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摘要：以苏州中环高新区段五标工程为背景，对大跨度曲线钢箱梁施工计算分析、吊装施工及施工过程中箱梁测量线形控制等进行了深入研究，可为类似工程施工提供经验参考。
关键词：钢箱梁；吊装施工；线形控制
1 工程概况
苏州中环快速路工程高新区段五标段钢箱梁位于G312和大同路交叉路口，上跨312国道，分为A匝道和F匝道，如图1-1所示。每个匝道均为三跨连续钢箱梁，跨径组合分别为48+58+35m和39.5+59+34.5m。全桥均布置在曲线上，桥梁中心线半径分别为101m 和180.5m，主墩墩顶设计高度最高达30.5m。钢箱梁横断面采用单箱双室，梁高2m，顶板宽14.5m，底板宽9.5m。顶板和底板均设置纵向U形加劲肋，腹板和横隔板设置板式加劲肋。
图1-1 桥梁整体布置图
2 施工计算分析
根据钢箱梁结构特点和现场场地条件，采用整体吊装施工方法进行施工。先吊装下层A匝道钢箱梁各块体，后吊装上层F匝道钢箱梁各块体。吊装各联匝道时，先吊装墩顶横梁节段，后吊装中间段各块体。在跨中下方的312国道车流量较大，且暂时不能中断交通，因此，先吊装两侧边跨钢箱梁块体，等312国道封闭交通后，再吊装中间跨钢箱梁块体。吊装中间跨钢箱梁块体时，在312国道上搭设临时支架，采用桥面满铺H型钢或工字钢作为临时支架基础，以分散支架对312国道桥面产生的应力。
由于本项目钢箱梁块大、体重，且吊装高度很高，为了确保钢箱梁吊装施工过程安全稳定、顺利合拢，采用大型有限元软Midas FEA V3.3.1建立三跨连续曲线钢箱梁三维实体模型和临时支架有限元模型，对钢箱梁吊装施工进行全过程数值仿真计算分析。
2.1 钢箱梁吊装施工模拟
依据三跨连续钢箱梁的施工流程示意图，数值计算基本完全模拟了钢箱梁吊装施工全过程，施工阶段模型如图2-1和2-2所示。
图2-1 施工过程数值计算模型
图2-2 钢管支架计算模型
2.2 计算结果
图2-3 钢箱梁竖向变形 图2-4 钢箱梁的Vonmises 应力云图
图2-5 支撑反力设计值
图2-6 钢箱梁局部梁段Vonmises 应力云图
图2-7 支架位移云图
经计算，各大节段钢箱梁的竖向变位、Vonmises 应力均满足规范要求；
钢管支架的最大竖向位移也满足规范要求。
2.3 吊耳、钢丝绳的选择与计算
根据最大最重构件吊装位置选择吊装吊耳和钢丝绳，本工程钢箱梁节段最大重量为45.2吨。每个吊装节段均在顶板上布置4个吊装吊耳，单个吊装节段重量为45.2t，考虑吊装安全因素，实际单个吊耳承受竖向力为：F=45.2*1.5/4=17t。因此，选用20～30t的D型标准吊耳。
吊装时采用4点吊装（4根钢丝绳相互独立），每根钢丝绳与吊装物体的水平吊装夹角需大于60o。
根据钢丝绳安全系数，取值8；吊装夹角为60度。
考虑钢丝绳受力不均匀系数，取值0.85，得到：
。
根据吊耳设计规范GB8918-2006，选择6*37系列钢丝绳，
3 主要施工技术
3.1 钢箱梁制造与运输
综合考虑构件工厂制作、运输、现场吊装等因素，本着尽可能将节段尺寸作大，减少高空拼接工作量等原则，对钢箱梁进行节段划分。为了安装简便，永久支墩顶节段按3m、4.8m和5m制造。以结构中心线为基准，在水平面内按水平投影线型径向划分，在竖直平面内，基准端按垂直于顶底板进行划分梁段，非基准端按施加预拱度后长度划分。分段接头处的所有纵向、横向构件的连接焊缝，留出200mm不焊，待现场拼装时再焊接。
