第一市政 | 青岛西海岸中央商务区名人岛连岛路1号桥 钢箱梁板单

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本文主要介绍了名人岛连岛路1号桥钢箱梁现场组装的一种方法。通过对现场的胎架设计、板单元现场拼装顺序、焊接控制使受吊装条件限制的钢箱梁拼装成型，以达到设计要求。

作者简介

王永华

男，2005年毕业于青岛大学，高级工程师，二级注册建造师。现就职于青岛第一市政工程有限公司建筑安装工程分公司，主要从事钢结构相关工作。

仪润修

男，2014年毕业于重庆交通大学，助理工程师。现就职于青岛第一市政工程有限公司建筑安装工程分公司，主要从事钢结构相关工作。

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序论

钢箱梁由于具有强度高、自重轻、跨度大、施工速度快、抗震性能好、制造质量稳定，架设方便等突出优点而在大跨度桥梁中经常使用，像国内的江阴长江大桥、南京长江二桥和日本的多多罗大桥等均是采用了钢箱梁的形式。大跨度钢箱梁桥的制作一般分为板单元制造，箱梁段工厂组装，桥位吊装合龙三个阶段，鉴于青岛西海岸中央商务区名人岛连岛路1号桥现场运输、吊装条件等限制因素，箱梁节段运输和现场吊装均存在较大困难，因此采用了工厂及现场板单元制作，桥位处设置胎架，逐块进行板单元拼装的长线拼装施工工艺。

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名人岛连导路1号桥工程简介

青岛西海岸中央商务区名人岛连岛路1号桥位于青岛市西海岸中央商务区华山路上，是进出名人岛的主要通道，桥梁长度290米，桥面宽度为36米，双向6车道，为景观性桥梁。

主桥上部结构采用40+70+70+40等高度连续钢箱梁结构，引桥上部结构采用2×35m等高度连续钢箱梁结构，梁高3.0m，正交异性钢桥面板。 

本场地为海域，场地地貌类型海湾潮间带，连岛桥为海域近岸处，地形起伏较小，钻孔处海底标高：-2.5～-5.4m。桥梁南侧连接名人岛，北侧连接滨海大道。

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方案比较

3.1 钢箱梁吊装方案一（2600t船吊法）

（1）分段：本桥纵向分为4大段，其中75m段为2段，70m段为2段，每一段在横向宽度为36m，最重一段为1650t；

（2）在现场设置板单元加工场所2处，设置两台龙门吊，钢板运至现场进行预处理，然后进行顶板、底板、腹板等板单元制作，制作完成运至拼装胎架进行拼装；

（3）现场拼装：现场拼装场地选在名人岛侧距本桥桥台向东约200米处，制作简易吊装码头，同时在拼装现场搭设4个胎架，长度分别为75m，75m，70m，70m，宽度统一为36m。在胎架上进行梁段拼装，拼装完成后滑移至码头，采用2600t船吊吊至桥面平台处进行合龙。

（4）吊装顺序：吊装顺序为主桥南侧75m段→主桥北侧75m段→主桥中间70m段→引桥35m×2=70m段。

3.2 连岛路钢箱梁方案二（现场支架施工）

（1）在加工厂内进行顶板、底板、腹板等板单元除锈、防腐、切割、拼装、焊接等板单元制作；

（2）在设计桥位搭设拼装胎架，在钢便桥上假设龙门吊

（3）从加工场地将加工完的板单元运至设计桥位上进行拼装、焊接等施工。

3.3 连岛路钢箱梁方案三（顶推法）

（1）分段：本桥纵向分为8大段，其中35m段为6段，40m段为2段，最重一小段为840t；

（2）板单元加工场地选在名人岛侧距本桥桥台向东约200米处，设置板单元加工场所2处，设置两台龙门吊，钢板运至现场进行预处理，然后进行顶板、底板、腹板等板单元制作，制作完成运至拼装胎架进行拼装；

