大跨度鋼混組合梁斜拉橋主梁吊機設計及應用

盛小勇+湯葉帥

摘 要：安徽省望東長江公路大橋為大跨度鋼混組合梁斜拉橋，鋼梁與混凝土橋面板在工廠疊合成整體，組合梁在橋位處采用液壓式提升吊機對稱起吊安裝。本文依據主梁結構特點，介紹國產大型液壓提升式橋面吊機設計及應用技術。

關鍵詞：斜拉橋；組合梁；橋面吊機

中圖分類號：U448.27 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）03-0038-03

安徽省望東長江公路大橋主橋為五跨連續組合梁、雙塔雙索面半漂浮斜拉橋，跨徑布置為78m﹢228m﹢638m﹢228m﹢78m=1250m。主梁采用PK型分離雙箱組合梁型式，組合梁全寬35.2m，梁高3.5m，箱梁標準橫斷面見下圖1。主梁標準梁段長度10.8m，橫隔板間距3.6m，布置四組吊耳點，單組吊點間距1.2m，梁段重量395.4t，單片梁段采用2臺橋面吊機同步起吊，標準梁段平面布置見下圖。

1 橋面吊機設計關鍵技術

1.1 橋面吊機設計工況

受橋梁結構特點及主梁安裝過程中受力特性要求，主梁設計時對吊裝設備做了如下要求。

（1）主梁標準段和合龍段采用橋面吊機起吊，采用兩臺吊機同時起吊。

（2）單臺吊機前后支點距離為18m，前支點橫向間距為5m，兩臺吊機橫向中心間距22m。

（3）單臺吊機重量不超過75t，邊跨與中跨側吊機重量差不超過5%，起吊速度不小于20m/h。

（4）吊機具備梁段狀態調整功能，其順橋向可調整范圍±800mm、橫橋向為±100mm，并能調整梁段縱向坡度。

1.2 關鍵技術及解決思路

（1）為解決橋面吊機行走安全及方便等問題，將橋面吊機重心設置在前支點與后錨點之間，后錨點配重，并設置滾動輪。

（2）因組合梁混凝土面板厚度存在誤差，主梁吊耳中心相對橋面板高度參差不齊，為確保吊耳均勻受力，吊具與吊耳之間采用鋼絲繩軟連接，后錨點采用絲桿與吊耳連接。

（3）國內較多引進挪威威勝利及英國多門朗橋面吊機，設備維修與保養長期依靠國外配件，不但費用昂貴，且供貨周期長，開發國產連續千斤頂及液壓控制系統，配套國產錨具、鋼絞線、夾片，提高國產裝備制造能力。

2 橋面吊機設計

2.1 總體設計

橋面吊機采用國產QMD-225型橋面吊機，主要包括鋼桁架結構、支撐與錨固結構、縱移結構、液壓提升結構及吊具等，其整體結構見下圖。

2.2 結構設計

（1）鋼桁架設計。吊機為菱形式桁架結構，由Q345B型桿件聯接成型。上桁架平面安裝起重系統，下桁架平面支撐和錨固在橋面上，中部通過斜撐、立柱、后拉桿及平聯系，各桿件直徑采用螺栓聯接或者銷軸聯接連接在一起。鋼桁架結構見下圖4。上桁架平面中心間距2m，長8.78m，起重系統標準吊幅7.2m，設置有4.8m長縱移調節滑動軌道，起重系統車架能沿軌道±0.8m調節。下桁架平面根據吊點分布要求進行設計，下桁架平面成三角形布置，前后支點距離為18m，前節點橫向間距5m安裝支撐機構，后節點橫向間距2m，中間間距1.2m處安裝錨固機構。

（2）前支撐機構設計。支撐機構包括支撐座和支撐墊塊。單機支點間距按照設計要求的5m進行布置，支撐座焊接在金屬結構前節點下方。支撐座后側焊接縱移油缸耳板，作為整機縱移的頂推點；下底面安裝一塊MGA滑板，作為整機縱移的滑動介質。支撐墊塊與縱移滑軌道梁設計成一體。前支撐機構見圖5。

（3）后錨機構設計。錨固機構包括拉桿、耳板、螺母及銷軸。拉桿及耳板與橋面上的吊耳連接，提供橋面吊機錨拉力。兩組錨點之間利用支撐油缸設計一處輔助支撐，用來支撐后部自重。后錨結構見下圖6。

（4）縱移機構設計。整機縱移機構采用液壓頂推步履式，左右各一組縱移驅動油缸，后部設置滑移輪胎。前支撐滑座前方設計一處輔助支座，與滑道梁留出10mm間隙，起防傾覆安全保護作用。步履走行循環距離為3.6m，吊機行走完一個標準梁段需要3次步履走行循環。縱移機構見圖7。

