V腿桁架連續(xù)箱梁橋吊裝技術(shù)研究

馬洪龍

（中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司，山西 太原 030032）

V腿桁架連續(xù)箱梁橋吊裝技術(shù)研究

馬洪龍

（中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司，山西 太原 030032）

以貴安新區(qū)歆民路車田河大橋?yàn)楸尘埃ㄟ^對(duì)V腿桁架連續(xù)箱梁分段設(shè)計(jì)，形成了全橋分段吊裝拼接的作業(yè)方案。隨后根據(jù)分段特點(diǎn)及場(chǎng)地特點(diǎn)，規(guī)劃了箱梁吊裝的合理行走線路和臨時(shí)支架架設(shè)方案，并選取了合理的吊裝起重設(shè)備，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)吊裝試驗(yàn)，同時(shí)還分別對(duì)整個(gè)吊裝工程中最重和最遠(yuǎn)的構(gòu)件吊裝時(shí)的起重機(jī)受力特點(diǎn)進(jìn)行了分析，驗(yàn)算了橋梁分段吊裝的安全性。現(xiàn)場(chǎng)施工結(jié)果表明，所提出的橋梁分段吊裝設(shè)計(jì)和臨時(shí)支架架設(shè)方案有力保證了橋梁吊裝施工的安全性，可為今后類似工程提供有益參考。

橋梁工程；鋼箱梁橋；分段設(shè)計(jì)；起重試驗(yàn)

鋼箱梁橋具有自重小、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成熟、造型優(yōu)美及施工效率高等特點(diǎn)，為許多市政工程所采用[1-3]。貴安新區(qū)歆民路車田河大橋采用了V型腿+桁架連續(xù)箱梁方案，歆民路在K4+020～K4+140段連續(xù)跨越規(guī)劃車田河景觀帶和濱湖路，橋位處車田河規(guī)劃寬度為40 m左右，兩側(cè)河岸為景觀步行道，歆民路與河道大致正交。在K3+988.240～K4+148.160范圍設(shè)置橋梁，橋梁分兩聯(lián)，第一聯(lián)跨徑布置為32 m+56 m+32 m鋼結(jié)構(gòu)V構(gòu)橋，其中，6 m中跨跨越車田河，邊跨跨越河岸景觀步行道；第二聯(lián)為30 m簡支鋼箱梁，跨越濱湖路。橋梁全長159.92 m，分為左右2幅修建，單幅橋?qū)?1.25 m。邊跨主梁為正交異形板鋼箱梁，高度為1.8～1.94 m，頂板形成橋面橫坡，底板水平。頂板寬21.1 m，底板寬15.66 m，斷面為單箱6室形式，兩側(cè)懸臂寬度分別為3 m和2.5 m，箱室寬度為：邊室1.58 m，中室3.11 m。

城市環(huán)境下修建鋼箱梁連續(xù)橋一般采用分段吊裝法。將箱梁整體劃分為若干個(gè)節(jié)段，由工廠預(yù)制，在橋位附近設(shè)置拼裝胎架，完成部分拼裝作業(yè)，然后整體吊裝至設(shè)計(jì)位置，簡單易行，結(jié)構(gòu)安裝定位精確，拼裝質(zhì)量容易保證。但是此方法需要較大的拼裝胎架，有較多的高空作業(yè)，施工人員的安全保障難度大，帶來的安全措施費(fèi)用高。分段吊裝法的主要技術(shù)難題為結(jié)構(gòu)分段單元的分割和結(jié)構(gòu)分段吊裝順序的確定。

許多橋梁在建設(shè)過程中都對(duì)吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性研究，楊建勇等[4]對(duì)鋼箱梁吊裝施工的要求和要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，提出鋼箱梁吊裝作業(yè)的精度控制方法和分段吊裝的調(diào)整方法，并分析了臨時(shí)支架設(shè)計(jì)，對(duì)類似橋梁吊裝施工具有一定的指導(dǎo)意義。李春元等[5]通過對(duì)鋼橋吊裝時(shí)的內(nèi)力分析，對(duì)鋼橋受力部位進(jìn)行了局部加強(qiáng)，以改善各桿件內(nèi)應(yīng)力，滿足強(qiáng)度要求。研究采用托架替代吊架的安裝方案優(yōu)化，對(duì)橋梁吊裝施工的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。吳錦偉等[6]詳細(xì)闡述了采用船運(yùn)水上起吊方法完成大跨度簡支梁吊裝施工，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了吊裝施工中的過程控制技術(shù)措施，具有較高的實(shí)用價(jià)值。李航[7]介紹了跨越既有鐵路鋼箱梁橋整體吊裝施工方法，重點(diǎn)突出對(duì)周圍復(fù)雜環(huán)境的防護(hù)措施，具有一定的借鑒意義。

