佛陳擴建橋鋼箱梁架設方案研討

高 鶴

（山西路博交通經濟技術咨詢有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概況

本項目佛陳擴建橋位于佛山禪城區、順德區交界處，北起魁奇路與南海大道交叉口，向南跨越東平水道，橋位水面寬約90 m，橋位處河道順直，屬常年通航河流，且航運繁忙，橋梁軸線法向方向與水流方向基本平行。根據地方性相關文件，東平水道為國家內河Ⅱ級航道，要求通航凈寬不小于110.3 m，凈高不小于10 m，上底寬不小于90 m，側高不小于6 m；設計最高通航水位為5.8 m。

擴建橋即在舊橋兩側各新建一座橋梁，單幅橋梁 寬 15.75 m，起訖里程為 ：K0+473.060—K0+702.880，于K0+531.570—K0+644.370跨越東平水道，橋長229.82 m，橋式布置為（58.51+112.8+58.51）m三跨鋼箱連續梁橋，如圖1所示。

圖1 橋式布置圖（單位：m）

2 鋼箱梁結構形式

2.1 橫斷面

單幅橋頂板寬15.75 m，底板寬7.5 m，翼緣寬4.125 m，梁面頂板區段鋼箱梁梁高5 m，梁部兩側15.4 m區段后高度從5 m按二次拋物線漸變至2.8 m，如圖2所示。

圖2 鋼箱梁斷面圖（單位：mm）

2.2 梁段劃分

順橋向梁段以主跨中心線對稱，單幅橋共25個梁段（12個SS梁段、11個MS梁段和2個PS梁段），SS為邊跨梁段，MS為中跨梁段，PS為主墩墩頂梁段，各梁段分段及重量參數見圖3、表1所示。端橫隔板及過渡墩支座橫隔板上的加勁肋朝向邊跨跨中，其余橫隔板上的加勁肋方向中跨均朝向跨中，邊跨與之相反，均朝向過渡墩方向。

圖3 梁段劃分

表1 主梁主要參數表

2.3 結構構造

a）頂板 材質為Q345Qc，δ分別采用16 mm、18 mm、20 mm、22 mm四種不同截面高度鋼板，主墩支承墊石箱梁截面高度最大，梁面底口邊緣保持平齊。鋼箱梁頂板上部寬285 mm，下部寬170 mm，間距570 mm，采用U型加勁肋補強，肋厚8 mm，肋高280 mm。在鋼箱梁挑臂位置的U肋手孔設置栓接封板。

b）底板 材質為Q345Qc，δ分別采用16 mm、20 mm、24 mm、28 mm、32 mm、36 mm、40 mm 七種不同厚度鋼板。主墩墊石上梁段底板由水平段及二次拋物線段組成，底板壓彎成型，采用T形加勁肋補強，其余部位底板采用板式加勁肋補強，相隔400 mm，尺寸根據其所支承底板厚度的不同，在16～28 mm之間變化。

c）腹板 材質為Q345Qc，δ分別采用16 mm、18 mm、20 mm、24 mm、28 mm五種不同截面尺寸鋼板，腹板內側保持平齊，采用板式加勁肋補強，截面尺寸分別為16 mm、18 mm、20 mm及24 mm。墩頂附近梁段靠近底板的縱向加勁肋與橫向加勁肋焊接，其余部位縱向加勁肋在橫向加勁肋處斷開。

d）橫隔板及橫肋板 橫隔板采用實腹式橫隔，標準間距2.5 m。橫隔板分為普通橫隔板、主墩支座處橫隔板、過渡墩支座處橫隔板和端橫隔板。普通橫隔板等梁高段板厚12 mm，變梁高段為16 mm。中腹板兩側的頂板板式加勁肋在橫隔板及橫肋板設置的過焊孔，方向保持一致。箱梁外側與橫隔板對應位置均設置挑臂。

3 鋼箱梁架設方案

3.1 總體簡述

墩頂PS梁段采用支架法在胎架上拼焊，邊跨段采用搭設支架，然后逐段吊裝至支架上散拼SS1～SS6梁段，支架采用鋼管樁+貝雷梁結構。邊跨及墩頂塊連接完成后，對主墩頂主梁進行縱向臨時限位，安裝橋面懸臂吊機及焊接作業掛籃。中跨節段單元件在制造廠完成拼裝后，陸運至橋位，利用浮吊及工程駁船由東平水道運至橋位下方，懸拼吊機起吊，依次吊裝懸拼MS1～MS5梁段并進行梁段間焊接，同時進行邊跨壓重[1]。

