摘要：在通行路段或者通航航道上修建橋梁時，為了不中斷交通，常常采用鋼結(jié)構(gòu)橋梁的型式，通過在工程預(yù)制鋼箱梁，現(xiàn)場吊裝的施工工藝快速完成上部結(jié)構(gòu)。為了研究鋼箱梁預(yù)拼后下穿原有橋梁的技術(shù)，依托杭州市石祥路提升完善項目跨京杭運河鋼箱梁吊裝工程，采用雙浮吊吊裝大噸位鋼結(jié)構(gòu)，用兩艘機(jī)駁船運輸下穿既有橋梁后，再重新組拼雙浮吊，吊裝架設(shè)鋼箱梁。根據(jù)吊裝工況，驗算荷重富裕系數(shù)、鋼箱梁的強(qiáng)度和剛度。實踐證明，大跨度鋼箱梁過橋孔雙浮吊吊裝技術(shù)得到了成功應(yīng)用，可為類似的工程提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：大跨度鋼箱梁；雙浮吊；預(yù)制拼裝

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程逐年加速，常規(guī)地面平交路口交通方式已經(jīng)不能滿足城市交通的需求。為解決交通擁擠，各大城市相繼修建高架路和快速路。鋼結(jié)構(gòu)橋梁作為橋梁的一種重要形式能有效地發(fā)揮鋼板的承載能力，減輕上部結(jié)構(gòu)的自重，在材料數(shù)量相同時可提供更大的抗彎和抗扭剛度[1]。

其內(nèi)部為閉合空間，更易抗銹蝕，且具有外形簡潔、美觀等特點。尤其是鋼箱梁可以在工廠制成大型安裝單元，從而減少工地連接螺栓數(shù)量，在施工中便于縱向拖拉、頂推架設(shè)或用起重機(jī)安裝。基于以上特點，鋼箱梁在城市高架建設(shè)中，橫跨路口、河流的橋梁結(jié)構(gòu)得到了越來越廣泛的運用[2]。

為了研究鋼箱梁預(yù)拼后下穿原有橋梁的技術(shù)，依托杭州市石祥路提升完善項目跨京杭運河鋼箱梁吊裝工程，采用雙浮吊吊裝大噸位鋼結(jié)構(gòu)，用兩艘機(jī)駁船運輸下穿既有橋梁后，再重新組拼雙浮吊，吊裝架設(shè)鋼箱梁。根據(jù)吊裝工況，驗算荷重富裕系數(shù)、鋼箱梁的強(qiáng)度和剛度。

1 工程背景

石祥路提升完善工程（儲鑫路-豐慶路西側(cè)）是杭州市北部一條重要的東西向道路。石祥路03標(biāo)分為北線和南線高架橋梁，全長約1.5km。高架橋梁由西至東分別上跨通益路和麗水路以及京杭大運河?？缇┖歼\河主線高架橋設(shè)計為三孔連續(xù)鋼箱梁橋。鋼箱梁為單箱三室組合鋼箱梁，梁高2.50m，鋼箱梁總跨徑134.00m，設(shè)計總質(zhì)量932t。

本工程三孔連續(xù)鋼箱梁的中間段共76.40m，在工廠制作成23.9m+28.6m+23.9m共3個梁段，用運輸車運輸?shù)綐蛭槐眰?cè)預(yù)拼場地，經(jīng)過二次拼裝組拼成76.40m的大節(jié)段。北線鋼箱梁吊裝可以直接用雙浮吊起吊后安裝；南線鋼箱梁吊裝則需要下穿原有老橋橋孔，然后再吊裝架設(shè)。

2 過橋孔雙浮吊吊裝技術(shù)

2.1 過橋孔雙浮吊吊裝

2.1.1 浮吊固定

鋼箱梁吊裝前，采用2臺160噸浮吊直接?？吭诙纹囱b場地西側(cè)，并通過前后4根錨固于事先埋置京杭運河?xùn)|西兩岸地壟上的鋼絲繩臨時固定[3]。啟動浮吊上卷揚機(jī)牽引鋼絲繩，可以控制浮吊移動方位。