（5）吊具結構設計。吊具由主梁、小橫梁、吊裝繩、縱移調節系統組成，吊具具備重心調節功能。在梁段吊耳內安裝吊耳滑輪，吊裝繩繞過吊耳換輪并與小橫梁之間采用卸扣連接。吊具機構見下圖8。

（6）提升系統結構設計。提升系統主要包括液壓系統、電控系統、千斤頂、鋼絞線組成。千斤頂主缸額定提升能力為260噸，配國產19-17.8鋼絞線，設計提升速度為25m/h，千斤頂配主動加緊的錨具?？刂葡到y由主控柜、位移傳感器和油壓傳感器等組成。主控柜通過PID算法實現提升油缸同步運行和停止；位移傳感器采集提升油缸位移；油壓傳感器實時顯示提升油缸載荷。控制系統可單機操作。提升油缸見下圖9。

2.3 橋面吊機技術參數

設計完的橋面吊機技術參數見下表1。

3 橋面吊機應用

3.1 橋面吊機荷載試驗

橋面吊機荷載試驗包括工廠靜載試驗與工地試驗。

工廠靜載試驗主要檢驗鋼結構的變形及荷載承受能力，以及液壓提升系統的承受能力。工廠試驗采用兩臺吊機側躺，支撐對頂，按照試驗載荷大小進行模擬載荷試驗。靜載荷試驗按照0.8PQ、1.0PQ、1.25PQ進行加載。工廠試驗見下圖10。

工地試驗在吊機安裝完成后進行，配重物為箱梁+水箱，模擬試驗載荷。靜載荷試驗F=1.25PQ，動載荷試驗F=1.1PQ。工地試驗見下圖11。

3.2 橋面吊機安裝

索塔區梁段第一對斜拉索安裝完成后安裝橋面吊機。橋面吊機桁架拼裝成整體后采用浮吊進行安裝，其它構件利用塔吊進行組裝，其安裝順序為：支撐及行走機構底座安裝→鋼桁架安裝→液壓提升系統安裝→電控系統安裝→吊具安裝→附屬設施安裝。

3.3 標準梁段吊裝施工

3.3.1 標準梁段吊裝流程

標準梁段對稱吊裝流程為：運梁船拋錨定位→橋面吊機扁擔梁與梁段連接→梁段起吊→梁段臨時匹配→梁段精確定位→梁段栓焊連接→斜拉索安裝→橋面板濕接縫澆筑→前移橋面吊機就位→吊裝下一梁段。標準梁段吊裝見下圖12。

3.3.2 梁段姿態調整

梁段坡度調整：利用扁擔梁上設置的水平千斤頂調整梁段的縱向坡度。

梁段縱橫向位移調整：利用設在提升系統作業機架處的千斤頂驅使機架縱橫向移動，實現梁段縱橫向位移調整。

梁段標高調整：利用提升千斤頂調整。

3.3.3 吊機行走

解除組合梁與扁擔梁間的連接，提升扁擔梁，解除吊機后錨點約束，按照“頂升橋面吊機→前移行走軌道→落放橋面吊機→頂推前移橋面吊機”的順序完成橋面吊機前移作業。

3.4 中跨合攏梁段吊裝施工

中跨合攏段長度均為9.8m，利用四臺橋面吊機起吊，并更換專用吊具。按照標準梁段施工程序正常起吊合龍段，當吊升至距已施工完梁段底1m左右時停止起吊，此時調整合攏梁段的水平度及水平位置，以便梁段能夠順利通過合龍口，并吊裝就位。中跨合攏段吊裝見下圖13。

4 結語

望東長江公路大橋主梁QMD-225型橋面吊機委托中交二航局裝備分公司負責研制，其液壓提升系統及控制系統由上海同新機電控制技術有限公司協助開發，此橋面吊機借鑒了蘇通大橋橋面吊機（由英國多門朗公司設計制造）。

主梁QMD-225型橋面吊機采用國產提升設備及控制系統，在實際使用過程中總體運行正常，處于受控狀態。中跨側橋面吊機共計吊梁29片，每吊裝3片梁段進行了一次夾片清洗，全過程未更換鋼絞線。

需改進的方面。其一，后行走系統為實心輪胎，因承受的荷載過大容易損壞，使用過程中更換為滾軸小車；其二，提升千斤頂裸露在室外，受雨水影響后其傳感器容易失去信號，需增加防雨保護設施。