混合梁斜拉橋鋼箱梁梁上運梁法架設關鍵技術

王道義 （中鐵四局集團有限公司，安徽 合肥 230023）

1 工程背景

甬江特大橋主橋設計為（54+50+50+66+468+66+50+50+54）m雙塔雙索面鋼箱混合梁鐵路斜拉橋，主跨以468 m一跨過甬江，邊跨設計為混凝土箱梁作為錨固跨，設4個輔助墩，中跨419 m為鋼箱梁，混合梁接頭采用鋼混結合段聯接過渡，結合面在索塔向跨中側24.5 m處。甬江特大橋主橋立面布置圖見圖1。

圖1 甬江特大橋主橋全橋立面布置圖（單位：m）

邊跨混凝土箱梁采用單箱三室等高截面，截面全寬21 m，中心處梁高5 m，中跨鋼箱梁采用帶風嘴的單箱五室截面，截面外形輪廓尺寸與混凝土箱梁相同。順橋向每隔3 m設置一道橫隔板。鋼箱梁為正交異性板結構，由頂板、底板、斜底板、中縱腹板、邊縱腹板及邊板圍封而成。根據受力和剛度過渡要求，鋼箱梁在不同區段采用了不同的板厚，共分6個區，7個梁段類型（鋼-混結合段除外）。鋼箱梁標準節段長9 m,中跨合攏段長4.9 m。全橋共計45個節段鋼箱梁（含合攏段），標準節段最大重量約181.2 t。標準節段鋼箱梁截面詳圖見圖2。

圖2 標準節段鋼箱梁截面詳圖

2 鋼箱梁總體施工方案

節段鋼箱梁單元件在工廠加工，現場胎架采用“5+1”長線法組拼；拼裝合格后，將節段鋼箱梁運輸至主橋橋尾提梁門架下方，通過提梁門架將節段鋼箱梁提升至混凝土箱梁梁面，放置在運梁小車上，由梁面運梁小車運輸節段鋼箱梁至橋面懸臂提梁機中，并由懸臂提梁機完成節段鋼箱梁的起吊、前移、轉體、拼接等過程。節段鋼箱梁拼裝完成后，張拉對應斜拉索，前移懸拼提梁機，進入下一節段施工。重復以上施工步驟，直至鋼梁合攏。

3 主要施工設備介紹

3.1 提梁門架

綜合考慮節段鋼箱梁的結構尺寸及最大吊重，提梁門架設計為（M t 120+120）噸門式起重機，設計起吊重量為240 t，起吊設備主要由2臺10 t卷揚機及2臺150 t天車，卷揚機采用Φ26 m m防旋轉鋼絲繩，12倍率動滑輪組。提升速度0~0.7 m/m i n。

提梁門架主體結構為鋼管立柱+貝雷梁形式，凈空與凈寬滿足鋼梁運輸及提梁需要，4臺200 t輪軌式走行臺車，2臺主動2臺從動設置，組合貝雷梁作為走行桁車，前后桁車間距9.6 m，與鋼梁吊點對應設置，中間設置連接系梁，桁車走行速度0~1 m/m i n。提梁門架布置圖如圖3所示。

3.2 運梁小車

根據鋼梁外形，設計生產D F Y-200輪軌式運梁車，作為鋼箱梁梁上運輸的專用設備。D F Y-200輪軌式運梁車適應200 t以下節段鋼箱梁梁上運輸，主架體尺寸為10 m×7 m，承重梁頂面設計成與鋼梁斜底板一致的坡面，并加橡膠襯墊，該運梁小車結構圖見圖4，運梁車的主要技術標準見表1。

圖3 提梁門架布置圖

圖4 DFY-200輪軌式運梁車結構示意圖

3.3懸臂提梁機

本橋鋼梁架設選用了H M F-200懸拼提梁機，H M F-200懸拼提梁機適應200 t以下節段鋼箱梁吊裝，整機總重約142 t，由主框架、起升系統、縱移系統、可調支撐、附屬結構、液壓及電氣系統等組成，主架體結構呈倒梯形布置，H M F-200懸拼提梁機結構圖見圖5，主要技術參數見表2。