（3）现场拼装：拼装现场选在名人岛侧桥台处，搭设4个拼装胎架，每个胎架宽为36m，长35米、35米、40米、40米。在胎架上进行梁段拼装，拼装完后采用滑道滑至顶推平台处进行合拢、顶推。

（4）顶推平台设置根据全桥总体施工安排及设计要求，钢箱梁顶推施工采用一端由大里程向小里程方向顶推（由岛侧向岸侧顶推），顶推跨度35-40米，顶推平台设于名人岛侧，钢箱梁顶推平台为沿顺桥向设置的4排钢管立柱，横向采用H型钢连接，纵桥向采用H型钢和角钢连接搭设顶推平台。钢箱梁运至工地现场名人岛附近，由汽车吊机起吊至钢箱梁顶推平台上进行组装、焊接和顶推。

（5）顶推临时墩设置：根据钢箱梁顶推施工跨径。共设2个顶推临时墩，最大顶推跨度为40米。每个临时墩由3个4管格构柱组成，格构柱之间采用H型钢连接，使成整体受力。

（6）顶推滑道横向布置：钢箱梁顶推时采用2条滑道，滑道位置设在的内侧第二块纵腹板下方位置，两滑道中心距离为16米。顶推平台及临时墩横桥向中心位置根据滑道位置进行布置。

（7）钢导梁设置：钢导梁设计长度为15米，采用工字钢焊接制成。导梁采用箱形断面设计，导梁与钢箱梁端部及导梁节段之间均采用螺栓连接，其中底板螺栓受拉，采用高强螺栓，其他部位螺栓为普通螺栓，按受剪控制设计。施工时所有螺栓均应拧紧，保证共同受力。

经过上述三种方案的比较，船吊法受施工海域水深及面积的限制无法进行，顶推法受桥梁设计线性的限制无法实现，采用现场支架拼装法，不但能满足施工要求且节省了大型运输、吊装机械的费用。

 

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现场支架设计

4.1 支架体系的选择

根据板单元情况、钢箱梁的结构形式、所处的海域情况对现场板单元拼装胎架进行了设计对比，胎架设计应牢固可靠、施工简便，同时应在满足要求的前提下降低钢材使用量，提高经济效益。通过对贝雷支撑体系和钢管柱支撑系统进行了对比分析，选用钢管柱支撑系统不仅能满足要求且施工简便、用钢量少。

4.2 支架的布置

本工程钢箱梁分为主桥和引桥两部分，箱型结构形式相同，因此本工程主桥、引桥的支架体系均相同。立柱均采用￠529x8的螺旋管，纵横向间距均为6米，采用振动打桩机插打到海底；管柱顶纵向采用I40a工字钢作为重力分配梁，在横向采用I36a工字钢作为横梁，横梁间距按横隔板间距进行布置，在横梁上设置站板控制成桥线性；钢管柱间采用C28a槽钢做系杆和剪刀撑进行加固，对支架体系进行受力计算，以确保支撑体系安全可靠。支架布置见下图：

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板单元现场桥位焊接

5.1吊装设备

本工程下部结构施工时在桥梁两侧各搭设一座钢便桥，桥宽7.6米。钢箱梁板单元的吊装采用20吨行走式龙门吊进行，龙门吊轨道设置于钢便桥两侧。龙门吊具有作业灵活、视野开阔的优点，运输车辆通过钢便桥可直接将板单元运至拼装位置。

根据工期需要，共配置4台龙门吊，4个作业面同时进行拼装作业；根据钢箱梁宽度、箱型高度、板单元高度，确定龙门吊跨度50米，起吊高度12米。具体布置如下图：

5.2吊装顺序

全桥共分为二个梁段，引桥一段，主桥一段。引桥梁段包含6个支座垫板，梁段宽为36米，长为70米，重约1360吨，主桥梁段包含10个支座垫板，梁段宽为36米，长为220米，重约4700吨。引桥梁段由P1墩为中心向两侧对称进行制作。主桥梁段由P4墩为中心向两侧对称进行制作；