钢箱梁分段制造完成后，通过80吨斯太尔平板车运输至工地。
3.2 钢箱梁吊装
钢箱梁运输至工地后，采用图3-1所示的中联QUY350履带吊进行吊装。
图3-1 中联QUY350履带吊
钢箱梁吊装采用四点起吊，吊耳由生产厂家在钢箱梁制造时焊接。吊装后的钢箱梁节段通过块头转动进行粗调整和千斤顶与与双向滑块组成的整体模块进行微调整，节段梁体固定后，再进行钢箱梁对接焊接。
（1）节段块体提升
钢箱梁节段运输至吊装位置，吊车就位后，根据每个块体的工况位置，将吊车扒杆变幅至实际安装姿态，为确保整个提升过程中的安全间隙，扒杆的变幅量不超过最不利工况时的设置。连接吊车吊钩与吊点，并调匀每个吊点的钢丝绳，使得每个吊点及每根钢丝绳受力基本均匀，然后开始缓慢提升。当块体脱离运梁车10cm左右时，持荷10分钟，对吊车、吊点等作一次全面检查，一切正常后进行连续提升。提升过程中跟踪块体提升状态，确保块体水平，保证吊装的安全。
（2）吊装就位与调整
块体吊装时，以桥梁中心线为基准进行钢箱梁的粗定位。粗定位时，吊装设备保持吊装状态，通过人员调节块体转动，将箱梁上标记的中心线基准线与桥位现场通过测量确立的桥位中心线进行对齐，粗定位精度要求达到40mm以内。
粗定位后采用千斤顶与双向滑块组成的整体模块进行微调。
采用4个螺旋千斤顶将钢箱梁微微顶起（约30mm），然后通过手拉葫芦移动千斤顶下部的双向滑块，以实现梁段的纵横向移动。竖向调整时，用螺旋千斤顶将钢箱梁顶起，通过调整钢墩的高度将梁段顶起或落下，每次约10～20mm，反复此过程，直至达到监控数据的要求。
（3）节段对接焊接
钢箱梁节段纵向线型和竖向线型调整后，按照腹板→顶板→底板的顺序进行对接缝的码平，然后再进行焊接。码平时宜先码平箱口刚性较大的拐角部位，然后固定中间，采用定位板和火焰矫正的方法进行局部调整，保证对接缝板面错位不大于1.0mm。
4 钢箱梁线型控制
为了控制钢箱梁线型，先测量确定支撑胎架的位置标高，然后在胎架上放置沙袋进行试压，消除空隙；根据设计桥面曲线确定钢箱梁节段安装的平面位置，根据设计预供度及竖曲线确定各个支撑点的高程，桥梁段安装到位后，对胎架的沉降进行监控，防止出现大的竖向位移；对接焊接过程中，对于桥段的平曲位置（主要是焊接收缩）进行监控，以便于及时调整焊接工艺；卸载时测量桥梁每个支点位置的卸载高度变化及各个控制点的标高变化。
为了消除温度对线型测量结果的影响，尽量选择温度变化小的时段进行测量。对钢箱梁高程起控制作用的工序测量，均选择在温度较均匀的凌晨进行。
5 结语
本文通过有限元数值计算和合理的施工方案，实现了高墩大跨度曲线钢箱梁整体施工安装，提出了曲线钢箱梁吊装施工线型控制技术，可为类似钢箱梁的施工安装提供参考。
参考文献
[1] 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.
[2] 钢结构设计规范GB50017-2003 [S].北京：人民交通出版社，2003.
[3] 公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000 [S].北京：人民交通出版社，2000.
[4] 高纪兵，朱浩.崇启大桥大节段钢箱梁施工技术研究[C].第十九届全国桥梁学术会议论文集.北京：人民交通出版社，2010：477-486.
[5] 杜广严.公路钢箱梁焊接变形控制技术研究[J].科技视界，2013，（11）：170-171.
