西安后圍寨立交b、c匝道橋鋼箱梁設計

1匝道橋結構西安后圍寨交叉口b和c曲線橋有一個單梁鋼箱梁，其結構為等截面上的單箱多室的全焊接鋼箱梁，四跨一鏈的連續結構。梁高為1.8m,兩側翼緣板寬各1.5m,中間為1.25m等寬四個箱室,梁頂寬8m,梁底寬5m。B匝道橋5號墩～9號墩段為鋼箱梁,全長146m,跨徑布置為30m+50m+40m+26m,位于反向平面曲線上,曲線半徑分別為90m及193.844m,同時位于半徑R=1600m的豎曲線上,并且橋面有單向橫坡。C匝道橋4號～8號墩段為鋼箱梁,全長150m,跨徑布置為30m+45m+45m+30m,位于反向平面曲線上,曲線半徑分別為80m及146.359m,同時位于半徑R=2000m的豎曲線上,橋面有單向橫坡。B匝道橋鋼箱梁總長146m,箱梁總質量897.94t,護欄83.94t;C匝道橋鋼箱梁總長150m,箱梁總質量931.87t,護欄質量85.26t。B匝道橋鋼箱梁橫跨三橋新街,C匝道橋橫跨西蘭路,兩匝道橋下車流量均很大,施工干擾大,但運輸車輛可直達橋位處,施工用電可就近接入已有的電網,鋼梁段下部結構及相連兩端的現澆混凝土箱梁已施工完畢。鋼箱梁底距原地面的高度為4.5～5.8m。2施工方案和技術支持2.1橋向、鋼箱梁縱橋向B、C匝道橋鋼箱梁材質為16Mnq,均為單箱三室全焊接結構,結構焊縫多。為控制箱體結構焊接變形,保證產品整體質量,特別是腹板與頂(底)板主要焊縫的焊接質量,加快制造進度,采用工廠制造與工地制造相結合的制作模式,即在工廠加工成可運輸的塊單元并進行預拼裝,在工地組裝并焊接相關的對接焊縫。鋼箱梁橫橋向:根據有利于方便鋼箱梁梁塊運輸及現場吊裝架設,鋼箱梁每個段劃分為3塊,從左向右依次編為a、b、c塊,其中間塊輪廓尺寸為1.8m×2.074m×L,除橫梁和端封板外質量20～30t,邊塊輪廓尺寸為1.8m×3.378m×L,除橫梁和端封板外質量30～41t。鋼箱梁縱橋向:根據適應橋位孔跨、鋼梁受力結構(鋼梁縱向對接焊縫宜設置在彎矩較小的部位)及適應現場吊裝架設要求,B匝道鋼箱梁縱橋向劃分為9段,長度分別為18.722,17.976,12.000,12.524,12.000,17.976,19.024,17.976,17.722m;C匝鋼箱梁縱橋向劃分為9段,分別為1號～9號,長度分別為18.722,17.976,11.999,18.025,16.476,18.025,11.999,17.976,18.722m。根據鋼結構施工規范要求,鋼箱梁分塊中上頂板及下底板的對接焊縫錯開,墩頂橫梁單獨組裝,端封板不切開,在現場整體組裝,鋼箱梁橫向分塊如圖1所示。2.2阿德爾斯特的結構2.2.1橫向分段設置(1)先架設C匝道,后架設B匝道。(2)各匝道的鋼箱梁縱向各分為9段,依次編號為1號～9號段,橫向分3塊。架設時縱向分段依次架設,架設順序為1號、2號、3號、4號、5號、6號、7號、9號、8號。橫向架設順序為b、a、c,即先中間后兩邊。2.2.2鋪設龍門吊走行軌道下部結構檢驗→支架處地基處理→搭設臨時支架及工作平臺→鋪設龍門吊走行軌道→安裝龍門吊→依次吊裝→在臨時支架上對位、焊接→梁端錨固→配重區混凝土施工→落梁、體系轉換→安裝護欄→鋼箱梁混凝土橋面鋪裝→工地涂裝2.2.3臨時框架和龍門吊(1)臨時支墩搭設臨時支架工作平臺分兩種,一種是1號段及9號段塊與塊之間橫向連接時使用,臨時支架頂略高于相鄰設計混凝土現澆箱梁頂面,靠近伸縮縫端在墩頂碼枕木垛作為臨時支撐,另一端采用鋼模板臨時支墩支撐,高度不足時用枕木調整。臨時支墩下地基承載力不小于300kPa,并杜絕出現不均勻沉降現象,以免臨時支墩傾倒;除1號段及9號段外,其余支架全部采用碗扣式腳手架間隔搭設,支架搭設在鋼箱梁段與段之間連接處。立桿縱向8排,橫向11排。立桿縱向以鋼箱梁底板橫向對接焊縫對稱布置,橫向以鋼箱梁橋梁中心線對稱布置。立桿縱橫向間距及橫桿步距均為60cm,每4排用剪刀撐進行加固。