王吉連　陳開橋　余紹賓

【摘要】本文通過對墩頂節(jié)間鋼梁架設(shè)施工技術(shù)研究，運用預應力+鋼結(jié)構(gòu)的墩旁托架受力體系，鋼梁在臨江面拼裝成整節(jié)間，頂推至設(shè)計位置，通過700噸架梁吊機整孔架設(shè)其余節(jié)間的施工技術(shù)，成功的解決了7000噸級鋼梁的假設(shè)難題，為類似工程施工提供了一定的借鑒和參考意義。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；公鐵兩用斜拉橋；墩頂節(jié)間；鋼梁架設(shè)；施工技術(shù)お

Tianxingzhou rail—cum—roof section between the Yangtze River pier beam erection technology

Wang Ji—lian1，Chen Kai—qiao1，She Shao—bin2

（1.Seventh Railway Bridge Bureau Group Co.， LtdWuhanHubei430050；

2.MBEC Design DivisionWuhanHubei430050）

【Abstract】Based on the top section of pier between the steel beam erection technology research， the use of prestressed + steel pier next to the bracket by the force system， assembled into a steel beam in the Riverside area the entire section between Pushing to the design position， through 700 tons crane girder machine set up the entire hole between the remaining section of the construction technology， the successful resolution of 7，000—ton steel beam challenge assumptions， provide for the construction of similar projects and learn from some reference value.

【Key words】Bridge engineering；Rail—cum—cable—stayed bridge；Pier top internode；Girder erection；Construction technologyお

1. 工程概況

（1）武漢天興洲公鐵兩用長江大橋全長2842.1m，按上層公路，下層鐵路布置。公路橋技術(shù)標準按城市橋梁快速路標準設(shè)計，鐵路橋梁技術(shù)標準為正線四線，客運專線雙線，Ⅰ級標準設(shè)計。貨運線按中——活載設(shè)計，客運線間距5.0m，客運線與貨運線間距8.6m，貨運線間距4.2m。0#～5#墩為南汊正橋，5#～20#墩為南引橋，0#～028#墩為北引橋?？傞L1750.1 m南北引橋均為跨徑40.7m簡支梁橋，鐵路40.7m跨采用等高度預應力混凝土簡支箱梁，客運線箱梁重量約1300t，Ⅰ級線箱梁重約1260t。公路40.7m跨采用等高度連續(xù)箱梁，單幅單跨箱梁重950t。引橋公鐵合建段采用雙層橋墩布置形式，下層鐵路采用板式橋墩，上層公路采用框架墩。南汊主橋為（98+196+504+196+98）m雙塔三索面斜拉橋。上層6車道公路為正交異性板和混凝土結(jié)合橋面板，瀝青橋面；下層4線鐵路（客、貨運各2線）為道碴橋面，主橋立面布置見圖1。

圖1天興洲長江大橋主橋立面布置示意圖（單位：m）

（2）南汊主橋斜拉橋主梁為板桁結(jié)合鋼桁梁，N形桁架，三片主桁，桁寬2×15m，桁高15.2m，節(jié)間長度14m。鋼桁梁工地連接均采用M30、M24高強度螺栓。全橋鋼桁梁重達4.3萬噸，鋼桁梁安裝步驟為：先散拼主塔墩頂四個節(jié)間→在散拼節(jié)間上拼裝2臺700t步履式架梁吊機→整節(jié)段架設(shè)鋼桁梁→鋼梁合攏。鋼桁梁墩頂四個節(jié)間總體布置見圖2。

2. 墩頂四個節(jié)間鋼梁架設(shè)方案

為了滿足后續(xù)700t架梁吊機和整節(jié)段鋼桁梁的安裝，墩頂四個節(jié)間采用散拼安裝的方式進行，需要重點考慮的方面包括：（1）鋼桁梁每個節(jié)間重700t，單根桿件最重達到65t，而正交異形板尺寸為14m×13m，重量為63t，鋼桁梁上弦桿距離水面高度最大達到50m以上，這就需要起重設(shè)備參數(shù)達到起重高度60m，起重幅度45m，起重重量65t以上；（2）由于受主塔墩和墩旁托架的空間限制，起吊設(shè)備的吊臂將與傾斜的主塔墩相碰，起重設(shè)備將無法安裝傾斜主塔柱正下方的鋼桁梁；（3）鋼梁桿件較多，拼裝時間較長，而主跨側(cè)位于長江主航道上，鋼梁散拼過程中吊機站位、鋼梁運輸船的拋錨都會加大對航道通航的影響。為解決上述問題，經(jīng)過細致的分析和周密的計算，研究，提出了節(jié)間散拼，多次縱移到位的鋼梁安裝施工方案，即在主塔墩兩側(cè)對稱設(shè)置墩旁托架，吊船站位在主塔墩邊跨側(cè)，對主航道不產(chǎn)生影響，然后利用吊船在墩旁托架上逐桿件、逐節(jié)間安裝鋼梁節(jié)間，每安裝完一個節(jié)間后，利用設(shè)置在墩旁托架上的縱向移動裝置，向主跨方向移動一個節(jié)間（14m），反復循環(huán)施工，直至完成墩頂四個節(jié)間的安裝。

