賈定強(qiáng)，賀恩明，夏宇

（重慶建工城建集團(tuán)，重慶 401122）

1 工程概況

海南洋浦大橋位于我國(guó)海南島西北角洋浦經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，橫跨白馬井海峽，主橋?yàn)橹骺?60m雙塔雙索面混合式結(jié)合梁斜拉橋，兩側(cè)邊跨58.5+63+58.5m為混凝土邊主梁，其中中跨440m為工字型鋼梁；引橋?yàn)檎鶚蛘钩嵯淞骸?/p>

大橋兩側(cè)混凝土邊主梁190m均劃分為0-6#共7個(gè)節(jié)段，中跨440工字型鋼梁共劃分Z0-Z19共37個(gè)節(jié)段，邊主梁和鋼混結(jié)合段（Z0鋼梁）在托架上施工，Z1-Z19則采用橋面吊機(jī)進(jìn)行吊裝施工。其中Z1鋼梁長(zhǎng)8m，Z2-Z18鋼梁均長(zhǎng)12m，跨中合攏段Z19鋼梁長(zhǎng)4m，Z2節(jié)段最重，達(dá)146t。工字梁上設(shè)置預(yù)制板，安裝后澆筑濕接縫形成鋼混結(jié)合梁，其預(yù)制混凝土橋面板厚27cm，長(zhǎng)14m，寬3.4m，重約35.36t，一個(gè)12m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段工字鋼結(jié)合梁共需6片預(yù)制混凝土橋面板。

2 工程特點(diǎn)

（1）該橋是跨海灣特大橋，受臺(tái)風(fēng)及季風(fēng)影響較大，主梁節(jié)段安裝施工存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）洋浦海灣海上交通繁忙，嚴(yán)禁高空墜物，并且盡量少占航道。

（3）大橋建設(shè)工期緊，需采取有效措施，達(dá)到在保證安全和質(zhì)量的前提下加快施工進(jìn)度的目的。

（4）該工程為施工單位的遠(yuǎn)征工程，人、材、機(jī)均為長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

3 橋面吊機(jī)的選型

工字鋼梁的節(jié)段安裝，可采用的施工方法有浮吊、橋面上吊裝。由于海南洋浦大橋是跨洋浦海灣的特大橋，若采用浮吊，將大面積占用航道，對(duì)繁忙的海上交通帶來較大的影響，同時(shí)租賃大噸位的浮船吊機(jī)，租金也較昂貴，因而選擇橋面上安裝吊機(jī)方案。而橋面上安裝橋面吊機(jī)，又有成型吊機(jī)和自制吊裝設(shè)備兩種方案。若采用成型吊機(jī)，因工字型鋼主梁的兩主梁距離相距較大，需在內(nèi)外海各設(shè)置一臺(tái)吊機(jī)實(shí)施對(duì)抬，以減小鋼主梁的撓度變形，整個(gè)大橋共需4臺(tái)成型吊機(jī)，設(shè)備成本亦較高，若采用旋轉(zhuǎn)吊機(jī)對(duì)主梁懸拼安裝，則工期長(zhǎng)，對(duì)橋下海域通航影響較大，因而采用自制橋面吊機(jī)方案，對(duì)12m長(zhǎng)工字鋼梁整節(jié)段吊裝，既保證了工字鋼梁拼裝質(zhì)量和施工安全，還減小對(duì)海上航道影響，縮短了工期，同時(shí)節(jié)約了施工成本。

4 橋面吊機(jī)需解決的問題

（1）因鋼主梁的連接是高強(qiáng)螺栓群錨，每節(jié)段連接螺栓多達(dá)約1340個(gè)，同時(shí)為方便節(jié)段的拼裝，將拼裝板安裝在節(jié)段前端。這樣一來，對(duì)節(jié)段的對(duì)位要求特別高，需要橋面吊機(jī)具有高程、平面縱、橫向及入梁角度微調(diào)能力，以解決工字鋼梁對(duì)位問題。

（2）該大橋受臺(tái)風(fēng)及季風(fēng)影響，風(fēng)載作用下的整體穩(wěn)定性需有足夠的安全保證，需解決橋面吊機(jī)傾覆、側(cè)翻失穩(wěn)的問題。