已有的研究成果表明：箱梁的分段或者整體吊裝施工是一種相對(duì)較為成熟的施工方法，具有較高的通用性，但是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異造成了許多不同的結(jié)構(gòu)形式，車田河大橋的吊裝施工受到橋梁結(jié)構(gòu)本身及周圍施工條件制約，具有自身的許多特點(diǎn)，因此重點(diǎn)研究了適用于本橋梁吊裝施工的技術(shù)措施和相關(guān)設(shè)備。

1 箱梁整體分段設(shè)計(jì)

本鋼箱梁橋采用“工廠預(yù)制→現(xiàn)場(chǎng)焊接拼接→分塊吊裝”施工模式，其中，箱梁分塊預(yù)制工作在本公司成都工廠完成，分塊箱梁通過公路運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，然后在現(xiàn)場(chǎng)按照箱梁線性布置拼裝胎架，根據(jù)起重機(jī)性能及其他現(xiàn)場(chǎng)條件，以質(zhì)量控制為原則，施工效率為目標(biāo)，確定現(xiàn)場(chǎng)梁段拼接方案。

鋼箱梁分段方案結(jié)合設(shè)計(jì)要求及工廠加工能力，為保證其整體質(zhì)量，滿足技術(shù)各項(xiàng)要求，在制造各鋼箱梁塊單元時(shí)，腹板單元寬度在加0.05%收縮量后，直接加工其與頂?shù)装褰佑|的兩邊的坡口。頂、底板單元長度、寬度方向及腹板長度方向均留2次切割量，待組裝成塊單元后，支撐為設(shè)計(jì)的橋位狀態(tài)，整體劃線切割周邊。完成各分塊的臺(tái)階拼裝作業(yè)后形成了吊裝節(jié)段，如圖1所示。

拼裝完成的橋梁分段重為110.68 t，最長段為35.496 m，起重機(jī)的選型和行走線路規(guī)劃均需滿足最重節(jié)段吊裝要求。

圖1 上層箱梁縱向分段示意圖

圖2 起重機(jī)行走線路及拼裝順序

2 鋼箱梁吊裝施工方法

2.1 起重機(jī)行走線路規(guī)劃

起重機(jī)行走線路根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件和起重機(jī)吊裝能力確定，本工程場(chǎng)地條件較好，周圍沒有影響施工的各種限制性因素，因此起重機(jī)行走線路設(shè)置在橋梁側(cè)邊及簡支梁空間下方。起重機(jī)行走線路及拼裝順序如圖2所示。

2.2 起重機(jī)吊裝試驗(yàn)

本工程選用了QUY350履帶式起重機(jī)，在履帶起重機(jī)正常吊裝施工前，需對(duì)進(jìn)場(chǎng)的履帶起重機(jī)進(jìn)行試吊，以確定履帶起重機(jī)的正常工作條件。需進(jìn)行如下吊裝測(cè)試工作。

試吊環(huán)境：試吊在晴朗天氣下進(jìn)行，風(fēng)速應(yīng)小于5級(jí)，場(chǎng)地應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，傾斜度不得大于5/1 000，在起重臂（桿）起落及回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)無障礙物。

空載試驗(yàn)：各試驗(yàn)動(dòng)作需重復(fù)進(jìn)行不少于3次；吊臂、吊鉤起落、升降到規(guī)定的極限位置；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)向左、右各回轉(zhuǎn)360°；前進(jìn)、后退，再原地向左、右各轉(zhuǎn)彎90°；各儀表、信號(hào)應(yīng)顯示正常，安全控制裝置應(yīng)靈敏有效，運(yùn)轉(zhuǎn)部位應(yīng)無異響、過熱現(xiàn)象。

滿載試驗(yàn)：力矩限制器自檢功能必須靈敏有效，額定載荷試驗(yàn)以最低和最高速度進(jìn)行提升、制動(dòng)、變幅、回轉(zhuǎn)、行走試驗(yàn)，重復(fù)次數(shù)不得少于2次；試驗(yàn)過程中各項(xiàng)動(dòng)作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。

超載試驗(yàn)：以起重機(jī)額定起重量的110%進(jìn)行超載動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，試驗(yàn)程度參照滿載試驗(yàn)要求。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)后，將起重量增加到125%，提升到離地20 cm高度處，重物在空中停留時(shí)間不得少于10 min，重物與地面距離應(yīng)保持不變。

2.3 吊裝安全性檢算及作業(yè)流程

2．3．1 吊裝安全檢算

本工程吊裝中最重和最遠(yuǎn)構(gòu)件作業(yè)為控制性吊裝作業(yè)步驟，下面分別對(duì)2種工況的吊裝參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確定吊裝參數(shù)如下所示。

最重構(gòu)件：本工程最重構(gòu)件為5號(hào)和17號(hào)構(gòu)件，質(zhì)量為110.68 t，規(guī)格尺寸為5.89 m×35.5 m×1.4 m，安裝標(biāo)高為11 m，回轉(zhuǎn)半徑為14 m。

以17號(hào)梁段為例：110.68 t（箱梁）+3.5 t（吊鉤）+1 t（鋼絲繩）＝115.18 t。考慮動(dòng)載系數(shù)為1.2，最終起重量為 115.18×1.2＝138.216 t。

