鋼箱梁風(fēng)嘴安裝施工方法

甘 強(qiáng)

(廣西樂百高速公路有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橋梁建設(shè)可以帶動城市建設(shè)發(fā)展，給市民出行交通帶來方便。鋼箱梁橋在城市交通中得到越來越廣泛的應(yīng)用，而在其建設(shè)中，往往需要進(jìn)行鋼箱梁風(fēng)嘴的安裝。設(shè)計橋梁風(fēng)嘴是為了減少強(qiáng)風(fēng)對橋面結(jié)構(gòu)引起的諧振，是橋梁結(jié)構(gòu)組成的一部分。特別在設(shè)計特大型橋梁時，橋梁風(fēng)嘴是設(shè)計中不可缺少的輔助結(jié)構(gòu)的重要組成部分。本文對鋼箱梁風(fēng)嘴的安裝過程進(jìn)行簡要分析，以期對類似安裝施工有借鑒作用。

1 工程概況

廣西貴港市羅泊灣大橋主跨鋼箱梁全長518 m，鋼箱梁橋面寬為39 m，全橋共61個鋼箱梁節(jié)段，主梁兩翼風(fēng)嘴共有122個。由于鋼箱梁總寬度大于主塔兩立柱之間的寬度，故先頂推主箱梁，現(xiàn)場拼裝箱梁時暫不安裝兩翼風(fēng)嘴，待頂推過北橋塔/南橋塔后再安裝風(fēng)嘴，否則箱梁無法頂推通過主塔。

為滿足風(fēng)嘴安裝施工要求，風(fēng)嘴在吊裝至橋面后，先在橋面利用20 t平板車將風(fēng)嘴轉(zhuǎn)運(yùn)至待吊裝部位，然后用一臺70 t汽車起重機(jī)吊將風(fēng)嘴吊裝就位。

2 風(fēng)嘴吊裝

2.1 風(fēng)嘴外形尺寸及重量

與鋼箱梁相同，風(fēng)嘴也分為ABCDE五種類型段(見表1)。

表1 風(fēng)嘴外形尺寸及重量表

2.2 風(fēng)嘴安裝吊索具及吊車的選擇

根據(jù)ABCDE各類型風(fēng)嘴外形尺寸及重量匯總數(shù)據(jù)，在進(jìn)行對比后，吊索具及吊車的選取以滿足A型風(fēng)嘴吊裝即可，其他類型風(fēng)嘴吊裝則調(diào)整下鋼絲繩長度。

2.2.1 吊索具的選取

根據(jù)各類型風(fēng)嘴特點(diǎn)，保證風(fēng)嘴重心與中心吊點(diǎn)位置在同一豎直線上，選用4根鋼絲繩進(jìn)行風(fēng)嘴吊裝，單根鋼絲繩受力及長度如表2所示。

表2 單根鋼絲繩受力及長度表

風(fēng)嘴吊裝鋼絲繩選用φ22 mm、6×19W+FC鋼芯鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度1 770 MPa，查表可知鋼絲繩最小破斷拉力為304 kN。A型風(fēng)嘴重約14.100 t，吊裝最大夾角38°，單根鋼絲繩受力為3.525÷cos38°=4.473 t，安全系數(shù)n=30.4/4.473=6.796>6，滿足使用要求。

單個吊點(diǎn)最大受力為4.473 t，選用20 t的卸扣，卸扣安全系數(shù)n=20/4.473=4.471>4，滿足使用要求。

2.2.2 汽車吊的選用

A型風(fēng)嘴外形尺寸為(長×寬×高)：3.4 m×9 m×3.2 m，重量為14.100 t。風(fēng)嘴吊裝時，汽車吊布置在橋面上，橫橋向布置示意圖如圖1所示。

圖1 橫橋向布置示意圖(mm)

根據(jù)吊裝部件重量及汽車懸架的性能，選用70 t汽車起重機(jī)，汽車起重機(jī)型號：ZLJ5459JQZ70V。

3 風(fēng)嘴安裝

3.1 施工準(zhǔn)備

在風(fēng)嘴安裝前，先檢查施工現(xiàn)場環(huán)境，查看是否有異物存在，若有異物則及時清理；準(zhǔn)備好纜風(fēng)繩及手拉葫蘆等輔助工器具；檢查汽車吊性能狀況，汽車吊、司機(jī)及指揮持證情況，吊索具和吊耳是否完好等。