（3）鋼主梁安裝完成后，還需安裝預(yù)制橋面板，橋面板較重，且通過海上駁船運(yùn)至橋下，需解決長(zhǎng)懸臂吊裝橋面板的問題。

（4）由于調(diào)整了原設(shè)計(jì)架設(shè)順序，由一個(gè)節(jié)段為周期調(diào)整為兩個(gè)節(jié)段為一個(gè)周期（經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)控認(rèn)可），橋面吊機(jī)在使用的一個(gè)周期內(nèi)，存在一節(jié)段橋面板未澆筑濕接縫和預(yù)應(yīng)力未張拉的情況，需解決橋面吊機(jī)過預(yù)制橋面板問題。

（5）由于橋面板上有多束縱向預(yù)應(yīng)力束，最小間距為60cm，需解決支承位置與預(yù)應(yīng)力管道或預(yù)應(yīng)力連接器的位置沖突。

5 橋面吊機(jī)的設(shè)計(jì)情況

橋面吊機(jī)包括橋架主體結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、前起吊系統(tǒng)、中支撐系統(tǒng)、后錨固系統(tǒng)、配重系統(tǒng)、安全系統(tǒng)以及天車系統(tǒng)（主要用于橋面板的吊裝）等部分。

主體結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁組裝（組拼方便），設(shè)兩條縱梁，兩縱梁中心距22.51m，長(zhǎng)約42m，高3m，每條縱梁橫向布置6個(gè)貝雷片，主縱梁前后端設(shè)置型鋼橫聯(lián)，以增強(qiáng)吊機(jī)的整體穩(wěn)定性。主體行走采用輪箱平車（共四個(gè)平車）和千斤頂牽拉。對(duì)于中支撐，為防止輪箱受力過大而爆胎，影響吊裝施工，故設(shè)置型鋼支撐，底部采取設(shè)置型鋼作墊墩，留出預(yù)應(yīng)力空間，型鋼墊墩底面與鋼主梁采取焊接，上方與鋼板組焊的支墩采取多螺栓連接，承擔(dān)鋼梁吊裝時(shí)的豎向荷載，并將荷載傳至已安裝好的鋼梁上，保證其有足夠的穩(wěn)定性。為保證橋面吊機(jī)能安全在未澆筑濕接縫的節(jié)段上通過，采取在軌道下加裝型鋼分配梁，跨越橋面板，支撐在鋼主梁的橫梁上。

工字鋼結(jié)合梁的起吊，共設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)，采用設(shè)置在橋面吊機(jī)后端的4臺(tái)10t卷揚(yáng)機(jī)作為起吊動(dòng)力，用卷場(chǎng)機(jī)+鋼絲繩+滑車作提升，用卷揚(yáng)機(jī)的點(diǎn)剎實(shí)現(xiàn)梁體的高程調(diào)整；同時(shí)在前端起吊位置的橫梁下設(shè)置型鋼拖子，用千斤頂牽引實(shí)現(xiàn)梁體的縱向移位；并在橫梁頂面上設(shè)置雙向頂推反力架，用2臺(tái)絲頂頂推吊具，實(shí)現(xiàn)梁體的橫向移位。工字鋼結(jié)合梁上設(shè)置吊耳，與滑車組通過銷子連接。

橋面吊機(jī)天車系統(tǒng)主要用于預(yù)制混凝土橋面板的吊裝安裝，天車桁架仍采用貝雷片組拼，天車的行走采用自帶動(dòng)力的輪箱行走，在主桁架頂面分配梁的軌道上實(shí)現(xiàn)縱向移動(dòng)，下設(shè)電動(dòng)葫蘆，作為橋面板橋起吊動(dòng)力，并可橫向移動(dòng)，以便預(yù)制橋面板安裝。

橋面吊機(jī)吊裝工字鋼結(jié)合梁和橋面板時(shí)，為防止橋面吊機(jī)傾覆失穩(wěn)，影響吊裝施工，故設(shè)置后錨和在橋面吊機(jī)后端設(shè)置配重，同時(shí)還在橋面吊機(jī)尾部設(shè)施工安全繩。反錨力通過吊桿傳給已安裝好的工字鋼結(jié)合梁上。配重的設(shè)置，確保橋面吊機(jī)行走時(shí)抗傾覆系數(shù)大于1.5。

另外，在橋面吊機(jī)貝雷梁主桁前端距索孔1.5m處設(shè)置旋轉(zhuǎn)三角架，用以解決斜拉索索頭安裝，在橋面吊機(jī)行走時(shí)收折三角架，防止其碰撞已安裝好的斜拉索，在需安裝斜拉索時(shí)展開三角架安裝斜拉索索頭。