由于受现场施工条件的限制，板单元拼装制造厂房设置在桥位处，在设计桥位搭设组装胎架，板单元组焊和拼装在胎架上一次完成。组装采用“正装法”，以胎架为外胎，以横隔板为内胎，各板单元按纵、横基线就位，辅以加固设施以确保精度和安全。板单元组装按照底板→横隔板→腹板→顶板的顺序，实现立体阶梯形推进方式逐段组装与焊接。

利用桥位两侧的龙门吊，将加工厂区制造的板单元吊装就位进行组装。

具体流程如下所示：

第一步：将中间一块底板单元和两边侧底板单元置于胎架上作为基准单元，使其横、纵基线在无日照影响的条件下与胎架上的基线精确对正，将其固定。然后从中间向两边依次组焊两侧底板板块，组装时应按设计宽度精确预留焊接收缩量。

第二步：组焊隔板及中腹板，以底板的横、纵基线为基准，先组装中腹板西侧的横隔板，架设临时斜撑进行固定；然后组装中腹板（中腹板制作时焊接西侧纵向加劲肋，东侧加劲肋不焊接），组装中腹板东侧横隔板，横隔板设置定位基准线，与底板定位基准线定位后插入中腹板东侧纵向加劲肋，并进行焊接，然后焊接其对接焊缝及与底板的焊缝，再焊接横隔板与中腹板间焊缝。组装定位时，以基准线确定横隔板及中腹板的位置，并用经纬仪检查各边块横隔板的端部角度和直线度，合格后进行定位焊。

第三步：依次安装中腹板和隔板，采取控制措施防止隔板变形，同时确保隔板在同一直线上

第四步：安装顶板单元先将中间一块顶板单元置于中腹板上，使其横、纵基线与中腹板及横隔板对正，将其固定。然后依次对称组焊两侧顶板板块，组装时应按设计宽度精确预留焊接收缩量。施焊纵向对接焊缝后施焊横向对接焊缝。利用工艺托板控制顶板的标高，并用水准仪监控箱体高度。

第五步：安装侧腹板，并按要求完成一段箱梁的拼装焊接。

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板单元拼装注意事项

（1）钢箱梁钢板厚度较大，熔透焊缝和坡口焊缝较多，所产生的焊接变形和残余应力较大，桥面拼装时板单元应固定牢固，防止变形。

（2）横隔板设计为整体式，下部直接插入底板加劲肋，因此拼装时应严格安装板单元的拼装顺序进行；

（3）钢箱梁设有预拱度，整体组装时的线型控制是保证成桥线型的关键，因此现场测量定位是整体拼装的关键。支架体系采用钢管桩插打到海底岩层，抗压能力强。为防止焊接引起的翘曲变形破坏支架体系，拼装时对支架系统应勤量测。

（4）由于拼装的钢箱梁板单元长，构件容易受到温度影响，从而造成旁弯、伸缩，为了克服此类问题，施工时，在胎架上作出永久的中心线及拼装系统线，测量时统一在每天早上6点以前（冬天可在早上7点前）进行测量，白天施工时，只要按照胎架系统线进行拼装，不再进行线型测量，仅测量相应的高程即可。

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结束语

在大跨度钢箱梁施工工艺确定的过程中，要充分考虑施工现场的地形地貌、运输、吊装等多方面因素，在满足设计要求和工程可行性的前提下，尽可能的使工程质量最优，效益最大化，本工程采用工厂及现场板单元制作，桥位处设置胎架，逐块进行板单元拼装的长线拼装施工工艺，无需大型吊装设备，克服了现场运输条件的限制，降低了施工难度，为工程顺利进行奠定了一个坚实的基础，同时对于一些复杂地形条件下的大跨度钢箱梁施工具有一定的借鉴意义。

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