摘要：城市立交工程与铁路交叉时，钢结构因其自重小、跨度大、安装快速等特点被设计广泛采纳，相应的钢结构施工技术日趋完善，而大型钢结构吊装施工技术在跨铁路施工中因其对铁路运营影响小、安全有保障等特点被广泛运用。
关键词：曲线大跨度钢结构；跨铁路；大型吊装
一、背景
某一般互通式立交，其匝道桥采用钢箱梁跨越铁路兰新线。钢箱梁为半径R-190m的曲线梁、轴线长度45.9m、重量160t。
二、方案
1.钢结构厂内加工制作
（1）焊接工艺评定。首先根据本工程的特点，进行了焊接工艺评定、确定加工方案。焊接工艺评定结束后，认真整理了焊接工艺评定试验阶段性报告及最终报告，焊接工艺评定报告连同焊接工艺评定指导书、评定记录、评定试样检验结果等文件上报咨询监理工程师和业主审查、组织评审和批准。工艺评定报告按规定程序批准后，焊接工程师根据焊接工艺评定试验报告编写各种接头的焊接工艺规程。在生产过程中如发现某焊接工艺产生不稳定，或低于质量要求时立即中止使用，并及时研究改进工艺。
（2）单元块加工。厂内制作时，先对复验合格的钢板进行滚平，并按施工图纸进行零件下料、矫正、坡口加工，然后进行部件组装、焊接、焊缝检查、修整，完成顶板板块、底板板块、腹板板块、横隔板单元、加劲板单元等单元件的制作，制作完成后运至块体组装区域参加单元块组装。
（3）单元块组装。单元块组装时采用正装，首先在组装平台上放置底板板块（提前给底板单元一定的反变形量），划线组装横隔板单元，依次定位腹板板块，腹板与底板处的熔透焊缝及其它主角焊缝焊接完成后对块体进行加强，然后进行块体整体翻身，组焊隔板、腹板与顶板板块。块体制作完成后在修整平台上进行修整。检验合格后运往钢结构车间北跨参与总体预拼装，并调整好线型，实施接口的匹配、嵌补段量配、组装定位匹配件。预拼装结束后，保留一个节段参加下次匹配预拼装，其余梁段运至涂装厂房进行除锈、涂装，涂装结束后按架设顺序采用汽车运输运往桥位存梁现场。
2.钢结构现场组拼、吊装
钢结构在工厂内加工、焊缝检验及试拼装完成按照计划由汽运运至施工现场，在现场完成节段拼装及安装架设。现场拼接及架设工序如下：
地基处理-节段拼装、焊接及检测-焊缝检测-涂油漆-吊点设置，吊具、大型吊装设备进场-试吊、跨线吊装-横隔板焊接、检验、补涂油漆
（1）地基处理。地基处理的荷载计算考虑大型设备自重（含配重）、钢结构自重及偏载受力特点，计算地基承载力值，从而确定地基处理方案。本工程综合考虑钢盖梁及钢箱梁吊装的需要，选取400t履带吊施工，根据计算结果及土层情况确定换填砂卵石及浇筑混凝土垫层的方案对地基进行处理。
（2）节段拼装、焊接。按每节段构件的受力点设置工字钢胎架，胎架高度按照地面标高、钢梁挠度及预拱度值综合设定，现场利用千斤顶、滚杠等移梁工具对梁段微调移位对线。现场焊接采用二氧化碳保护焊，根据先期通过评定的焊接工艺，按先中间后两边的顺序施焊，形成一跨整体。
（3）焊缝检测。焊接完成后，进行焊缝外观检验及无损探伤检测。通过外观检测，保证所有焊缝无裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等缺陷；无损探伤检测在焊缝施焊24小时后经外观检验合格方可进行。超声波探伤判断为裂纹、未熔合、未焊透（对接焊缝）等危害性缺陷者，判断为不合格。焊缝的射线照相质量等级为B级，焊缝内部质量Ⅱ级。本工程焊缝经检测后均合格。
（4）补涂油漆。节段拼装、焊缝检测合格后，根据涂装体系要求先对拼装焊接区域进行喷砂除锈、涂装油漆处理，然后对整跨箱梁再补涂面漆，保持色差一致。
（5）吊点设置，吊具、大型吊装设备进场。
本工程钢箱梁在半径为190m的圆曲线上，为克服曲线梁吊装中因重心难以控制、防止出现扭转倾覆的情况发生，本次吊装采用吊具梁过渡的方式吊装，吊点位置、吊具梁及钢丝绳受力是检算和评估的重点。为深入分析钢箱梁吊装施工时的各个构件的受力行为，本次采用有限元分析软件MIDAS建立由梁、索单元组成的三维空间有限元模型，取最重一跨的外侧槽型梁（重约82.5t）进行建模，对该工况下钢丝绳及结构受力进行分析。工况模型及吊绳受力图如图3、图4。经计算分析，吊具梁在竖向、横向均存在受弯情况，最大拉应力、最大压应力均低于规范容许值满足规范要求，钢丝绳受力满足要求。
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图4吊绳受力图
按照方案采用的钢丝绳标准采购钢丝绳，根据计算长度配置钢丝绳，现场吊装时吊具梁与箱梁内外侧不等长钢丝绳的配置是本方案是否能顺利实施的又一关键要点，在本工程中，钢丝绳经现场量测、后期试吊等过程最终达到受力平衡的状态。钢丝绳与吊具梁、吊具梁与钢箱梁间设置的吊耳及吊具梁焊接完成并检测合格后进行装配。
本工程采用400t履带吊进行吊装，根据构件重量及吊车站位确定其最大作业半径及吊装时的最大臂长，选择合理工况组合。本次吊装均用超起主臂工况，54m主臂长度，最大作业半径为28m，起吊能力满足需求，且安全储备充足。
（6）试吊、跨线吊装。
试吊是正式吊装前重要的步骤，是检验钢丝绳长度配置是否适宜、吊具梁平衡掌握情况最直接的方式，也是检验起重机操作性能的最后一环。试吊采用的方法是吊起箱梁2m高度、小幅度向外侧转动主臂，观察试吊过程中吊车及构件各项操作性能是否稳定，经过试吊环节，在试吊过程中箱体平稳、钢丝绳长度配置适宜。
跨铁路吊装需在封锁点内进行。在封锁点施工命令下达后，首先将梁体吊起，缓慢转动履带吊大臂，缆风绳配合转向，将箱体平稳放在桥墩盖梁/立柱上，经现场测量，用千斤顶和斜铁、垫铁做准确调整、固定连接加焊，待箱体稳定后摘除钢丝绳、卸钩。因钢箱梁为曲线梁，梁体落于支座上、横隔板未焊接为整体时后可能会出现向外侧翻的现象，本工程采用在钢梁曲线外侧盖梁顶上用H型钢进行临时加固，型钢由翼缘板处斜撑在盖梁上，待横隔板焊接完成后拆除型钢支撑，完成受力转换，确保过程安全。
三、结论
钢结构在市政工程上已广泛应用，相应的大型设备一次吊装技术因其现场作业时间短、对周边环境影响小、安全质量可控等特点也受到广泛应用，在跨铁路施工中优势明显，能最大限度的减少对运营的影响，同时施工过程质量和安全又能得到有效保障，是一种适用性极佳的施工技术，尤其是本方案克服了小半径大跨度曲线梁的吊装技术，该技术应用前景较好。
论文作者:张启忠
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/12
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