支架底托置于15cm×20cm的油枕上,地基用30cm厚灰土處理,支架上面用頂托調整高度,頂托上先放15cm×15cm的橫向方木,然后放15cm×15cm的縱橋向方木?？v向方木在鋼箱梁橫向對接焊縫處斷開,以方便焊接施工為宜,支架搭設如圖2所示。(2)軌道軌道設計鋼箱梁吊裝、對位采用跨墩門式龍門吊來完成,該龍門吊凈跨為18m,凈高10.5m,額定起重量設計為單機400kN。龍門吊走行軌道為雙側單軌,鋼軌采用43kg/m標準鋼軌。鋼軌底鋪設15cm×20cm油枕,油枕長80cm,間距50cm。龍門吊走行軌道地基采用2∶8灰土處理,厚度40cm,處理寬度1m,其壓實度≥93%,承載力要求大于300kPa。吊裝作業時,必須保證龍門吊的4個輪同時受力,走行軌要支穩,避免吊裝過程中移動。2.2.4連接和安裝系統(1)鋼箱梁的安裝①搭設支架支架搭設時,采用全站儀放出臨時支墩及鋼箱梁橫向對接焊縫的中心位置,按圖2搭設1號段臨時支架。②鋼箱梁拼裝在支架上用全站儀放出該段橋梁中線,然后開始吊裝作業,先吊裝中間塊,讓其中線對準支架上的橋梁中線,對位時可點動龍門吊的起重小車,同時人工用鋼釬配合定位,對位準確后支墊穩定,然后吊裝左邊塊及右邊塊,邊塊對位時要注意三塊梁底要平齊,縱向拼縫寬度要一致,梁端要平齊。具體做法:工廠內試拼裝時在拼縫兩側焊接特制定位角鋼,該角鋼配有定位鋼銷及緊固螺栓,現場拼裝時先裝鋼銷定位,再用螺栓將兩片箱梁緊密相連。定位角鋼如圖3所示。待拼裝完3塊后,應檢查鋼箱梁平整度、軸線偏位、焊縫尺寸、幾何尺寸等是否滿足設計、施工規范及工藝要求,如不滿足應調節到滿足為止。③鋼梁焊接鋼箱梁拼裝結束,焊縫應采用砂輪機打磨除銹,采用特制馬板調整焊縫,焊縫尺寸及除銹情況應滿足規范及工藝要求,即可進行鋼箱梁的焊接工作。焊接時先焊縱縫,然后安裝焊接橫隔板、端封板及支座調平鋼板,最后進行焊縫位置的涂裝。④落梁1號段焊接及涂裝完成后開始落梁,落梁采用4臺1000kN的液壓千斤頂來完成,千斤頂的行程為20cm,每次落梁的高度以15～18cm為宜。落梁時用油枕作為梁端支墊,即在伸縮縫端墩頂及另一端臨時支墩上碼枕木垛,落梁時逐層拆除。落梁應勻速緩慢下落,每次落一層枕木的高度,保證箱梁兩端高差不大于20cm。千斤頂的位置:伸縮端落梁千斤頂先位于墩頂支座兩邊,當梁底高度不適合千斤頂工作時,把千斤頂移到臨時支墩上繼續落梁,直到鋼箱梁下落到設計位置。另一端千斤頂直接位于臨時支墩上進行落梁,直至落到碗扣支架上,并調整到設計位置。⑤錨栓對位當梁底接近預埋錨栓頂部時,緩慢的將預留錨栓孔與墩頂預埋錨栓準確對位,并將錨栓穿入孔內,繼續落梁直至設計高度,然后錨固錨栓,通過預留手孔將錨栓頂部的螺帽擰緊,涂上黃油并封蓋,最后把手孔焊接封閉。注意預埋錨栓及錨栓孔對于位置的準確性。⑥拆除臨時支墩落梁到位后,測量檢查鋼箱梁的頂面設計高程及軸線偏位,符合要求即可拆除臨時支墩及千斤頂,移至9號段待用。(2)橫向對接焊縫焊接2號～7號段施工程序與1號段相同。鋼箱梁預拱度值按設計值考慮,支架沉降量根據經驗取1.5cm。注意縱向方木應在鋼箱梁橫向對接焊縫處斷開,以方便焊接施工為宜。臨時支架完成后,分段逐塊拼裝到位,對位時用人工配合吊機,具體操作與1號段相同。焊接時先焊該段頂底板縱縫,然后焊接該段與上一段的橫向對接焊縫,最后安裝焊接該段橫隔板。待上一段焊接完成并檢查符合規范要求后再拼裝下一段,直至7號段拼裝焊接完成。(3)9號段的施工9號段施工方法及步驟與1號段完全相同。(4)合龍段的測量復核臨時支架如圖2所示,8號段拼裝前先根據當時的氣象情況,確定合龍溫度,然后在該溫度下復核合龍段孔位實際距離,其尺寸與8號段構造尺寸相比較,如有偏差,則修正8號段直至相符,修正8號段時要考慮到焊接收縮量。最后吊裝對位,焊接成型。(5)分組及時間配重混凝土為C25,坍落度可取7～9cm。混凝土應分次澆筑,共分4次進行?