[6] 贾建彬.高速公路跨线钢箱梁施工质量控制措施[J].交通标准化，2008，（6）：71-73.
关键词：钢箱梁；吊装施工；线形控制
1 工程概况
苏州中环快速路工程高新区段五标段钢箱梁位于G312和大同路交叉路口，上跨312国道，分为A匝道和F匝道，如图1-1所示。每个匝道均为三跨连续钢箱梁，跨径组合分别为48+58+35m和39.5+59+34.5m。全桥均布置在曲线上，桥梁中心线半径分别为101m 和180.5m，主墩墩顶设计高度最高达30.5m。钢箱梁横断面采用单箱双室，梁高2m，顶板宽14.5m，底板宽9.5m。顶板和底板均设置纵向U形加劲肋，腹板和横隔板设置板式加劲肋。
图1-1 桥梁整体布置图
2 施工计算分析
根据钢箱梁结构特点和现场场地条件，采用整体吊装施工方法进行施工。先吊装下层A匝道钢箱梁各块体，后吊装上层F匝道钢箱梁各块体。吊装各联匝道时，先吊装墩顶横梁节段，后吊装中间段各块体。在跨中下方的312国道车流量较大，且暂时不能中断交通，因此，先吊装两侧边跨钢箱梁块体，等312国道封闭交通后，再吊装中间跨钢箱梁块体。吊装中间跨钢箱梁块体时，在312国道上搭设临时支架，采用桥面满铺H型钢或工字钢作为临时支架基础，以分散支架对312国道桥面产生的应力。
由于本项目钢箱梁块大、体重，且吊装高度很高，为了确保钢箱梁吊装施工过程安全稳定、顺利合拢，采用大型有限元软Midas FEA V3.3.1建立三跨连续曲线钢箱梁三维实体模型和临时支架有限元模型，对钢箱梁吊装施工进行全过程数值仿真计算分析。
2.1 钢箱梁吊装施工模拟
依据三跨连续钢箱梁的施工流程示意图，数值计算基本完全模拟了钢箱梁吊装施工全过程，施工阶段模型如图2-1和2-2所示。
图2-1 施工过程数值计算模型
图2-2 钢管支架计算模型
2.2 计算结果
图2-3 钢箱梁竖向变形 图2-4 钢箱梁的Vonmises 应力云图
图2-5 支撑反力设计值
图2-6 钢箱梁局部梁段Vonmises 应力云图
图2-7 支架位移云图
经计算，各大节段钢箱梁的竖向变位、Vonmises 应力均满足规范要求；
钢管支架的最大竖向位移也满足规范要求。
2.3 吊耳、钢丝绳的选择与计算
根据最大最重构件吊装位置选择吊装吊耳和钢丝绳，本工程钢箱梁节段最大重量为45.2吨。每个吊装节段均在顶板上布置4个吊装吊耳，单个吊装节段重量为45.2t，考虑吊装安全因素，实际单个吊耳承受竖向力为：F=45.2*1.5/4=17t。因此，选用20～30t的D型标准吊耳。
吊装时采用4点吊装（4根钢丝绳相互独立），每根钢丝绳与吊装物体的水平吊装夹角需大于60o。
根据钢丝绳安全系数，取值8；吊装夹角为60度。
考虑钢丝绳受力不均匀系数，取值0.85，得到：
。
根据吊耳设计规范GB8918-2006，选择6*37系列钢丝绳，
3 主要施工技术
3.1 钢箱梁制造与运输
综合考虑构件工厂制作、运输、现场吊装等因素，本着尽可能将节段尺寸作大，减少高空拼接工作量等原则，对钢箱梁进行节段划分。为了安装简便，永久支墩顶节段按3m、4.8m和5m制造。以结构中心线为基准，在水平面内按水平投影线型径向划分，在竖直平面内，基准端按垂直于顶底板进行划分梁段，非基准端按施加预拱度后长度划分。分段接头处的所有纵向、横向构件的连接焊缝，留出200mm不焊，待现场拼装时再焊接。
钢箱梁分段制造完成后，通过80吨斯太尔平板车运输至工地。
3.2 钢箱梁吊装
