钢箱梁分段吊装施工关键问题及变形监测

徐小怀

摘 要：钢箱梁具有施工速度快、结构强度和钢度高、线型美观和维修成本低等优点，在市政工程建设中得到了广泛应用。文章主要总结分析了钢箱梁分段、吊装施工中的控制要点，以满足工程的精度、安全性和稳定性的要求。钢箱梁的分段吊装法对跨度相对大的一些桥梁来说具有较良好的实效性，然而在施工期间需重点思考开口钢箱梁产生扭转时该怎样实施加固，以保证桥梁建筑的整体质量，同时实施具体的施工操作。除此之外，对于完成施工的桥梁所产生的变形情况也不会忽略，所以必须要选择与桥梁建筑本身特点相适的测量方法，并进行有效的测量。

关键词：钢箱梁;分段吊装;施工关键;变形监测

1 钢箱梁在进行分段吊装过程中所面对的关键性问题

1.1 开口箱梁扭转

钢箱梁开口是钢箱梁施工中十分常见的问题，一旦出现开口问题，钢箱梁结构的抗扭刚度将会大大降低，如果得不到适当的处理，可能会导致极大的扭转变形问题的发生，桥梁结构的承重能力也会大大降低，进而影响桥梁结构的使用寿命。施工时，需要多加考虑，可以将杆件的长度、断面高度以及断面厚度相差较大的弹性杆件作为薄壁杆件。断面杆件的状态也会影响箱梁开口的情况，如果断面杆件形状为非封闭形状，那么很容易出现开口断面问题，这类问题的发生也会使得杆件容易发生扭转。所以，在实际施工中， 工作人员必须严格做好设计和计算，避免断面开口问题的发生。

1.2 开口箱梁加固

对箱梁结构进行精密的计算，判断其是否存在开口或者扭转的风险，评估其对整个桥梁项目的影响。如果钢箱梁结构存在扭转风险，必须采取有效的加固措施对其进行加固，避免其对整个桥梁结构产生影响。经常应用到的加固方法主要有两种。①钢板式加固法。对钢箱梁进行检查，如果结构存在开口问题，立即采取焊接施工技术对其进行处理，避免扭转问题的发生，进一步提高钢箱梁的抗扭转刚度。②桁架式加固法。对钢箱梁结构进行检查， 如果存在开口问题，可以应用桁架式加固法进行加固和处理，进一步提升钢箱梁结构的临时加固效果。不同的加固施工方法，具有不同的特点和优劣势。比如钢板式加固法的应用可以明显提升钢箱梁的刚性，保障加固效果。

2 钢箱梁分段吊装的施工方法

2.1 钢箱梁制造

钢箱梁制作中需要应用到的原材料有Q345C钢材、直径为20mm的圆柱头焊钉和直径为15mm的圆柱头焊钉。制作材料准备就绪后，可以进行钢箱梁的制作，这里需要注意，采购部门在采购钢材时，应尽可能采购大规格钢材，以便减少拼装操作。焊接操作在坡口角的位置完成，U型加劲肋与顶板之间的间隙的宽度应≤0.5mm，以进一步提高结构的抗疲劳性能，焊缝结构端需要充分地打磨匀顺。钢箱梁分段首要原则：在受力较小处。通过计算机受力模拟，同设计沟通，并经设计验算分析、确认、同意。箱梁受力示意图如图1所示。

2.2 施工安排

施工总体流程：场地平整、硬化→施工便道、支架基础施工→安装支架架设→支座、支架复核→分块运输→吊车就位→试吊→起吊安装→复测、固定→节段焊接→焊缝检测→桥位补涂→钢桥梁主体结构验收装→支架拆除→ 桥面铺装施工。在施工前，对从钢梁制造公司到桥位安装现场运输路线进行考察，经过专人反复核实道路情况及其沿线的收费站、路桥、涵洞、电线电缆等的高度、宽度，确定该工程钢箱梁运输块段的最大尺寸和重量。钢箱梁按照既定、规划、审批交通路线运输到场，经现场复核合格后，方可进行起吊、安装，按设计要求，用千斤顶进行微调整，符合设计图纸要求线形后， 及时进行现场焊接。按照JD1→JD3→JD2→JD5→JD4顺序吊装。

