高架桥钢箱梁构造及制造工艺探讨

高架桥钢箱梁构造及制造工艺探讨

卢阳

中交隧道工程局有限公司 江苏 南京 210000

摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国交通建设规模的不断壮大。随着改革开放的持续深入，我国城市建设得到了高速发展，城市人口规模及车辆大幅增长，人们对交通状况的改善需求越来越高，因此，高架桥在许多城市快捷通道中承担着重要作用。钢箱梁因具有自重较轻、材质均匀，易于工厂化制造，施工周期短，易于维修，便于加固改造和回收利用等优点，已广泛应用于城市高架桥梁建设中。

关键词：高架桥；钢箱梁构造；制造工艺

引言

高架桥作为重要的基础设施工程，是路网系统中的重要节点，其设计的合理性直接影响到工程投资规模和施工的难易及服务功能的体现，对于整个快速化改造项目具有至关重要的作用。

1城市高架桥钢箱梁简介

钢箱梁一般应用于跨度较大的道路桥梁建设中，也称为钢板箱型梁。钢箱梁制作和安装过程中，施工人员需按要求将其分为多个梁段。结合实际需求，钢箱梁可由腹板、顶板、底板、横隔板等部件组成，其中，顶板是经过纵向加劲肋与盖板逐渐形成的桥面板。在具体施工中，施工人员需采用焊接方法将这些材料进行连接。一般钢箱梁的外形特征鲜明，主要表现为横截面呈宽幅与扁平形态。另外，施工单位还需结合工程实际情况和需求，合理选择施工方案。

2高架桥钢箱梁构造及制造工艺

2.1钢箱梁安装工艺要求

（1）施工人员在完成一个节段的底板组合单元件焊接作业后，需按要求切割一端余量，组装相邻下一节段底板组合单元件。完成此节段组焊后，继续进行与之相邻节段的作业。（2）由于每一个节段顶板都有设置节段的纵横基准线和标高控制点，因此，施工人员可以使用全站仪来确定节段纵、横基准线标高。（3）为了方便施工人员和相关设备进出，并保证施工作业安全，在施工现场安装作业时，可在各条环缝附近的顶板上开出一个长圆入孔，一般可开1~2个，尺寸为600mm×280mm。（4）合拢段吊装前，应检测余量端口位置和理论位置存在的偏差，根据偏差值对余量进行切割。施工人员在测定切割余量值时，最好是在规定的时间内、同一温度下进行多次测量，选择平均值作为实际余量切割值。

2.2下部结构类型

城市高架桥下部结构的选型对桥梁的形体美影响很大，设计时不仅应与上部结构相互协调，还应综合考虑跨径的大小、上部结构的形式、主梁的高度以及桥下净空的高低等因素。为了消除高架桥桥下视觉压抑感以及适应地面辅道较窄的中分带，高架桥下部结构一般采用紧凑型桥墩。这些紧凑型桥墩形式不仅与上部结构梁式体系相呼应且增大桥下的通透度，而且使整体桥梁外形协调美观。常见的紧凑型桥墩主要有花瓶墩、门式墩、V形墩、Y形墩等。花瓶墩：弧形开花双柱式墩，直立式双柱向上、向外开花，使得墩柱外形刚毅中带有柔和，整体简洁明快，适合与斜腹板箱梁配合使用，桥下视线通透，结构与外形结合得较为完美，景观效果较好，施工难度适中，在快速路项目中较多选择。门式墩：直线倒角双柱式方墩，棱角分明，适合与直腹板箱梁配合使用，施工简单，但整体效果过于平庸，景观效果欠佳。V形墩：景观效果较好，且与弧形大悬臂箱梁配合使用。缺点是下部结构为异形墩，略显凌乱，需特殊设计，施工较复杂。Y形墩：与鱼腹形箱梁配合使用，整体效果简洁、优美。缺点是下部结构为异形墩，需特殊设计，施工较复杂。根据总体设计方案，26.5m宽主线高架段地面中分带宽度为９m，标准段桥墩两墩柱外缘距离采用7.1m。通过对四种下部墩型进行综合比选，从技术性、经济型和美观性考虑，最终采用顶部扩大的“花瓶”形桥墩，并且为了改善上部结构横向受力，在顶部可以采用圆弧外倾的方式，加大支座横向间距。

