南紀門橋鋼梁提升站設計與驗算

李剛

摘要：本文以重慶市軌道交通十號線南紀門長江軌道專用橋為背景，其北岸引橋為3×70m鋼-砼結合連續梁，采用節段拼裝后頂推架設。在高墩上設置提升站[1]，并結合鋼梁頂推施工技術，有效解決了長江大橋建設中從水上運輸鋼梁架設的難題。

關鍵詞：提升站 設計 有限元法

1? 工程概況

重慶市軌道交通十號線南紀門長江大橋，將連接渝中區與南岸區，是十號線二期工程的關鍵控制性工程，位于十號線二期工程南濱路站～七星崗站區間，大橋全橋長1222.045m（含橋臺范圍）。主橋采用五跨高低塔雙索面半漂浮體系斜拉橋，跨徑布置為（34.5+180.5+）（34.5+180.5+480+215.5+94.5）m;引橋采用三跨等截面連續梁橋，跨徑布置為（3×70）m。主橋及引橋主梁均采用鋼箱疊合梁的形式，橋塔為門型橋塔形式。

2? 鋼梁提升站設計

依據橋梁所處的環境及位置，將鋼梁提升站設在P5#墩頂，鋼梁節段由提升站提升，提升高度達60m，懸拼后再往前頂推。提升站結構形式：鋼梁提升站采用懸臂式，雙支腿，雙橫梁結構，其前支點位于P5#墩的三角托架上，后錨點錨固在臨時墩頂分配梁上，提升站設計額定吊重為225t，提升機構通過液壓推拉桿實現縱橫向移動，其中橫向移動±20cm，縱向移動±50cm。

提升站大致分為四部分：三角托架，菱形桁架，大梁，后錨及提梁天車。①在墩子兩側設置三角托架，以支撐上部荷載，并將上部荷載傳遞給橋墩。三角托架下部支撐豎桿和斜桿與上部橫梁采用銷軸連接。②菱形桁架做為提升站的主要結構，其桿件全部采用鋼管，連接著其他三個部分，支撐在三角托架上。③大梁采用貝雷梁，橫向每5片組成一組，共2組。上部鋪設分配梁，在分配梁上安裝提升裝置底座。④后錨采用φ32 PSB930精軋螺紋鋼，單根預拉35t，兩端帶雙螺帽，螺紋鋼外側做好防護工作。⑤提梁天車安裝在提升裝置底座上，主要由兩臺200T連續千斤頂和導纜架及卷筒組成。

3? 提升站結構計算

進行結構計算考慮的荷載有：①提升站自重。②千斤頂、鋼絞線導纜架及卷筒、鋼絞線和吊具。③提升站提升荷載：起重千斤頂的額定起升荷載取值為225t，起升動荷載系數1.1。④提升站風荷載：工作風載及靜載試驗風荷載，提升站工作狀態下計算風速20.5m/s;提升站靜載試驗時計算風速8.3m/s。⑤特殊荷載：非工作狀態下計算風壓取值514.9Pa ，靜載試驗荷載取281.25t。

采用MIDAS Civil 2015軟件建立鋼梁提升站空間計算模型，模型中的桿件均采用梁單元模擬，桿件尺寸及截面按設計圖紙輸入。

根據提升站使用情況，列出主要作業狀況：

工況一：不考慮風荷載，提升鋼梁;工況二：考慮風荷載，提升鋼梁;工況三：不考慮風荷載，靜載試驗作業;工況四：非工作風荷載下，空載抗傾覆情況。根據大梁不同位置，分別考慮距前支點最近處10.25m和最遠處11.25m兩種情況。

3.1? 強度計算結果

根據不同的計算工況分析，工況三大梁距離前支點11.25m時結構取得最大組合應力162.8MPa，工況三大梁距離前支點10.25m時結構取得最大剪應力70.8MPa，根據各工況計算結果分析，在表一中列出貝雷梁各桿件在各工況的計算結果

根據計算分析，提梁站的強度滿足要求。

3.2? 位移計算結果

提升站上部走道梁前端豎向位移為44.3mm，[44.3mm<1250×13250=53mm]，滿足要求。貝雷梁豎向最大位移為84.2mm，在支點處的豎向位移為44.3mm，[84.2-44.3=39.9mm<1500×21000=42mm]，貝雷梁撓度滿足要求。

提升站的剛度滿足要求。

3.3? 穩定性計算結果[2]

4? 安全防護工作

由于待架鋼梁從長江上運輸，從長江上起梁，起吊高度達60米，施工時對安全性要求高，特別注意以下安全措施：

①提前觀測天氣情況，必須在風力小于6級時起吊，施工時遇大風等不利天氣時應停止提升與架設;②提升站使用前，應進行試吊，在使用過程中嚴禁超負荷使用;③提升鋼絞線等吊裝工具每次使用前應進行外觀檢查，確保無破損等現象;④梁體在就位時應準確，當有偏差時應重新就位，不得使用撬棍等使梁體強制就位。⑤施工現場應統一指揮，明確各種信號、手勢等含義，必要情況下各個作業點負責人應配備對講機。

5? 結語

依據施工現場的特點，鋼梁由水上運輸，在墩頂設置提升站，再頂推就位的施工方案有效降低了鋼梁的轉運距離和難度，加快了梁體架設速度，確保工期，節約工程造價，為同類型橋梁的架設提供了有益的借鑒。

參考文獻：

[1]張文釗. 高墩提升站在預制箱梁架設中的應用[J]. 山西建筑， 2013（10）.

[2]中華人民共和國建設部.GB50017-2003 鋼結構設計規范[S].北京：中華計劃出版社，2003.