太洪長(zhǎng)江大橋加勁梁吊裝施工設(shè)計(jì)及具體方法研究

田發(fā)全

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550001)

1 太洪長(zhǎng)江大橋加勁梁吊裝施工設(shè)計(jì)

1.1 工程概況

太洪長(zhǎng)江大橋主橋?yàn)?90 m+808 m+260 m布置的懸索橋，其主跨橋面系采用鋼箱加勁梁結(jié)構(gòu)形式。主纜跨中處距設(shè)計(jì)最低水位134.681 m，長(zhǎng)江主航道于主橋跨中往北岸方向偏移，實(shí)際更偏向于北岸主塔，距離南岸側(cè)較遠(yuǎn)，江面臨近南岸側(cè)水深較小。其加勁梁吊裝施工，強(qiáng)調(diào)提升橋梁的承重能力和工作性能，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載的有效傳導(dǎo)，保持通行能力，這對(duì)設(shè)計(jì)和施工工作提出了較高要求。根據(jù)橋址處河床高程及水位變化情況，本橋跨中采用跨纜吊機(jī)進(jìn)行鋼箱加勁梁吊裝施工；兩岸側(cè)水位處采用跨纜吊機(jī)結(jié)合蕩移法進(jìn)行吊裝施工。

1.2 設(shè)計(jì)方法

(1)跨纜吊機(jī)鋼桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目?jī)H對(duì)纜載吊機(jī)鋼桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，暫不對(duì)電氣結(jié)構(gòu)做復(fù)核。依據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 3811-2008)第6.5.2條，桁架的跨中撓度允

許值按跨徑的1/700控制；依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)第5.2.7條，驗(yàn)算支架的剛度時(shí)，其最大變形值不得超過(guò)L/500的允許值，采用Midas Civil 2017軟件，進(jìn)行跨纜吊機(jī)鋼桁架結(jié)構(gòu)有限元模型建設(shè)，用于設(shè)計(jì)分析，主要考慮自重、靜荷載、模擬負(fù)載、自然條件影響，因主纜對(duì)鋼桁架梁的抗扭約束存在動(dòng)態(tài)變化，對(duì)模型邊界條件進(jìn)行更改，取中間單點(diǎn)支撐模式進(jìn)行有限元模型建設(shè)。

太洪長(zhǎng)江大橋鋼箱加勁梁吊裝施工設(shè)計(jì)，主要采用模擬方式獲取可靠的基礎(chǔ)參數(shù)。按照該模型進(jìn)行受力情況分析，以一般通行要求為約束條件，結(jié)合設(shè)計(jì)要求已有固定參數(shù)，可獲取橋梁鋼桁架結(jié)構(gòu)最大豎向位移為：

41 mm

該結(jié)果滿(mǎn)足通行要求，進(jìn)一步進(jìn)行計(jì)算，獲取纜載吊機(jī)鋼桁架梁的正應(yīng)力水平為222～223 MPa之間，滿(mǎn)足建設(shè)要求，可按此設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。

(2)端梁段施工臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)

太洪長(zhǎng)江大橋南岸側(cè)端部梁段編號(hào)為D，梁段長(zhǎng)度9.2 m，吊裝重量172.8 t，該梁段在成橋之后無(wú)吊索，引橋端直接支撐于南塔中橫梁的支座墊石，另一端與鄰近箱梁焊接及螺栓連接；北岸側(cè)端部梁段E，梁段長(zhǎng)度10.8 m，吊裝重量193.4 t，與D梁段類(lèi)似，其在成橋之后亦無(wú)吊索。考慮經(jīng)濟(jì)性，本橋施工選擇在上橫梁臨江側(cè)的側(cè)面上埋設(shè)預(yù)埋鋼板，待后期準(zhǔn)備進(jìn)行鋼箱梁吊裝之前焊接耳板，通過(guò)耳板懸掛的定、動(dòng)滑車(chē)組及其連接鋼絲繩，將端梁段鋼箱梁懸挑出中橫梁支座墊石范圍給的鋼箱梁斜向向上懸掛住，從而實(shí)現(xiàn)端梁段的臨時(shí)支撐錨固。