橋面吊機(jī)的設(shè)計(jì)構(gòu)造見圖1～圖4。

圖1 吊梁立面布置示意圖

圖2 吊梁斷面布置示意圖

圖3 吊板立面布置示意圖

圖4 吊板斷面布置示意圖

6 橋面吊機(jī)模型計(jì)算情況

6.1 計(jì)算假定及計(jì)算模型

橋面吊機(jī)的受力計(jì)算采用有限元計(jì)算軟件MIDAS按空間結(jié)構(gòu)1:1建模進(jìn)行計(jì)算，其基本假定如下:

①機(jī)體部分由計(jì)算軟件自動(dòng)計(jì)入自重，自重系數(shù)取1.05。

②吊機(jī)其他部分，按分布形式，以集中荷載或均布荷載方式加入。

③其他部分與機(jī)體之間采用彈性連接或剛性連接。

④貝雷片為梁?jiǎn)卧Y(jié)構(gòu)，支撐架為桁架單元，其他部分為梁?jiǎn)卧?/p>

⑤支承的邊界條件無轉(zhuǎn)動(dòng)自由度

MIDAS建模計(jì)算模型如圖5。

6.2 計(jì)算工況

橋面吊機(jī)受力分析考慮了以下幾種控制工況:

①橋面吊機(jī)行走。

②橋面吊機(jī)吊裝工字鋼結(jié)合梁。

③橋面吊機(jī)吊裝預(yù)制混凝土橋面板。

④橋面吊機(jī)安裝預(yù)制混凝土橋面板（考慮橋面吊機(jī)偏心受力）。

6.3 荷載組合與計(jì)算結(jié)果

為保證橋吊機(jī)的使用安全，在計(jì)算時(shí)，荷載組合按恒載×1.2+活載×1.4，其計(jì)算結(jié)果如表1。

經(jīng)計(jì)算，橋面吊機(jī)在各工況下，主要受力部位應(yīng)力、變形均滿足規(guī)范要求。

6.4 抗風(fēng)計(jì)算及抗風(fēng)措施

按設(shè)計(jì)給出風(fēng)況，橋位施工區(qū)域受季風(fēng)影響，冬半年多ENE和NE風(fēng)，夏半年多SW及SSW風(fēng)，常風(fēng)向ENE，次常風(fēng)向NE，頻率風(fēng)別為22.3%、18.1%。強(qiáng)風(fēng)向SW，熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)平均影響3～4次。實(shí)測(cè)最大風(fēng)速:32.3m/s，10年一遇設(shè)計(jì)風(fēng)速:37.6m/s。

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）4.3.7計(jì)算橋面吊機(jī)所受風(fēng)荷載:

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及計(jì)算風(fēng)力大小，橋面吊機(jī)在遭遇大風(fēng)暴雨等不良天氣狀況時(shí)，停止橋面吊機(jī)所有操作，并做好橋面吊機(jī)抗風(fēng)措施:

（1）行走輪箱采用木楔楔死，行走鋼絞線索死行走輪箱。（2）安裝中支撐、后錨、安全繩及前端臨時(shí)支撐。（3）天車行走至中支撐處，采用5t鏈條葫蘆鎖死。

圖5 MIDAS建模計(jì)算模型圖

表1 計(jì)算結(jié)果

（4）在中支撐、后錨、及前端臨時(shí)支撐處，采用6個(gè)10t鏈條葫蘆將主桁貝雷梁與鋼梁連接，抵抗大風(fēng)影響。

7 結(jié)語

目前，該橋面吊機(jī)已成功起吊安裝工字鋼結(jié)合梁及預(yù)制橋面板。實(shí)踐證明，橋面吊機(jī)采用貝雷梁作為橋面吊機(jī)受力主體結(jié)構(gòu)，通過對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)部進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)大噸位節(jié)段的整體吊裝和精確定位。貝雷梁拆裝方便，可周轉(zhuǎn)使用，在保證安全和鋼梁安裝質(zhì)量的前提下，加快了施工進(jìn)度，贏得了大橋建設(shè)各方的一致好評(píng)，給施工單位帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.JTGD60-2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2004.

[2]中交第一公路工程局有限公司.JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2011.

[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

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[5]陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京:科學(xué)出版社，2005.

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