圖2鋼桁梁墩頂四個節(jié)間總體布置圖

3. 起重設(shè)備選擇和布置

墩頂鋼梁節(jié)間散拼所用吊船的參數(shù)必須滿足起重高度60m，起重幅度45m，起重重量65t以上的要求，經(jīng)過多方面論證和經(jīng)濟上的比選，最后選定中鐵大橋局自發(fā)研制的WD120型桅桿起重機，由于吊高不夠，需要對其進行改造。改造的方法為：將2艘800t的鐵駁并排成雙體船，然后在上面拼裝22m高的萬能桿件支架，支架頂設(shè)置在擺放WD120型桅桿式起重機。改造后，吊機的參數(shù)為：吊船額定起重為80t，最大起重高度為70m，最大起重幅度達到45m，當起重幅度為34m，吊重高度為60m時，吊重能力為65t，完全滿足墩頂鋼梁散拼的需要。改造后的吊機起重曲線見圖3。吊船布置在主墩邊跨下游側(cè)中心線位置，起重臂轉(zhuǎn)動中心距墩中心距離45m，拋錨固定在河床中。起重機結(jié)構(gòu)及布置圖見圖4。

圖3起重機機起重量及起重曲線圖

圖4起重機結(jié)構(gòu)及布置圖

4. 墩旁托架系統(tǒng)

4.1墩旁托架的要求。

作為墩頂四個節(jié)間主要支撐結(jié)構(gòu)，墩頂托架系統(tǒng)必須滿足以下幾個要求：⑴在掛第一對斜拉索之前，墩頂8個鋼梁節(jié)間（包括4個整節(jié)段架設(shè)的節(jié)間）及2臺700t架梁吊機重量主要由主塔橫梁和墩旁托架承受，按照鋼桁梁安裝順序，總載荷量在4000t左右；⑵墩旁托架頂部必須設(shè)置滑道梁，鋼梁每散拼一個節(jié)間之后，通過牽引能滑移至指定位置，一次最多需要拖拉3個節(jié)間；⑶墩旁托架頂部必須設(shè)置頂升裝置，在鋼梁散拼后支座安裝時，能夠?qū)摿喉斏林付ㄎ恢谩?/p>

4.2墩旁托架的實施方案。

本墩旁托架系統(tǒng)采用設(shè)計采用對稱倒三角的形式，結(jié)合大橋三片主桁的特點，墩旁托架也采取三榀頂托桁架，每榀頂托桁架下部通過埋件固定在塔座上，頂部與橫梁固接。為避免橫梁出現(xiàn)拉應力，對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，通過對拉鋼絞線束連接在主塔橫梁的側(cè)面，對托架施加足夠的預加力，另外，在墩旁托架的頂部設(shè)置滑道和頂推結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)橫移和頂升的目的。

4.3墩旁托架的具體結(jié)構(gòu)。

4.3.1一般結(jié)構(gòu)。

每個主墩設(shè)墩旁托架兩套，沿順橋向?qū)ΨQ布置在主塔橫梁的兩側(cè)。托架桿件采用各向同性的鋼管結(jié)構(gòu)，主壓桿為1400×δ22mm鋼管，頂橫梁采用800×δ22mm鋼管，腹桿及相關(guān)的連接系采用500～600×δ10mm鋼管，各桿件之間采用相關(guān)焊，為了運輸和安裝方便，各主壓桿分為2兩節(jié)運至現(xiàn)場，采用法蘭對接的形式進行連接。橫梁預埋件包括承壓預埋件和預埋件波紋管，目的是將托架穩(wěn)定安全地固定在主塔橫梁上。

4.3.2預應力結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過計算分析，在主塔前八個節(jié)間懸臂拼裝的各個工況中，懸臂吊裝第四個節(jié)間時對墩托架的受力最不利，鋼管中的最大軸力為750t，墩頂托架處的拉力為350t。350t的拉力全部傳遞到主塔橫梁上，對主體結(jié)構(gòu)會造成損傷，另外如果墩旁托架的桿件與預埋件直接焊接，而需達到350t抗拉強度的焊縫，設(shè)計比較困難，同時由于焊縫是在工地施焊，焊接質(zhì)量難以保證，墩旁托架的安全性難以保證。