預(yù)埋鋼板上焊接耳座后，通過(guò)300 t的弓形卸扣連接懸掛3餅200 t定滑車(chē)組，然后通過(guò)走8線(xiàn)的形式穿繞鋼絲繩，下端懸掛200 t的4餅動(dòng)滑車(chē)組，再通過(guò)弓形卸扣、鋼絲繩圈等連接至鋼箱梁的臨時(shí)吊點(diǎn)。

通過(guò)計(jì)算分析，端梁段吊裝施工臨時(shí)支撐的懸吊鋼絲繩滿(mǎn)足最小破斷拉力要求；上錨固件滿(mǎn)足承載力要求。

2 太洪長(zhǎng)江大橋加勁梁吊裝施工方法

2.1 吊裝順序

考慮到太洪長(zhǎng)江大橋加勁梁特殊性，本次施工思路上重視吊機(jī)運(yùn)用，采用跨纜吊機(jī)進(jìn)行上部鋼箱梁的吊裝施工，統(tǒng)一進(jìn)行鋼箱加勁梁的加工，確保其規(guī)格無(wú)異常、質(zhì)量理想，之后運(yùn)用水上運(yùn)輸?shù)姆绞剑瑢撓浼觿帕哼\(yùn)輸至施工區(qū)域正下方水道中，借助跨纜吊機(jī)，對(duì)下方鋼箱加勁梁進(jìn)行垂直起吊。吊裝順序見(jiàn)表1。

表1 太洪長(zhǎng)江大橋加勁梁吊裝順序

2.2 吊裝流程

在施工的開(kāi)始階段，完成測(cè)量和各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。所有鋼箱梁采用統(tǒng)一加工的方式，于施工場(chǎng)地之外進(jìn)行預(yù)制，之后運(yùn)至施工區(qū)域，按照施工方案要求核準(zhǔn)其質(zhì)量合格，可進(jìn)行拼裝、焊接等工作，對(duì)完成焊接的鋼箱梁進(jìn)行編號(hào)，共68段。

項(xiàng)目采用攬載吊機(jī)吊具、臨時(shí)吊索相互轉(zhuǎn)換的方式，將箱梁蕩移至安裝位置，以多轉(zhuǎn)向形式，保證攬載吊機(jī)吊具、臨時(shí)吊索相互轉(zhuǎn)換的效率。主纜索夾靠近主塔端，其應(yīng)用的吊帶承載能力為200 t，最小長(zhǎng)度在10 cm以上。以S29～S33梁段蕩移吊裝流程為例，首先進(jìn)行試吊試驗(yàn)，以核準(zhǔn)設(shè)備性能可靠。將高強(qiáng)度軟質(zhì)纖維吊帶纏繞于在南岸側(cè)S29、S31、S34號(hào)梁段各處，要求纏繞部位靠近主塔端頭位置，安裝定滑車(chē)組，并進(jìn)行關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)連接，按照S29→S31→S34的順序，借助手拉葫蘆和布置于塔頂、上橫梁頂面的卷?yè)P(yáng)機(jī)收放繩索，將動(dòng)滑車(chē)組下放至預(yù)定高度位置，上下游同步施工，施工過(guò)程中進(jìn)行檢驗(yàn)，處理異常。