懸拼完成后，邊跨壓重，做好合攏的相關準備工作，按設計要求，選擇合適的溫度，利用一臺懸臂吊機，吊裝合攏段，完成合攏連接[2]。

3.2 施工步驟

a）施工橋梁樁基礎施工及墩身施工；加工制造廠進行梁體節段制作→搭設邊跨支架→邊跨梁段及主橋墩頂梁段運抵現場；進行鋼箱梁節段吊裝準備。

b）分節段吊裝墩頂梁段PS梁段及邊跨梁段SS1～SS6段→施工現場接縫，完成邊跨鋼梁架設→完成墩頂主梁縱向臨時限位裝置施工同時主跨主梁車間進行鋼箱梁節段制作。

c）在PS梁段頂拼裝梁上懸臂吊機；主跨吊裝梁段通過駁船運抵橋位下方；完成懸臂拼裝前的各項準備工作。

d）拆除邊跨臨時支架→懸臂拼裝MS1鋼箱梁段→焊接已安裝節段間的現場接縫。

e）繼續懸拼直至跨中→依次焊接已安裝節段間的現場接縫→拆除一側懸拼吊機，預留MS6合攏梁段→完成邊跨壓重→中跨合攏。

f）拆除吊裝設備及橋墩主梁縱向臨時限位裝置→橋面附屬工程施工→全橋荷載試驗，竣工通車。

3.3 施工重難點

3.3.1 墩頂PS梁段拼裝

鋼箱梁由專業公司制造。由于墩頂長10 m的PS梁段中心梁高5 m，邊端梁高4 m，總重164.80 t，為便于安裝，擬將其進行縱橫向劃分，兩側挑臂單元為2個獨立單元、中間箱體從中間對分為2個獨立C型箱體。鋼箱梁PS段采用臨時支墩托架法施工，臨時支墩錨固在事先已完成的條形基礎中（中跨一側鋼管柱依地質狀況需打入河床以下），采用6φ630鋼管柱（壁厚δ=10 mm）分布于墩身兩側，臨時支墩橫向中心距為3.5 m。臨時支墩間采用連接系（2[14a）形成一個整體。臨時支墩頂部設置2I56b橫向分配梁，上鋪貝雷梁組，搭設I16橫向分配梁作為鋼箱梁底模胎架的支架平臺，在墩身與臨時支墩中間部分采用分配梁及牛腿進行支撐，分配梁采用2工45，牛腿采用16 mm鋼板。斷面形式見圖4所示。

圖4 臨時支墩結構形式斷面圖（單位：cm）

臨時支墩支架施工完畢后必須對墩旁托架進行預壓。預壓重量為PS梁段重量的1.05倍，即173.04 t。支墩支架及鋼箱梁拼裝胎架施工完成后調整好標高，做好預壓測量觀測點標記，即可進行預壓試驗。荷載擬采用混凝土塊堆載的全斷面等載預壓方法：在底模胎架前后兩端各做3個監控點，量測各監控點初始標高，依次預壓20%荷載重量→50%荷載重量→100%荷載重量（穩壓48 h）→105%荷載重量（穩壓36 h），每次均需測量每個觀測點至少兩遍，完成預壓后卸載，通過測量計算出堆載前后的實測變形撓度值，根據結果判定是否滿足規范要求。完成臨時支墩及胎架布置后由鋼梁制造廠家進行現場組拼及焊接。

3.3.2 邊跨鋼箱梁散拼

邊跨鋼箱梁段（SS1～SS6）均采用落地支架法施工，采取鋼管立柱+貝雷梁等組成的梁柱式支架，布置形式同PS梁段施工支架。鋼管立柱支撐于基礎預埋件上，鋼管柱連接系節點處采取抱箍形式，抱箍為螺栓連接，應先進行安裝，安裝前，應先在鋼管立柱上搭設好施工平臺，施工平臺為“井”字型，利用槽鋼或角鐵焊接在鋼管立柱上做為主梁，在其上鋪設腳手板，腳手板應固定于主梁或鋼管立柱上。臨時支墩頂部設置2I56b橫向分配梁，上鋪貝雷梁組作為縱梁，搭設I16橫向分配梁作為鋼箱梁底模胎架的支架平臺，立面布置見圖5所示。

圖5 邊跨臨時支墩結構形式立面圖

梁體按節段由主墩向邊墩方向逐節段拼裝，邊跨梁段組焊和拼裝在胎架上一次完成。梁段組裝順序：橋底板→橫隔板→腹板→頂板→挑臂，采用傳統“正裝法”，以胎架為外胎，以橫隔板腹板為內胎，各板單元按測量放線復核的縱、橫基線為準定位，采用臨時加固措施保證精度和施工安全。為使梁段對接時易于校正各板的相互位置，將內、外腹板等端部焊縫預留200 mm不焊，待安裝架設對位準確后再施焊。