為解決上述問題，經(jīng)過大量的計算分析和研究，采用在墩旁托架上施加預應力的方式來解決這一難題，結(jié)構(gòu)的大樣布置見圖5。

圖5墩旁托架預應力結(jié)構(gòu)圖

預應力采用3115.24鋼絞線，鋼絞線穿過預埋在橫梁內(nèi)的波紋管和托架頂部橫梁內(nèi)腔，用工作錨錨固在兩端，單束對拉施加400t的預應力，確保主塔橫梁不出現(xiàn)拉應力。

4.3.3縱橫移及頂升結(jié)構(gòu)。

（1）縱移結(jié)構(gòu)?？v移結(jié)構(gòu)主要包括縱移滑道、縱移滑座、縱移牽引三部分。縱移滑道設(shè)置在托架的頂面，對應主橋的三榀鋼桁梁；縱移滑座和桁架下弦臨時連接，靠近下弦桿節(jié)點布置，在縱移滑座上滑移，滑道與滑座見采用低摩阻的不銹鋼板和MGB高分子材料摩擦副；縱移牽引系統(tǒng)含反力座、縱移千斤頂和鋼絞線，將反力座固定在縱移滑道的另一端，鋼絞線的一端連接在鋼桁梁，另一端穿過反力座，用穿心式液壓千斤頂張拉鋼絞線，拖拉鋼桁梁縱移滑行。鋼梁縱移見圖6。

（2）橫移結(jié)構(gòu)。在縱移滑座的兩側(cè)設(shè)置翼梁，在翼梁上固定橫移反力座，通過橫移千斤頂頂推鋼桁梁下弦桿的腹板，達到鋼桁梁橫移或偏轉(zhuǎn)的目的；在縱移滑座的底面設(shè)置限位擋塊，卡住縱移滑道，限制縱移滑座和縱移滑道的相對位置。

圖6墩頂散拼鋼梁節(jié)間縱向移動示意圖

（3）頂升結(jié)構(gòu)。在縱橫移滑道和鋼桁梁下弦桿之間布置18

臺YSD500A型自鎖式千斤頂，用于調(diào)整鋼桁梁的水平和高程。

5. 鋼梁散拼技術(shù)步驟

（1）鋼梁桿件在工廠進行預拼，合格后進行逐一編號，作為單一桿件運至安裝現(xiàn)場。在運輸和存放過程中，對桿件進行重點防護，為有效地避免鋼梁吊裝過程中對鋼梁的損傷，設(shè)計了專門的桿件翻身裝置和專用的吊具，并制定了詳細的操作細則。

（2）正式吊裝前，對桿件的浮銹等進行清除，對各個桿件按照編號確定桿件重心、吊點布置位置、節(jié)點板型號和高栓數(shù)量。吊裝時連同拼接板、填板、隔板等板件一同吊裝。

（3）鋼梁定位過程中，各重要位置均設(shè)置專人盯控，鋼梁桿件對位后，先打設(shè)30%的沖釘定位，其它孔位用普通螺栓將板面夾緊，鋼梁桿件對位成功后，逐步用高強螺栓替換出沖釘和普通螺栓。

（4）墩頂四個節(jié)間安裝時，每安裝一個節(jié)間，向主跨方向拖移14m，每次拖拉時，通過擋塊等措施，將橫向及縱向位置偏差調(diào)整在2mm以內(nèi)，在四個節(jié)間完成后，再次對鋼梁平面位置進行調(diào)節(jié)，通過縱橫移結(jié)構(gòu)，將鋼梁平面位置誤差控制在1mm以內(nèi)。

（5）四個節(jié)間的標高調(diào)節(jié)，按照頂升裝置安裝設(shè)計院提供的監(jiān)控指標，進行有效調(diào)節(jié)。

6. 結(jié)束語

武漢天興洲鋼鐵兩用長江大橋墩頂節(jié)間鋼梁架設(shè)施工技術(shù)，有效地解決了主航道側(cè)鋼桁梁桿件散拼的技術(shù)難題，該技術(shù)從施工方案的選擇、大型機械設(shè)備的選取等方面都有很大的創(chuàng)新，也取得了明顯的經(jīng)濟效益，對大跨度跨越主航道的鋼梁施工提供了借鑒作用。

參考文獻

[1]高宗余·武漢天興洲公鐵兩用長江大橋總體設(shè)計[J]·橋梁建設(shè)，2007（1）：5～9.

[2]胡漢舟·武漢天興洲公鐵兩用長江大橋主橋上部結(jié)構(gòu)施工方案[J]·橋梁建設(shè)，2007（1）：1～4.