3.2 安裝工藝流程

根據(jù)現(xiàn)場條件及風(fēng)嘴的安裝工藝要求，安裝流程如圖2所示。

圖2 風(fēng)嘴安裝流程圖

3.3 風(fēng)嘴的運(yùn)輸及吊裝就位

為降低鋼箱梁頂推通過85 m跨時的安全風(fēng)險，將1#鋼箱梁頂推至5#臨時墩后，風(fēng)嘴安裝才能開始進(jìn)行。先安裝3#～4#主塔之間的25#～37#鋼梁節(jié)段，再隨頂推進(jìn)度16#～27#和38#～45#鋼梁節(jié)段，1#～15#鋼梁節(jié)段頂推過3#主塔后從1#鋼梁節(jié)段開始進(jìn)行安裝，47#～61#鋼梁節(jié)段在頂推平臺至4#主塔間安裝。橋面風(fēng)嘴運(yùn)輸?shù)钠桨遘嚭偷跹b用汽車吊采用(80+80)t龍門吊吊裝至橋面。平板車在橋面將風(fēng)嘴運(yùn)至待安裝鋼箱梁節(jié)段上，汽車吊將風(fēng)嘴如圖3所示吊裝到待安裝部位，當(dāng)左右兩側(cè)的風(fēng)嘴安裝完畢后，即可將汽車吊移動至下一節(jié)鋼箱梁上，如此循環(huán)使用直至將所有風(fēng)嘴拼裝完畢。風(fēng)嘴運(yùn)輸及吊裝示意圖如圖3所示。

圖3 風(fēng)嘴運(yùn)輸及吊裝示意圖(mm)

風(fēng)嘴安裝就位時，必須按預(yù)拼裝狀態(tài)進(jìn)行定位，定位完成后對風(fēng)嘴與主梁間的半寬和風(fēng)嘴間錨管間距進(jìn)行復(fù)測。風(fēng)嘴拼接板安裝前，應(yīng)檢查摩擦面表面，且清除其表面飛邊、毛刺等，按對應(yīng)編號安裝。風(fēng)嘴就位時，在每個栓接面先栓接臨時螺栓和安裝沖釘，沖釘直徑要求比螺栓孔小0.1～0.15 mm。

3.4 風(fēng)嘴的栓接及焊接

3.4.1 風(fēng)嘴的栓接

風(fēng)嘴連接板的栓接采用高強(qiáng)度螺栓，擰緊方式為扭矩法。擰緊分為初擰、復(fù)擰和終擰，擰緊高強(qiáng)度螺栓連接需要擰緊螺母。初擰前，施工人員必須掌握由技術(shù)人員提供的不同批次高強(qiáng)度螺栓的施工方法及檢查扭矩值，并要求初擰施工時扭矩達(dá)到終擰施工扭矩值的50%。在使用扭矩扳手之前，必須檢查扭矩扳手的扭矩誤差是否大于使用扭矩值的±5%。在每班操作前后，必須對施工用的扭矩扳手的扭矩進(jìn)行校正，校正人員要把校正結(jié)果填入記錄表中，并簽字確認(rèn)。電動扳手應(yīng)配置控制箱，控制箱配置獨(dú)立供電設(shè)備并且保證電源的穩(wěn)定。

安裝高強(qiáng)度螺栓時，應(yīng)注意螺母及墊圈的安裝方向。墊圈有倒角的一側(cè)朝向螺母帶圓臺面和螺栓頭為安裝方向。高強(qiáng)度螺栓施擰時，從節(jié)點(diǎn)中剛度大的中間部分向不受約束的邊緣進(jìn)行擰緊。對初擰完的螺栓要用記號筆進(jìn)行標(biāo)記。當(dāng)天未安裝完的高強(qiáng)度螺栓連接副要重新放回包裝箱內(nèi)進(jìn)行保管，擺放要整齊有序。在安裝高強(qiáng)度螺栓時，不得損壞螺紋。