圖5 HMF-200懸拼提梁機結構圖

4 鋼梁架設技術

4.1 施工準備

根據架梁順序，在總拼裝胎架上進行平位預拼裝，采用“5+1”長線法預拼裝，每輪預拼裝5個梁段，每輪次預拼裝后保留一個復位梁段參與下一輪次預拼裝，其他梁段通過船臺小車運至臨時存梁區和噴砂房，進行涂裝作業。修整、表面噴漆、涂裝后，存放至成品梁存放區。

HMF-200懸拼提梁機主要技術參數 表2

在主橋橋尾兩端簡支梁跨拼裝提梁門架，提梁門架基礎分別落在墩身承臺與混凝土主梁橫隔板梁面上，采用鋼管立柱加貝雷梁形式，縱梁上設置走行軌道及臺車，走行橫梁由貝雷片拼裝而成，橫梁上設置2臺天車，提梁門架作為大型設備，在投入使用前需做試吊、試運行試驗，合格后方可投入使用。

節段鋼箱梁在拼裝場檢查驗收合格后，用船臺小車通過運梁軌道橫向運輸至提梁門架下方，準備提梁架設。

對鋼箱梁預拼裝人員進行技術交底，并進行安全教育培訓，使其掌握該橋特點、施工重點、施工步驟等，同時現場技術員應對每個節段鋼梁進行自檢，檢查其結構尺寸、相關技術評定資料、焊縫探傷情況是否符合規范及相關技術標準要求。

4.2 節段鋼箱梁提升

4.2.1 鋼梁吊耳設計

鋼箱梁每個節段的橫隔板處設置臨時吊點，后續施工前吊點兼做懸臂提梁機后錨點。其具體布置見圖6。

圖6 吊點平面布置圖

提升吊點主要由耳板、錨座、加勁板、高強度螺栓結構組成，在鋼箱梁橫隔板及頂板上開孔，利用高強螺栓將錨座固定在橫隔板上，然后在利用高強螺栓將錨座與耳板相連。吊點構造見圖7。

4.2.2 提梁門架吊具設計

吊具主要由扁擔梁、吊環、調節螺桿及銷軸組成，與臨時吊點匹配設計，吊具結構尺寸為1.2 m×6 m，共2個吊具，扁擔梁高700 m m，鋼梁偏心通過調節螺桿調節，吊具吊環與吊點通過銷軸相連，提梁門架卷揚機設置動滑輪與扁擔梁連接，銷軸直徑均為Φ140 m m。吊具構造見圖8。

圖7 吊點構造詳圖

圖8 吊具構造圖

4.2.3 節段提升

將提梁門架吊具與節段鋼箱梁吊點連接，開動提梁門架天車提升節段鋼箱梁至40 m高度（箱梁底高于梁面小車），再開動走行臺車電機，兩臺桁車同步向跨中走行24 m，將節段鋼箱梁放置在混凝土梁面運梁小車上。

圖9 軌距拉桿示意圖

4.3 節段鋼箱梁運輸

在已施工完成的混凝土梁上鋪設運梁軌道，根據運梁小車的設計，軌道軌距為7 m，采用P 60鋼軌，下墊15 c m×15 c m方木作枕木，枕木間距為50 c m。軌道通過軌距拉桿與混凝土梁面擋碴墻連接固定，見圖9。