3.3.3 主跨鋼箱梁懸拼

主跨鋼箱梁經工廠整節段拼裝完成后陸運至橋位，由浮吊吊裝至500 t駁船，單層水運至橋位下方，由梁上懸拼吊機起梁拼裝。懸臂吊機是一個能夠沿軌道行走的活動吊架，錨固在已施工鋼箱梁節段上，懸臂吊機用于鋼箱梁標準段、非標準段及合攏段的安裝，包括起吊，調平及對接等作業[3]，圖6所示。

圖6 懸拼吊機作業示意圖

在鋼箱梁每個塊體的縱隔板、橫隔板節點處設置提升吊點，主要由耳板、錨座、加勁板、高強度螺栓結構、銷軸、扁擔梁組成，在鋼箱梁縱隔板及頂板上開孔，利用高強螺栓（M22 mm，4個）將錨座固定在縱隔板上，然后再利用高強螺栓（M22 mm，4個）將錨座與耳板相連，最后將耳板與扁擔梁利用φ50銷軸相連，提升吊機卷揚機設置動滑輪與扁擔梁連接，通過啟動卷揚機將梁進行提升。單塊鋼箱梁節段（L=10 m）的拼裝如下：

a）運梁駁船拋錨就位 將運梁駁船在吊裝位置拋錨定位，為保證鋼箱梁停泊位置與安裝位置基本一致，在懸臂吊機下放吊具后，收放駁船錨繩使梁部吊點位置與吊架平面誤差在50 cm以內。

b）懸臂吊機吊裝鋼梁 降下吊機起吊吊具，與鋼箱梁索扣連接固定牢靠，利用索夾調整吊點兩側吊繩長度保證基本一致，以利梁體水平起吊。待梁體起升高度10 cm左右后，暫停提升，檢查吊點、吊架穩定情況以及懸臂吊機的受力與變形情況，無異常情況，繼續起吊。提升過程中，應保證兩側鋼箱梁對稱同步起吊，水平提升。

c）施工掛籃 施工掛籃作為鋼梁調梁、定位及施焊的施工操作平臺。掛籃由型鋼焊接而成，通過吊桿懸掛在已拼鋼梁底部，隨懸臂吊機行走，也可以單獨行走。掛籃內側設配重，掛籃內側吊桿可以拆卸，底籃設活動施工平臺，用于鋼箱梁連接口的施焊作業，底籃周圍設欄桿，掛安全網。

d）鋼箱梁定位 當梁體提升至拼裝位置時，前移施工掛籃，作為接縫施工平臺，然后用以下方法調整鋼箱梁豎向、縱橋向、橫橋向位置及扭角：

（a）利用懸臂吊機微操作調整梁體標高高于設計標高約3 cm。

（b）在梁頂、底部安裝導向定位鋼板。

（c）在主梁頂板及底板安裝順橋向對拉拉桿，用于調整鋼箱梁整體構件的順橋向位置，同時掛副吊鉤調整豎向角，使梁體拼接端底板放置在導向鋼板上；繼續調整底板、頂板對拉拉桿及主副吊鉤，使鋼箱梁頂板、底板豎向匹配，拼接縫寬度約10 mm，用直徑10 mm圓鋼設置限位。

（d）順橋向就位后，在拼接縫位置兩側主梁底板及頂板安裝斜向對拉拉桿，通過斜向對拉拉桿調整鋼箱梁橫橋向位置，使鋼箱梁拼接縫位置腹板橫橋向匹配，然后拉緊上下對拉拉桿。

（e）按施工監控測量小組提供的梁段精確匹配軸線及高程數據，復測鋼箱梁懸臂端標高及平面位置，如需調整，通過精調頂板、底板上順橋向及橫橋向（斜向）對拉拉桿使梁段精確定位。前后梁段精確匹配高程誤差控制在±5 mm之間。

（f）焊接對接梁段間焊縫，依次由邊跨向中跨起吊拼裝MS1～MS5，并依據建模計算結果在邊跨段施壓相應壓重，并采用分配梁+精軋螺紋鋼的形式對邊跨段進行臨時鎖定，預留合攏段MS6[4]。

3.3.4 合攏

合攏前，在穩定的溫度時段連續3 d測量合攏口尺寸，經溫度修正后（15℃～20℃）對合攏段二次下料?，F場利用駁船將合攏段運輸到位，橋面一側設置懸拼吊機吊裝合攏梁段至設計位置，立即施作臨時連接，待溫度達到設計合攏溫度時，精確調整焊縫縫寬，完成全截面焊接[5]。

4 結語

佛陳大橋擴建橋主橋鋼箱梁架設施工采用常規的懸臂拼裝法，技術先進，安全可靠，目前該座橋梁已順利通車運營，對今后同類橋梁建設具有較大的借鑒意義。