2.1.2 確定作業(yè)順序

確定浮吊起吊鋼箱梁作業(yè)順序如下：浮吊就位、纜繩臨時固定→掛設(shè)鋼箱梁吊點鋼絲繩→松浮吊吊鉤→掛設(shè)起吊鋼絲繩→啟動浮吊起重系統(tǒng)卷煙機(jī)提升吊鉤→起吊鋼箱梁至指定高度（高度比墩頂支座高出1.0m左右）。雙浮吊從預(yù)拼場地起吊鋼箱梁如圖1所示。

2.1.3 吊裝前準(zhǔn)備

兩臺浮吊就位以后，在掛設(shè)鋼箱梁吊重鋼絲繩之前，應(yīng)采用鋼尺再次量測浮吊的吊距，判斷是否滿足吊距要求。若其不滿足要求，則要求浮吊操作手調(diào)整浮吊的站位。

浮吊就位以后，應(yīng)安排浮吊上的操作人員用竹竿或標(biāo)尺，再次確認(rèn)浮吊站位移動區(qū)域的水深，以確保浮吊的吃水深度滿足吊重荷載的要求。栓掛起吊鋼絲繩和卡環(huán)時，應(yīng)將鋼絲繩理順，防止鋼絲繩出現(xiàn)打結(jié)現(xiàn)象。

2.1.4 吊裝要點

兩臺浮吊應(yīng)安排2名人員專人負(fù)責(zé)指揮浮吊的移動和吊鉤鋼絲繩起落。2名人員的起吊鋼箱梁提升速度，應(yīng)服從項目部監(jiān)控測量人員的指揮，時刻保持2臺浮吊提升同步和鋼箱梁的水平。

現(xiàn)場吊裝時，項目部分別根據(jù)水中墩支座頂標(biāo)高，再考慮100cm就位高度，在兩臺浮吊的吊點下分別懸掛一根限高繩。浮吊起吊時，通過限高繩控制兩臺浮吊吊鉤的起吊高度和高程差，并安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)控限高繩的起吊高度，以便將2臺浮吊的起吊高差控制在設(shè)計高差20cm范圍以內(nèi)。

浮吊起重系統(tǒng)提升鋼箱梁時，應(yīng)控制同步、緩慢、平穩(wěn)地提升。當(dāng)發(fā)現(xiàn)2臺浮吊不同步時，應(yīng)立即將1臺浮吊暫停提升，待另外1臺浮吊提升到相同高度時在同步提升鋼箱梁到至待架梁段支座頂以上100cm的高度。

2.2 吊裝鋼箱梁穿橋孔

2.2.1 將鋼箱梁落到平板駁船上

使用2臺浮吊將鋼箱梁起吊到指定高度以后，啟動牽引卷揚機(jī)，同步牽引2臺浮吊倒退行走10m左右固定。兩臺平板駁船分別從南北方向?qū)ο蛐旭傊令A(yù)拼場地與浮吊之間，保持兩臺駁船船頭、船尾在一條直線上，用浮吊緩慢將鋼箱梁落到平板駁船上。期間，指揮人員用對講機(jī)指揮浮吊同步提升或下降，防止不均勻受力。落梁后，電焊人員及時在船體上焊接限位擋塊，臨時固定鋼箱梁。

2.2.2 平板駁拖動

用200t機(jī)駁船拖動2艘400t平板駁緩慢向現(xiàn)狀北星橋橋孔方向行駛。行駛過程中嚴(yán)密注意鋼箱梁梁頂標(biāo)高，保證其標(biāo)高低于現(xiàn)狀老橋的梁底標(biāo)高。

本工程經(jīng)實測與計算滿足通行要求，為防萬一，另配有挖泥船待命，便于特殊情況時向平板駁壓倉。鋼箱梁穿過橋孔后，用200t機(jī)駁船拖動2艘400t平板駁船靠運河?xùn)|南角就位。

2.2.3 固定浮吊

將兩臺浮吊收起吊桿。為節(jié)省時間，將扒桿平放至機(jī)駁船上，后浮吊與機(jī)駁船一起穿過現(xiàn)狀北星橋，依靠預(yù)埋的地龍和河中拋設(shè)的霍爾錨固定浮吊，再將扒桿升起。

