钢梁架设施工工艺技术方案

钢梁架设施工工艺技术方案
1 施工工艺流程
钢梁悬臂架设主要施工工艺有：施工便道及栈桥施工、钢梁拼装场硬化及龙门吊基础施工、龙门吊安装、墩旁塔吊基础施工及安装、临时墩基础及支架施工、墩顶布置、前3个节间钢梁安装、架梁吊机安装、边跨钢梁悬臂架设、施工监控、主跨钢梁悬臂架设、钢梁合龙、起落梁及支座安装。

主要施工工艺流程见图1。

图1 主要施工工艺流程图
2 边跨钢梁架设
边跨钢梁采用临时墩辅助半悬臂拼装架设，在39#～40#墩及41#～42#墩之间各设置6组临支墩，6组临时墩分别对应钢梁E1～E3（E33～E35）、E5～E6（E30～E31）和E8（E28）节点。

利用墩旁塔吊在1#～3#（10#～12#）临时墩上拼装架设E0～E3（E34～E36）三个节间钢梁。

然后利用塔吊在上弦杆上安装70t全回转架梁吊机，后续杆件全部采用塔吊提梁，运梁台车运至架设位置，采用架梁吊机悬臂架设。

每架设1个节间钢梁，对桥中线、标高、节间平面对角线差及杆件应力等进行测量，若有偏差，及时进行调整。

使用有限元软件Midas Civil对边跨钢梁架设进行了模拟计算，具体施工步骤和对应计算结果如下：
步骤一：
（1）按照墩顶布置要求，安装39#、42#墩的墩顶布置系统；按照设计位置，
在支座垫石上放置正式支座，不灌浆，不锁定支座，利用边墩支座的纵横向移动功能，释放温度产生的变形；为满足钢梁合龙工况在边墩落梁要求，在支座上放置钢垫块，抄垫高度为600mm；
（2）利用39#和42#墩旁塔吊在1#～3#（10#～12#）临时墩上架设E0～E3（E34～E36）三个节间钢梁；
（3）利用39#和42#塔吊安装1#和2#架梁吊机。

图2-1 施工步骤一示意图
施工步骤一各墩支反力见表2-1，最大支反力为2951kN，出现在1#/、12#临时墩；钢梁杆件应力情况见表2-2，最大拉应力为12.85MPa，最大压应力为23.81MPa，小于容许应力224MPa，强度和稳定性均满足要求。

表2-1 支反力表（单位：kN）
表2-2 杆件应力表（单位：MPa）
步骤二：
（1）在桥面上铺设运梁轨道，利用架梁吊机向主跨方向悬臂架设2个节间，钢梁到达4#（9#）临时墩。

图2-2 施工步骤二示意图
施工步骤二各墩支反力见表2-3，最大支反力为2499kN，出现在4#/9#墩；钢梁杆件应力情况见表2-4，最大拉应力为23.88MPa，最大压应力为36.06MPa，小于容许应力224MPa，强度和稳定性均满足要求。

表2-3 支反力表（单位：kN）
表2-4 杆件应力表（单位：MPa）
步骤三：
（1）在4#～5#（7#～8#）临时墩上安装E5～E6（E30～E31）节间；从该节间开始，钢梁桁高逐渐变大；变桁高处钢梁杆件的安装顺序为：安装下弦杆，同一节点处有两根竖腹杆或斜腹杆的，先安装下层竖腹杆和斜腹杆，再安装桁架式横梁，形成稳定结构框架后，再依次安装上层竖腹杆、斜腹杆、上弦杆，最后安装纵梁及上平联。

（2）重复以上安装步骤，直到钢梁到达6#（7#）临时墩。

图2-3 施工步骤三示意图
施工步骤三各墩支反力见表2-5，最大支反力为3093kN，出现在6#/7#墩；钢梁杆件应力情况见表2-6，最大拉应力为21.39MPa，最大压应力为385MPa，小于容许应力224MPa，强度和稳定性均满足要求。

表2-5 支反力表（单位：kN）
表2-6 杆件应力表（单位：MPa）
步骤四：
（1）钢梁架设至主墩前一个节间时，利用架梁吊机在40#、41#主墩进行墩顶布置，在支座垫石上放置正式支座，不灌浆，将主墩支座锁定，利用边墩的纵向活动支座释放温度变形；
（2）利用架梁吊机，先安装主墩支座上方节点E10、E26，再依次安装下弦杆E9E10（E26E27）、下层竖腹杆及斜腹杆、桁架式横梁、上层竖腹杆及斜腹杆、纵梁、上平联，完成边跨钢梁架设。