履帶式起重機(jī)起升高度為（相對(duì)于地面）：H＝h1+h2+h3+h4+h5＝11（鋼箱梁就位高度）+1（鋼箱梁就位前需吊高增加）+1.4（鋼箱梁高度）+8（吊鉤與梁頂高度）+18（吊鉤及主繩長度）＝39.4 m。

吊車站位中心距吊點(diǎn)中心距離（回轉(zhuǎn)半徑）為L＝14 m。最重梁段吊裝示意圖如圖3所示。

350 t履帶起重機(jī)作業(yè)參數(shù)：主臂30 m，塔臂24 m，作業(yè)幅度14 m。此時(shí)，350 t履帶起重機(jī)額定起重量為142 t。履帶起重機(jī)額定起重量142 t，大于箱梁總重138.21 t，吊裝工況安全。

最遠(yuǎn)構(gòu)件：本工程最遠(yuǎn)構(gòu)件為6號(hào)至12號(hào)構(gòu)件，質(zhì)量最重為7號(hào)箱梁77.6 t，規(guī)格尺寸為8.3 m×21.1 m×1.4 m，安裝標(biāo)高為11 m。

吊裝計(jì)算，以7號(hào)梁段為例：77.6 t（箱梁）+3.5 t（吊鉤）+1 t（鋼絲繩）＝82.1 t。考慮動(dòng)載系數(shù)1.2，最終起重量為 82.1×1.2＝98.52 t。

履帶式起重機(jī)起升高度為（相對(duì)于地面）：H＝h1+h2+h3+h4+h5＝11（鋼箱梁就位高度）+1（鋼箱梁就位前需吊高增加）+1.4（鋼箱梁高度）+8（吊鉤與梁頂高度）+18（吊鉤及主繩長度）＝39.4 m。

吊車站位中心距吊點(diǎn)中心距離（回轉(zhuǎn)半徑）為L＝16 m。350 t履帶起重機(jī)作業(yè)參數(shù)：主臂30 m，塔臂24 m，作業(yè)幅度16 m。此時(shí)，350 t履帶起重機(jī)額定起重量為117 t。

履帶起重機(jī)額定起重量117 t，大于箱梁總重98.52 t，吊裝工況安全。

2．3．2 吊裝作業(yè)流程

完成履帶式起重機(jī)調(diào)試，在進(jìn)行每個(gè)塊體吊裝前，需再次試吊，確保順利起吊，并調(diào)整各鋼纜的長度，確保吊裝平穩(wěn)。吊裝作業(yè)的主要流程如圖4所示。

圖3 鋼箱梁吊裝示意圖

3 結(jié)束語

歆民路車田河大橋整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，全橋分段多，各分段之間的尺寸和質(zhì)量差異較大，給現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工帶來了一定的挑戰(zhàn)。本文從橋梁整體分段入手，提出了合理的吊裝分段設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件和起重機(jī)性能，規(guī)劃了合理的吊車行走線路。為保證吊裝作業(yè)的安全性，提出了起重機(jī)在正式吊裝作業(yè)前的其中試驗(yàn)方案，有力保證了起重機(jī)在箱梁節(jié)段吊裝過程中的可靠性，同時(shí)還進(jìn)行了最重和最遠(yuǎn)節(jié)段吊裝的參數(shù)驗(yàn)算，確保了極限工況下的吊裝安全性。通過對(duì)車田河大橋節(jié)段吊裝工作的研究，可以為今后類似工程提供有益參考。

圖4 吊裝作業(yè)流程圖

［1］袁霖宇.成都市二環(huán)路高架橋特殊鋼箱梁設(shè)計(jì)研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2014.

［2］甘立全.城市高架橋大型鋼箱梁整體吊裝技術(shù)［G］//成都市“兩快兩射”快速路系統(tǒng)工程論文專輯，2014.

［3］童激揚(yáng)，黃南育，曾憲雙.武漢沙湖南環(huán)路跨楚河橋鋼箱梁分節(jié)段頂推安裝技術(shù)［J］.世界橋梁，2012，40（3）：28-32.

［4］楊建勇，成菲.城市高架橋梁鋼箱梁的吊裝施工技術(shù)［J］.中國建材科技，2016（6）：106-107.

［5］李春元，國春風(fēng).大跨度鋼橋托架吊具設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］.中國港灣建設(shè)，2014（11）：49-50.

［6］吳錦偉，何炳泉，黎丁，等.海心沙簡支梁式鋼橋整體吊裝施工技術(shù)［J］.廣東土木與建筑，2011（11）：46-48.

［7］李航.跨越既有鐵路線鋼橋吊裝施工方案［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2010（30）：153-154.

馬洪龍（1985—），天津?qū)幒尤耍髮W(xué)本科，主要從事項(xiàng)目管理工作。

〔編輯：劉曉芳〕

U445.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.037

2095-6835（2017）24-0037-03