2.3现场钢箱梁总拼时的测量调整

为确保测量调整的有效性和合理性，在进行钢箱梁总拼时，施工人员需要将地下路面控制点逐渐引到两端混凝土桥面位置。①片体连段调整。片体主要安装在临时支架挡块和横向隔板控制线位置，需要用水准仪测量桥面标高，确保其符合设计标高要求。完工后，还应预拼装、标记片体间焊缝情况，确保符合有关的设计标准和要求。②片体形成节段后，施工人员需要进行定位调整。定位调整主要是对节段控制点坐标进行控制，并用经纬仪或全站仪进行测算，将误差控制在合理范围内。所有节段的控制点均控制在符合要求的范围后，施工人员才能开始节段定位焊接作业。

2.4桥面板加劲肋合理选择

钢箱梁加劲肋一般采用U肋、T肋、板肋三种形式，其中，采用U肋的正交异性板承载力最强、应用最广泛。高架桥钢箱梁加劲肋设计一般按以下三点原则：一是平面线形为直线的钢箱梁，应选用U肋作为主要加劲形式。二是平面线形为曲线钢箱梁设计中，应选用板肋作为主要加劲形式；若选用U肋，则会因曲线矢高影响组装精度及焊接质量。三是不宜选用T肋作为钢箱梁主要加劲形式。一般采用T肋的钢箱梁，盖板宽度约为100mm，T肋腹板高度约为156mm，制造过程中主要存在以下难点：T肋焊接后盖板会发生向内变形，因T肋盖、腹板尺寸小，机械矫正变形效果不佳。T肋在板单元制作时因焊接变形影响，T肋腹板与面板的垂直度不易保证，T肋嵌补段组装后与两端连接的T肋会出现错台现象；因T肋高度较小，一般设计T肋间距为300mm，现场T肋嵌补段焊接操作空间小，且存在操作盲区，因此，在T肋嵌补段角部位置焊接质量不易保证。钢箱梁横向加劲肋间距及挠跨比应满足下列要求：首先是对于闭口纵向加劲肋，横向加劲肋或横隔板的间距不宜大于4m。其次是对于开口纵向加劲肋，横向加劲肋或横隔板的间距不宜大于5m。最后是桥面板的挠跨比应不大于1／700。

2.5钢箱梁桥面铺装优化设计

（1）在车辆荷载作用下，正交异性板上的钢桥桥面铺装位于网格状的肋条部位，将形成较大的拉应力的反复作用，容易导致铺装层的疲劳开裂。（2）在同样的气候条件下，钢桥桥面铺装的实际温度高于普通沥青路面，而因钢板与铺装层之间模量存在较大差异，在重型车辆及车辆超载的情况作用下，铺装层与钢板之间以铺装层的剪切作用更为显著。（3）铺装系统各层之间应具有良好的粘结力，使各层能够形成牢固的整体，共同承担外界荷载。（4）大跨径钢箱梁桥的主梁变形大，且变形复杂，对钢板的变形随从性不好，将可能产生2种类型的破坏：1）铺装层与钢板之间的相互错动的剪切破坏，该现象主要存在于粘结层中；2）铺装层的弯曲破坏等。这主要是由于钢箱梁桥面铺装与钢梁顶板相连接的材料弹性模量跟钢梁比相差太大造成的，相差越大，上述病害越发明显。因此，界面层弹性模量与钢箱梁顶板弹性模量差异大是传统钢桥面铺装普遍存在的问题。

结语

总之，影响城市高架桥钢箱梁耐久性的因素较多，但合理的构造细节设计及制造工艺是确保其质量的关键。因此，认真研究其构造细节设计及制造方案，进行必要的设计优化及工艺改进，完善设计及制造工艺，以提高钢箱梁的建造质量。

参考文献

［1］李军平．正交异性钢桥面板疲劳控制技术研究［J］．施工技术，2019（5）：1-4．

［2］陈朝军，畅杰．独柱双索分幅式斜拉桥钢箱梁制造工艺［J］．山西建筑，2020，46（24）：125-128．

［3］中交公路规划设计院有限公司．公路钢混组合桥梁设计与施工规范：JTGD64-01-2015［S］．北京：人民交通出版社，2016．

［4］中国钢铁工业协会．热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差：GB／T709-2019［S］．北京：中国质检出版社，2020．