙门吊立面结构图及箱梁架设示意图
3．6 吊装的安全管理
龙门架设时应特别注意立柱的稳定性，架设后必须进行试吊后才能投入使用；对吊装过程中所需的所有机械辅助吊装设施需进行周期性的安全检测，对主要承重设备如钢丝绳、吊环、吊钩等机具每次吊装之前都要进行严格检查。
箱梁采用四点提升吊装的方法，为避免各吊点吊重和起吊速度不均匀，应慢速启动卷扬机，使各起重钢索逐渐受力，经反复调
整，使其受力均匀，以保持提升过程中梁段平稳。在梁段即将吊离地面时，应防止由于梁段位置偏移而产生的横摆，为此每个梁段吊装前应用经纬仪等测量仪器准确标定架设梁段的位置并进行吊具定位试验。通过定位调整后，再进行梁段起吊。
整个龙门吊起重安装过程中必须统一指挥、专人操作。
4．线形控制
本桥设计是先架桥后安装主塔张拉拉
索，且主桥位于半径R=4600m的竖曲线上，大桥成型后京杭运河、新312国道、规划运北路都将由桥下而过，因此主桥箱梁安装的线形控制将影响到大桥整体的美观；也直接影响到主塔斜拉索张拉后主桥结构各部位受力的合理性与稳定性，所以钢箱梁安装的线形控制就显的至关重要。 4．1 安装前测量准备
箱梁在架设前，对已经建成的墩台柱顶面中线、标高和每孔的跨径进行复测，在误差允许范围内方可进行架梁。同时应在桥墩、桥台上设置固定的水准点和导线点，以便随时测定或复查支承垫石标高和支座纵、横中心位置。水准点和导线点应设有保护设施，以防破坏。搭设支架时需对支架支点处的砂筒高程进行控制，保证梁体安装时高程的准确性。
4．2 测量控制技术 4．2．1 测量控制网布设
施工测量是钢箱梁吊装过程中关键技术，为了方便安装的测量监控，由于控制每梁段断面的中心线（即桥轴线），需要在两侧引桥中心线布设测量控制点，与原始的导线控制点形成一个控制网，作为钢箱梁吊装过程线形控制的观测点。
4．2．2 梁段预拼测量及观测点标记
为了确保钢箱梁加工及安装的精度，本桥钢箱梁出厂前采用胎架整体预拼，预拼完成经验收合格后，即可开始在梁段标记特征点，利用冲钉做4，5个点作为安装梁段时轴线的观测点，将点连成一直线即为该段箱梁前点附近的理论轴线。 4．2．3 钢箱梁安装测量控制
由于在架设梁段后基础和砂筒都存在
不均等的沉降，支架也存在着弹性变形，每梁段在正式安装之前都应在支架上无外力的情况下存放半天以上，从而抵消因上述因素而产生的沉降值。钢箱梁安装时用水准仪观测梁体两侧边缘筋板处，高程调整到位后，将经纬仪架在引桥布设好的中线控制点上，对准桥轴线后，倒镜观测梁段的轴线标记点，利用千斤顶微调到位。然后用几块马板暂时固定后，用全站仪对梁段中线点进行坐标放样来复核轴线。钢箱梁安装时环缝的焊接以及桥面上临时荷载都会对高程产生影响，因此，在安装时应该考虑该影响所带来的标高变化。
5．总结
（1）大桥施工过程中的钢箱梁吊装前，
龙门吊必须要进行低空试吊，确保其安全稳定；在进行梁段吊装时，要注意吊点的受力均匀，保证龙门的平衡；安装完成后，支架，支点处要均衡受力，马板完全马好后才可以松钩。 （2）本桥钢箱梁安装过程中高程控制已考虑各节段的相互影响和支点位置的沉降影响，均在设计值基础上加入了预抬高量，要处理好预抬高程后的梁段与设计高程的墩柱之间的衔接，从而保证合龙段、固接处的线形。
参考文献：
[1] 公路桥涵施工技术规范[S] JTJ041-2000
[2] 周水兴，金志展，邹毅松. 路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.
[3] 钢结构设计规范[S]GB50017-2003 北京：人民交通出版社.