；炷翝仓穸纫来畏謩e為20,40,60,60cm,上層混凝土澆筑需要下層混凝土強度達設計強度的80%后進行,混凝土澆筑采用漏斗通過梁頂預留工作口進行澆筑,采用插入式振搗棒振搗密實。(6)體系轉換落架全部鋼箱梁焊接及配重區混凝土施工完成后,檢查橋梁線形及位置,準確無誤后開始落架,落架應逐跨進行,先落兩邊跨,再落中間主跨,每跨落梁時先落跨中,再由跨中向兩邊落架,落架完成即完成了體系轉換。2.2.5橋面施工(1)安裝焊接護欄測量放樣后調整好線形,使其目視圓順,然后根據調整好的線形分段安裝焊接護欄。施工時先安裝隔板組件,逐塊焊接內外面板,然后調整線形,消除焊接變形,焊接上頂板,最后焊接扶手鋼管。(2)防水劑施工鋪設護欄安裝結束后,焊接橋面剪力鍵。剪力鍵焊接前先清理橋面雜物并除銹,剪力鍵與橋面板間焊接時采用雙面焊接,然后涂刷橋面防水劑,隨后施工橋面鋪裝鋼筋網片。橋面鋪裝混凝土施工時先在護欄內側做兩條混凝土標準帶,以便更好地控制鋪裝層的高程及平整度,澆筑時先用平板震動器振搗,再用震動梁振搗密實,最后用木抹子收面,保證橋面鋪裝平整度滿足規范要求。另外施工時注意,測量抄平工作應在每天的同一時間,即上午9點左右,以消除溫度對測量結果的影響。2.2.6地板覆蓋材料等橋面系施工完成后,進行全橋的最后一次涂裝工作?，F場涂裝時先進行噴砂除銹,然后噴鋅、噴鋁,最后噴涂面漆。2.2.7閉密分級設置(1)千斤頂臨時支墩安裝時一定要垂直,鋼模與其底下的墊木用道釘連接,模底鋪竹膠板并封閉嚴密以免漏砂。(2)滿堂支架搭設時在梁段接縫處使縱向方木斷開,以便焊接鋼箱梁橫向焊縫。(3)千斤頂臨時支墩的頂部高程需低于梁底設計高程40cm。(4)滿堂支架的頂面控制高程應用梁底設計高程加上預拱度值,再加上預計支架沉降量,支架沉降量可按1.5cm考慮。2.3大量保護焊接CO2氣體保護焊接已廣泛應用,并已證明了是可靠的焊接方法。本橋中大量采用CO2氣體保護焊接,在保證焊接質量的同時,減小焊接變形,提高生產效率。選擇優質焊接材料,確保焊接接頭各項技術指標與母材相匹配,全面滿足設計標準。2.3.1焊接方法(1)地板、地板和腹部地板的連接頂板、底板縱向焊縫及腹板對接焊縫采用單面焊雙面成型焊接,背面貼陶質襯墊,全部采用CO2氣體保護焊,焊絲為ER50-6。(2)水平安裝根據實際情況,一般采用CO2氣體保護焊焊接,焊絲為ER50-6,個別部位采用手工電弧焊進行,焊接材料為E5015。(3)定位焊接定位焊全部采用手工電弧焊進行,焊接材料為E5015。2.3.2焊接過程控制要點(1)從事該橋焊接的焊工必須持證上崗。(2)所使用的焊接材料確保各項指標均滿足相關的標準。(3)焊接材料認真執行保管、烘干、保溫、領用等規定,確保不混料。(4)制作適當的焊接胎架,便于操作,控制變形。(5)完善檢驗程序,優化檢驗手段,確保每條焊縫都在受控狀態,確保每條焊縫都能達到設計標準,并有完整的檢驗記錄。2.4預拱度的施工由于本橋跨度大,平面曲線半徑小,鋼箱梁上頂面及下底面為空間曲面,所以其線形復雜,而鋼箱梁本身對溫度很敏感。因此,本橋在施工時對鋼箱梁的線形控制顯得尤為重要,具體在施工過程中采取了以下措施。(1)選擇合適的焊接順序,防止因焊接順序不當而造成彎曲變形和扭曲變形。(2)采用冷矯正及火焰矯正相結合的辦法矯正各種焊接變形。(3)鋼箱梁設置預拱度,預拱度值按設計量預留,在塊單元加工制作時考慮。(4)采用預拼裝工藝,即塊單元出廠前先在專用胎架上試拼裝,檢查并修正鋼箱梁的結構尺寸,整體外觀線形,調整橋位對接焊縫尺寸,提供鋼箱梁橋上定位的連接裝置。(5)鋼箱梁架設時采用兩臺龍門吊抬吊,以保證施工方便及拼裝精度。(6)鋼箱梁拼裝時用臨時匹配件及馬板來保證拼裝精度及焊縫寬度,從而確保鋼箱梁的外觀線形順暢。(7)加強測量控制。中線測量每次用相同的導線點,而且盡量在每天的同一時間段,每段梁架設前先放樣,架完后再復核、調整。高程測量要建立全橋統一的高程控制網,以保證全橋的縱坡及橫坡的準確性。3鋼箱梁分塊施工技術(1)采用廠內預拼裝工藝,提高了加工精度,降低了橋位施