2.3 鋼箱梁就位

2.3.1 臨時固定浮吊位置

平板駁到東南角后固定后，將兩臺浮吊扒桿升起，靠到鋼箱梁西側(cè)，放下吊鉤，施工人員掛鉤。

依靠掛設(shè)在兩岸的地錨鋼絲繩扣掛系統(tǒng)和浮吊本身卷揚機(jī)系統(tǒng)牽引系統(tǒng)，牽引浮吊緩慢轉(zhuǎn)身90o，使其正面朝向橋位待架梁體的一側(cè)，然后再啟動牽引卷揚機(jī)，同步牽引2臺浮吊向橋位移動。直到行走至待架梁體的正上方后，臨時固定兩臺浮吊的位置。

2.3.2 鋼箱梁下放與調(diào)整

鋼箱梁前進(jìn)至制作上方后，2臺浮吊同步下放鋼箱梁，在梁底距離支座頂30cm時，停止下放。用2臺浮吊的牽引系統(tǒng)，第一次調(diào)整東西和南北方向的位置，將偏差控制10cm以內(nèi)。

繼續(xù)下放鋼箱梁，使梁底距離支座頂5cm左右，用浮吊的牽引系統(tǒng)，第二次調(diào)整鋼箱梁平面位置，將精度控制在50m以內(nèi)。利用預(yù)埋在墩身頂部的臨時定位系統(tǒng)，配合浮吊的牽引系統(tǒng)，精確第三次調(diào)整鋼箱梁的平面位置，將就位精度控制在10mm以內(nèi)。

2.3.3 鋼箱梁落位與固定

最后將鋼箱梁落在永久支座和臨時支墩頂部短鋼管支撐頂部，并用電焊將鋼箱梁底板臨時點焊固定后，松鉤解除浮吊吊點鋼絲繩，從而完成中間段鋼箱梁的吊裝。

2.4 同步性操作要點

浮吊吊裝鋼箱梁前，首先在待架梁段的吊點位置懸掛帶有標(biāo)尺的繩子，通過控制兩個吊點的標(biāo)尺繩距離地面的高度，來控制兩臺浮吊起吊的同步性。兩臺浮吊提升操作由同一人指揮，當(dāng)發(fā)現(xiàn)梁體出現(xiàn)提升高度不一致時，應(yīng)通過對講機(jī)指揮浮吊操作手予以調(diào)整[4]。

3 體系轉(zhuǎn)換

3.1 實施流程

體系轉(zhuǎn)換的操作流程如下：中間段鋼箱梁吊裝→中間段鋼箱梁焊接→支座上墊板焊接→解除后支座臨時約束→臨時支墩的卸架和落梁。具體實施步驟如下：

中間段鋼箱梁的分塊吊裝，對中間段三塊鋼箱梁進(jìn)行調(diào)整和焊接。焊縫檢測合格后，先焊接中間墩支座上墊板與鋼箱梁底板焊縫，然后解除水中墩單向和雙向支座的臨時約束。

割除水中墩臨時支墩的調(diào)節(jié)段短支撐，完成水中墩臨時支墩落架和卸載，以將荷載轉(zhuǎn)移到永久支座，從而形成單跨雙懸臂簡支梁結(jié)構(gòu)。

對稱割除邊跨臨時支墩，邊跨鋼箱梁荷載全部轉(zhuǎn)移到永久支座，從而完成單跨雙懸臂簡支梁結(jié)構(gòu)到三跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換。

3.2 體系轉(zhuǎn)換注意事項

體系轉(zhuǎn)換前，應(yīng)聯(lián)系第三方監(jiān)測單位到場，對鋼箱梁的應(yīng)力和變形進(jìn)行監(jiān)測。支座的臨時約束一般都采用鋼板焊接的方式，解除支座的臨時約束時，應(yīng)采取必要措施防止氣割的火焰?zhèn)Φ街ё?/p>

臨時支墩卸架采用氣割直接割除短支撐的方式，控制一次卸架量不大于20mm。永久支座的臨時約束解除后，應(yīng)馬上安排臨時支墩的卸架和落梁，兩道工序應(yīng)緊密配合、依次實施。體系轉(zhuǎn)換操作在橫橋梁和縱橋向應(yīng)對稱實施。體系轉(zhuǎn)換前和體系轉(zhuǎn)換后，應(yīng)測量體系轉(zhuǎn)換前后的橋面標(biāo)高。