钢箱梁运输至工地后，采用图3-1所示的中联QUY350履带吊进行吊装。
图3-1 中联QUY350履带吊
钢箱梁吊装采用四点起吊，吊耳由生产厂家在钢箱梁制造时焊接。吊装后的钢箱梁节段通过块头转动进行粗调整和千斤顶与与双向滑块组成的整体模块进行微调整，节段梁体固定后，再进行钢箱梁对接焊接。
（1）节段块体提升
钢箱梁节段运输至吊装位置，吊车就位后，根据每个块体的工况位置，将吊车扒杆变幅至实际安装姿态，为确保整个提升过程中的安全间隙，扒杆的变幅量不超过最不利工况时的设置。连接吊车吊钩与吊点，并调匀每个吊点的钢丝绳，使得每个吊点及每根钢丝绳受力基本均匀，然后开始缓慢提升。当块体脱离运梁车10cm左右时，持荷10分钟，对吊车、吊点等作一次全面检查，一切正常后进行连续提升。提升过程中跟踪块体提升状态，确保块体水平，保证吊装的安全。
（2）吊装就位与调整
块体吊装时，以桥梁中心线为基准进行钢箱梁的粗定位。粗定位时，吊装设备保持吊装状态，通过人员调节块体转动，将箱梁上标记的中心线基准线与桥位现场通过测量确立的桥位中心线进行对齐，粗定位精度要求达到40mm以内。
粗定位后采用千斤顶与双向滑块组成的整体模块进行微调。
采用4个螺旋千斤顶将钢箱梁微微顶起（约30mm），然后通过手拉葫芦移动千斤顶下部的双向滑块，以实现梁段的纵横向移动。竖向调整时，用螺旋千斤顶将钢箱梁顶起，通过调整钢墩的高度将梁段顶起或落下，每次约10～20mm，反复此过程，直至达到监控数据的要求。
（3）节段对接焊接
钢箱梁节段纵向线型和竖向线型调整后，按照腹板→顶板→底板的顺序进行对接缝的码平，然后再进行焊接。码平时宜先码平箱口刚性较大的拐角部位，然后固定中间，采用定位板和火焰矫正的方法进行局部调整，保证对接缝板面错位不大于1.0mm。
4 钢箱梁线型控制
为了控制钢箱梁线型，先测量确定支撑胎架的位置标高，然后在胎架上放置沙袋进行试压，消除空隙；根据设计桥面曲线确定钢箱梁节段安装的平面位置，根据设计预供度及竖曲线确定各个支撑点的高程，桥梁段安装到位后，对胎架的沉降进行监控，防止出现大的竖向位移；对接焊接过程中，对于桥段的平曲位置（主要是焊接收缩）进行监控，以便于及时调整焊接工艺；卸载时测量桥梁每个支点位置的卸载高度变化及各个控制点的标高变化。
为了消除温度对线型测量结果的影响，尽量选择温度变化小的时段进行测量。对钢箱梁高程起控制作用的工序测量，均选择在温度较均匀的凌晨进行。
5 结语
本文通过有限元数值计算和合理的施工方案，实现了高墩大跨度曲线钢箱梁整体施工安装，提出了曲线钢箱梁吊装施工线型控制技术，可为类似钢箱梁的施工安装提供参考。
参考文献
[1] 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.
[2] 钢结构设计规范GB50017-2003 [S].北京：人民交通出版社，2003.
[3] 公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000 [S].北京：人民交通出版社，2000.
[4] 高纪兵，朱浩.崇启大桥大节段钢箱梁施工技术研究[C].第十九届全国桥梁学术会议论文集.北京：人民交通出版社，2010：477-486.
[5] 杜广严.公路钢箱梁焊接变形控制技术研究[J].科技视界，2013，（11）：170-171.
[6] 贾建彬.高速公路跨线钢箱梁施工质量控制措施[J].交通标准化，2008，（6）：71-73.