復(fù)擰扭矩同初擰扭矩，終擰扭矩為已計算出的施工扭矩值。高強(qiáng)度螺栓施擰時，只允許在螺母上施加扭矩，從連接板一端向另一端按順序擰緊。對終擰完的螺栓要用記號筆(顏色與初擰記號顏色不同)作好標(biāo)記。終擰完1 h以后、48 h之前，要完成對高強(qiáng)度螺栓扭矩的檢查。在檢查過程中，使用扭矩扳手必須滿足其扭矩誤差不得大于使用扭矩的±3%。檢查方法采用松扣、回扣法進(jìn)行檢查，不合格率不得超過20%，如超過此值，繼續(xù)進(jìn)行累計抽查，直至累計合格率達(dá)到80%為止，然后對檢查過程中出現(xiàn)欠擰的進(jìn)行補(bǔ)擰、超擰的進(jìn)行更換后重新擰緊。

3.4.2 風(fēng)嘴的焊接

風(fēng)嘴的焊接施工內(nèi)容主要包括風(fēng)嘴拼接板的焊接和風(fēng)嘴與主梁間頂、底板對接焊縫及梁段間環(huán)縫的焊接以及頂、底板板條肋嵌補(bǔ)段焊接，其工藝流程為：風(fēng)嘴拼接板的角接→風(fēng)嘴與主梁間底板的角接→風(fēng)嘴與主梁間頂板對接→斜底板環(huán)縫對接→頂板的對接→底板板條肋的嵌補(bǔ)角接→頂板板條肋嵌補(bǔ)角接。

風(fēng)嘴焊接的原則性要求：

(1)焊接質(zhì)量是風(fēng)嘴安裝的關(guān)鍵，安裝精度是影響焊接質(zhì)量的重要因素，安裝公差調(diào)整必須在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

(2)根據(jù)風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場施工的特點(diǎn)，風(fēng)嘴的焊接必須嚴(yán)格按照經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理審批的焊接工藝進(jìn)行施工，施工過程中如調(diào)整施工工藝，必須上報業(yè)主及監(jiān)理審批同意后才能施工。

(3)風(fēng)嘴焊接施工作業(yè)前，要把準(zhǔn)備工作做好：搭建好臨時工作平臺；配置相關(guān)施工器材。在降雨的情況下，一般要求停止施工。若因進(jìn)度要求，在滿足施工和防護(hù)措施要求的情況下才能進(jìn)行施工。

(4)進(jìn)行焊接時，環(huán)境滿足風(fēng)力<5級(施焊部位)、溫度≥5 ℃、濕度≤80%的條件下進(jìn)行。

(5)進(jìn)行焊接時，如遇到環(huán)境條件在溫度<5 ℃、濕度>80%的情況，首先對焊縫母材實(shí)施預(yù)熱，預(yù)熱范圍要求為焊縫中心兩側(cè)各100 mm以上。

(6)在接頭焊縫兩側(cè)50 mm范圍內(nèi)，必須用鋼絲砂輪除銹并清理表面，確保接頭位置清潔。

(7)如果定位焊縫出現(xiàn)裂紋或其他嚴(yán)重缺陷，則應(yīng)在焊接前除去缺陷。

(8)在風(fēng)嘴安裝過程中，要求全面檢查相鄰風(fēng)嘴間頂板和底板的吻合程度和間隙尺寸及接頭坡口尺寸，確保橋梁線型符合設(shè)計要求并且美觀。

為滿足風(fēng)嘴斜底板的焊接施工作業(yè)條件，設(shè)計了風(fēng)嘴焊接工作平臺，如圖4所示。

(a)平面

(b)立面

在風(fēng)嘴頂部焊接一16#工字鋼做輪槽使用，鋼箱梁底部檢修小車軌道可制作成風(fēng)嘴操作平臺移動系統(tǒng)，其高度為600 mm，寬度為1 200 mm，中間利用爬梯可安全進(jìn)行上下，平臺行走時利用人力進(jìn)行推動。

當(dāng)此風(fēng)嘴焊接完畢后，可將前一組16#工字鋼搭接至下一組風(fēng)嘴處，循環(huán)利用。

4 結(jié)語

橋梁設(shè)計中，風(fēng)嘴旨在減少強(qiáng)風(fēng)對橋面結(jié)構(gòu)引起的諧振，是橋梁結(jié)構(gòu)的組成部分。本文的施工工藝主要用以指導(dǎo)廣西貴港市同濟(jì)大橋鋼箱梁風(fēng)嘴安裝的施工與管理，完成質(zhì)量好、效率高，確保了施工安全。