4 鋼箱梁吊裝驗算

4.1 吊裝工況分析

根據(jù)浮吊站位和中間段鋼箱梁距離岸側(cè)的距離，確定浮吊起吊水平距離21.50m，中間節(jié)段最大起吊質(zhì)量200t。浮吊1號最大荷重150t，拔桿長度45m，起吊角度60°，水平距距離22.50m工況下，安全荷重140t。浮吊2號最大荷重150t，拔桿長度58m，起吊角度65°，水平距離24.50m工況下，安全荷重140t。兩臺浮吊總吊重能力280t，起吊中間段鋼箱梁200t，荷重富裕系數(shù)取1.40，滿足起重吊裝規(guī)范要求。

4.2 吊裝驗算

鋼箱梁加工時，因受到運輸條件的限制，縱斷面分為3段（29m+76m+29m），橫斷面分為3塊，其中第一塊3.05m帶2道腹板，中間3.00m和第三段3.25m各帶1道腹板，沒有腹板的一側(cè)，在運輸和吊裝期間設(shè)計有臨時支撐和連接。

在吊裝狀態(tài)下，梁段承受的荷載主要為梁體的自重荷載，按照均布荷載加載，受力模型是以吊點作為支點的雙懸臂簡支梁。根據(jù)鋼箱梁的分段，結(jié)合鋼箱梁總質(zhì)量，第一塊至第三塊的質(zhì)量分別為200t、166.2t、166.2t。按照長度76.80m換算成單元均布荷載。

根據(jù)《土木工程手冊》單跨梁相關(guān)公式，經(jīng)計算可得到彎矩、反力、最大位移、彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力等參數(shù)。計算結(jié)果如表1所示。從表1計算結(jié)果可以看出，本工況下鋼箱梁最大位移fmax為10.84mm＜允許值112.5mm。本工況下鋼箱梁允許彎曲應(yīng)力[σw]為200MPa，允許剪應(yīng)力[τ]為120MPa，鋼箱梁的實際應(yīng)力均小于允許應(yīng)力，本工況下鋼箱梁的自身強(qiáng)度滿足要求。

5 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)橋梁作為橋梁的一種重要形式能有效地發(fā)揮鋼板的承載能力，減輕上部結(jié)構(gòu)的自重，在材料數(shù)量相同時可提供更大的抗彎和抗扭剛度。本文依托杭州市石祥路提升完善項目鋼箱梁吊裝工程，詳細(xì)分析采用雙浮吊吊裝大跨度鋼箱梁過橋孔的施工工藝，闡述雙浮吊吊裝、下穿橋孔、鋼箱梁就位以及體系轉(zhuǎn)換的施工要點。

受限于鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼場地在原有老橋的一側(cè)，采用雙浮吊吊裝鋼箱梁放置于機(jī)駁船上，下穿橋孔托運至原有橋梁的南側(cè)，再用雙浮吊吊裝架設(shè)鋼箱梁的施工工藝。根據(jù)吊裝工況對鋼箱梁的強(qiáng)度、剛度和吊裝安全系數(shù)進(jìn)行了驗算，驗算結(jié)果滿足相關(guān)要求，所得相關(guān)成果可以為類似工況下的結(jié)構(gòu)穿橋孔吊裝提供借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 莊新勝.大跨度橋梁鋼箱梁吊裝施工技術(shù)[J].市政技術(shù)，2023，41（3）：158-163+170.

[2] 賈云.城市高架橋鋼箱梁吊裝施工技術(shù)研究[J].交通世界，2023（17）：156-158.

[3] 崔健， 高月圓. 高鐵下承式鋼管混凝土簡支拱橋施工過程控制技術(shù)[J]. 建筑技術(shù)開發(fā)，2021，48（5）： 47-50.

[4] 鐘弘.雙浮吊分塊、大節(jié)段吊裝多箱室鋼箱梁施工技術(shù)[J].工程質(zhì)量，2018，36（2）：40-45.