图2-4 施工步骤四示意图
施工步骤四各墩支反力见表2-7，最大支反力为4676kN，出现在6#/7#墩；钢梁杆件应力情况见表2-8，最大拉应力为205MPa，最大压应力为37.72MPa，小于容许应力224MPa，强度和稳定性均满足要求。

表2-7 支反力表（单位：kN）
表2-8 杆件应力表（单位：MPa）
3 主跨钢梁架设
主跨钢梁采用架梁吊机全悬臂拼装架设，最大悬臂长度112m，跨中不设置临时墩。

当主跨架设第8个节间前，需在钢梁边跨进行压重，使大悬臂工况抗倾覆能力满足要求。

主跨每架设1个节间钢梁，对全桥中线、高程、节间平面对角线差及构件应力等进行测量，若有偏差，及时进行调整。

使用有限元软件Midas Civil对边跨钢梁架设进行了模拟计算，具体施工步骤和对应计算结果如下：步骤一：
（1）当主跨架设完成2个节间后，利用竖向千斤顶将钢梁整体抬升，使临时墩钢垫块与钢梁脱空，拆除边跨1#～6#（7#～12#）临时墩。

图3-1 施工步骤一示意图
施工步骤一各墩支反力见表3-1，边墩支反力为6830kN，主墩最大支反力为15224kN；钢梁杆件应力情况见表3-2，最大拉应力为88MPa，最大压应力为100.7MPa，小于容许应力224MPa，强度和稳定性均满足要求。

表3-1 支反力表（单位：kN）
表3-2 杆件应力表（单位：MPa）
步骤二：
（1）主跨钢梁架设完成7个节间时，抗倾覆系数为1.8，大于规定值1.3；当架设完成8个节间后，抗倾覆系数为1.2，小于规定值1.3，需在边跨第一个节间进行压重150t，压重后抗倾覆系数为1.326，满足规范要求；压重采用预制道砟槽板（见图3-2），在边跨第一节间的纵梁上层叠4层（3.1t/m）；
图3-2 边跨压重示意图
（2）1#架梁吊机向主跨悬拼8个节间、2#架梁吊机向主跨中悬拼7个节间，进入合龙工况，1#架梁吊机退回至39#墩旁塔吊位置处，利用2#架梁吊机完成合龙口杆件安装。

图3-3 施工步骤二示意图
施工步骤二各墩支反力见表3-3，边墩最大支反力为3822kN，主墩最大支反力为32365kN；钢梁杆件应力情况见表3-4，最大拉应力为101.9MPa，最大压应力为102.6MPa，小于容许应力224MPa，强度和稳定性均满足要求。

表3-3 支反力表（单位：kN）
表3-4 杆件应力表（单位：MPa）
步骤三：
（1）钢梁合龙后，利用墩旁塔吊拆除1#和2#架梁吊机；
（2）进行全桥起落梁，调整钢梁线形，将各墩支座与钢梁连接，并进行灌浆；
（3）安装桥梁附属结构，拆除塔吊等临时设施。

图3-4 施工步骤三示意图
施工步骤二各墩支反力见表3-5，边墩最大支反力为2817kN，主墩最大支反力为26155kN；钢梁杆件应力情况见表3-6，最大拉应力为623MPa，最大压应力为76.02MPa，小于容许应力224MPa，强度和稳定性均满足要求。

表3-5 支反力表（单位：kN）
表3-6 杆件应力表（单位：MPa）
4 钢梁架设工艺
1、钢梁安装原则
（1）钢梁杆件安装顺序一般由下而上进行安装，先下平面，后立面，尽快形成闭合稳定的结构体系，先安装杆件不影响后杆件杆件。

临时墩上方平弦处钢梁杆件的安装顺序依次为安装下弦杆、横梁、下平联、纵梁、斜腹杆、竖腹杆、上弦杆、上平联，杆件安装顺序见图4-1。

（a）安装下弦杆（b）安装横梁
（c）安装下平联（d）安装纵梁。