運梁小車從橋尾提梁門架接梁，通過梁面軌道將節段鋼箱梁運輸至前端懸臂提梁機中。節段鋼箱梁運輸見圖10。

圖10 節段鋼箱梁運輸示意圖

4.4 節段鋼箱梁對位

節段鋼箱梁通過橋面懸臂提梁機提梁、前移、旋轉及對位，其施工步驟如下。

步驟一：運梁小車將節段鋼箱梁從后方運送至懸臂提梁機內，懸臂提梁機起升小車后移至指定位置，連接提梁機吊具與鋼箱梁吊耳，準備提梁（見圖11）。

圖11

步驟二：懸拼提梁機起升小車提升節段鋼箱梁，梁底高于運梁小車后，運載鋼箱梁向前走行至最前端，起升小車適當下落鋼箱梁，使其滿足旋轉空間要求（見圖12）。

圖12

步驟三：開動懸拼提梁機旋轉吊具帶動鋼梁旋轉90度，通過吊具可調絲桿調整鋼梁姿態（見圖13）。

圖13

步驟四：節段鋼箱梁緩慢下落，起升天車后移，完成鋼梁對位（見圖14）。

4.5 節段鋼箱梁拼裝

4.5.1 節段鋼箱梁焊接平臺

鋼箱梁吊裝到位后，在拼縫處設置操作平臺，供節段鋼箱梁與既有梁段焊接及后期涂裝使用。焊接平臺見圖15。

圖14

圖15 焊接平臺構造圖

圖16 鋼箱梁臨時匹配件布置圖

4.5.2 鋼箱梁臨時匹配件設置

鋼箱梁在加工過程中各連接面提前焊接好臨時匹配件，臨時匹配件的布置見圖16。臨時匹配件采用普通角焊縫焊接，質量等級為Ⅱ級，磁粉探傷檢測，探傷比例為100%。

4.5.3 鋼箱梁拼接施工程序

①節段鋼箱梁吊裝到位后，按照腹板→斜底板→頂板→底板的順序檢查接口臨時連接件。臨時連接件連接合格后，按照監理工程師的指令進行對接縫的馬平，馬平時宜先馬平箱口剛性較大的拐角部位（腹板與底板角部、底板與斜底板角部、腹板與頂板角部），然后固定其余部位，采用定位板和火焰矯正的方法進行局部調整，保證對接縫板面錯位不大于1.0 m m。

②初擰頂板U肋和V肋高強螺栓。

③施焊接口環縫，接口環縫的焊接應先焊大環縫（腹板對接焊縫、縱隔板對接焊縫及頂、底板對接焊縫）后焊接縱向焊縫。

鋼箱梁的橋位焊接主要為梁段就位后頂板、邊板、邊中腹板、中縱腹板、底板和斜底板組成的環焊縫的焊接，其余為底板、斜底板U肋嵌補段、腹板板條肋嵌補段焊縫等。為了減少因焊接而產生的附加應力、焊縫殘余應力和邊緣材料局部應力，消除或減少不規則變形，底板、斜底板橫向焊縫從橋軸中心線向兩側對稱施焊；所有腹板（包括邊板）采取從下到上的方向施焊；頂板從兩側向橋軸中心線施焊。

④量配頂板U形肋和V形肋拼接板螺栓孔，并標記一一對應編號。將量配數據及時返加工廠，進行頂板U肋拼接板量配端孔的施鉆。同時組焊底板U形肋、板條肋嵌補段。

⑤組裝頂板U肋和V肋拼接板，并進行高強螺栓初擰。

⑥終擰頂板U形肋和V形肋的拼接板高栓。

⑦每完成一個梁段的安裝后進行箱梁橋軸線測量，測量數據作為下一梁段安裝控制依據。

5 結語

甬江特大橋主橋鋼箱梁有著結構自重大、定位精度要求嚴、跨河作業風險高等特點，對比常規的節段鋼梁通過海上運輸、江面船舶上提升鋼梁、懸拼架設的方法，甬江特大橋在鋼梁架設時另辟蹊徑，采用了鋼梁現場加工，橋尾提梁、梁上運梁架設的方法，有效規避了海上運輸的風險，方案自主性強，環境干擾影響小，省去了海上運輸、吊裝的船舶以及河中棧橋的投入，大大降低了施工成本。梁上運梁法架設技術的運用，有效地解決了鋼箱梁拼裝過程中復雜的技術難題，不但規避了安全風險，而且經濟效益明顯。

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