2.3 支架位置

结构临时支撑体系是保证钢箱梁线形及结构安全的重要措施，在施工前必须对其编制专项施工方案，并进行专项设计验算，在施工期间要加强沉降监测，严控不均匀沉降。经实地勘察放样后，支架位置位于三环主车道上，支架立柱4根位于桥台内侧，4根立柱位于高架桥上方;福州机场高速左、右幅中央分隔绿化带有0.6m宽;下面两幅预应力混凝土T型梁中心间距2.75m，预应力混凝土T型梁中心间距2m，梁宽0.75m，因此支架立柱间距采用6.75m，立于桥梁主结构上方。

2.4 焊接控制要点

（1）梁段吊装就位后，梁段微调完成报总包单位检验确认再经监理检验验收合格后，现场分段进行焊接。焊接顺序同架设顺序，钢箱梁段与钢箱梁段之间的焊接;先焊纵缝、后焊接环缝，最后焊接嵌补段等预留焊缝。焊接必须严格按照既定流程，采取合理的焊接顺序及保证措施，减少焊接变形。（2）特别注意现场安装焊接环境，当焊接环境出现下列任一情况时，需采取有效防范措施，否则禁止施焊。①气体保护焊风速大于2m/s时，必须采用防风棚、防风罩等措施。②相对湿度大于80%时，采用火焰加热法将工件表面的水分去除。③雨天采用搭建防雨棚保证施焊时不受风雨的影响，否则应停工。④焊件温度低于5℃时，缝口两侧100mm范围内按照要求烘烤加温。

3 钢箱梁分段吊装施工变形监测

3.1 人工测量法

主要利用机械仪表以及光学仪器进行测量检查。其中机械仪表测量就是通过千分表或者百分表等机械仪表进行桥梁的变形监测分析。例如，通过机械传动装置实现对桥梁负荷状态之下进行扰度、相对位移以及裂缝等变形状况的分析，此种测量方式相对较为简单便捷，且各项设备也可以重复性的应用。光学测量法就是通过一些具有光学原理的仪器设备进行变形状况测量分析，较常应用的主要就是水准仪测量法。在测量中通过在桥梁稳固位置布置水准仪，利用光学原理进行桥梁加载前以及加载之后高程差的自动识别分析，进而计算分析桥梁的变形值。

3.2 自动测量

首先，GPS测量是新时代下先进的卫星导航和定位系统，其具有全天候、连续性、全球性及精密性的导航和定位功能，同时还存在良好的抗扰性与保密性。最近几年使用GPS技术的应用比较频繁。GPS測量原理是将一台接收机装置在参考点处，另一台接收机安装在桥梁结构变形机率大的位置处， 两台接收机统一工作并对多个卫星进行观测，由此得到变形点发生机率大的空间位置。GPS测量特点主要体现在，测量准确度低、测量范围大、空间绝对基准、测量点和基准点间跨度不限。所以GPS测量法较适合应用在变形相对较大的大跨度桥梁变形测量。其次，激光图像测量法。该方法的工作原理是可通过激光所具备的方向性。先把激光器安装于桥梁建筑的被测点处，如此激光器便会随桥梁变形自动变化，激光器所射出的激光照射到固定光电接收器中，光斑中心在此情况下也会形成等量变化。所以，仅需测量光斑所在中心位置处的变化便能够获得桥梁结构的变形情况。

参考文献：

[1] 王中海.钢箱梁分段吊装施工关键问题及变形监测[J].工程技术研究，2020， （2）：77-78.

[2] 林竹庭.钢箱梁分段吊装施工关键问题及变形监测的分析[J].工程技术研究，2018，（3）：102-103.