將纜載吊機(jī)行走至S28號(hào)梁段對(duì)應(yīng)吊索位置鎖緊，進(jìn)行垂直下放，使其位置處于通航凈空以上5～10 m處，并維持穩(wěn)定，通過(guò)運(yùn)輸船將S33梁段運(yùn)輸至S28號(hào)梁段吊索垂直起吊正下方位置，平面定位誤差不超過(guò)±50 cm。核準(zhǔn)設(shè)備工作無(wú)異常、連接部位穩(wěn)定，可進(jìn)行起吊，纜載吊機(jī)起重鋼絞線(xiàn)下端與多轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)吊具的1號(hào)孔位連接，鋼箱梁臨時(shí)上標(biāo)記的縱橋向重心位置，與起重吊索處于相同平面(豎向)內(nèi)，誤差±10 mm。穩(wěn)定起吊后拆除纜風(fēng)繩索。控制同一臺(tái)纜載吊機(jī)，保持不同千斤頂提升速度穩(wěn)定、一致，鋼箱梁位置與橋面位置高度在1～2 m左右時(shí)，將提升速度放緩，改變動(dòng)滑車(chē)組連接位置，與多轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)吊具的2#孔位連接。借助卷?yè)P(yáng)機(jī)提升鋼絲繩受力態(tài)勢(shì)，緩緩將箱梁重量轉(zhuǎn)移至臨時(shí)吊索處，直到吊索垂直、梁段穩(wěn)定。啟動(dòng)吊索機(jī)，將鋼絞線(xiàn)連接至3#孔處，檢驗(yàn)各部位連接穩(wěn)定性，以千斤頂提升鋼絞線(xiàn)維持梁段穩(wěn)定，結(jié)合施工需要進(jìn)行連接位置調(diào)整，該梁段牽引至設(shè)計(jì)安裝位置后，對(duì)引橋與鋼箱梁進(jìn)行頂推，無(wú)固定結(jié)構(gòu)的情況下，以臨時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，再轉(zhuǎn)移承重至永久吊索，完成端梁段的吊裝，重復(fù)上述過(guò)程，進(jìn)行總體施工。

太洪長(zhǎng)江大橋鋼箱梁吊裝作業(yè)上下游各配置一個(gè)勞務(wù)班組，以嘗試進(jìn)行獨(dú)立作業(yè)，提升整體工程的施工效率。在具體工作中，因鋼箱梁的吊裝均采用現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)模式，無(wú)需進(jìn)行獨(dú)立施工，額外強(qiáng)調(diào)南北兩段的分別吊裝，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化吊裝作業(yè)，完成一部分施工后面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度進(jìn)度，適當(dāng)調(diào)整施工計(jì)劃。鋼箱梁吊裝過(guò)程中，需重視已吊裝梁段線(xiàn)形、長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)測(cè)量，與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，并考慮另一端進(jìn)度情況。施工作業(yè)前后均進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，了解溫度變化，避免環(huán)境變化對(duì)鋼箱梁位移的影響，選取溫度穩(wěn)定的時(shí)間段進(jìn)行施工作業(yè)。尤其是鋼箱梁合攏施工階段，需要進(jìn)行環(huán)境動(dòng)態(tài)溫度的實(shí)時(shí)收集，生成波動(dòng)曲線(xiàn)，獲取線(xiàn)性規(guī)定，指導(dǎo)施工作業(yè)，本次施工中，兩岸合攏梁段均直接采用纜載吊機(jī)一次性提升、吊裝就位。完成鋼箱梁的吊裝后，需進(jìn)行不同吊裝部分的錨固和焊接。此前以臨時(shí)連接為主，完成所有鋼箱梁就業(yè)處理后，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行位置評(píng)析，核準(zhǔn)無(wú)誤進(jìn)行永久性連接處理。最后拆除各類(lèi)設(shè)備、臨時(shí)結(jié)構(gòu)。

2.3 施工要點(diǎn)控制

(1)參數(shù)控制

在進(jìn)行太洪長(zhǎng)江大橋加勁梁吊裝施工設(shè)計(jì)、作業(yè)前，要求借助各類(lèi)技術(shù)設(shè)備和方法，確保施工過(guò)程中具有客觀、可靠的參數(shù)作為支持。如在臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需獲取水文、地質(zhì)等方面的信息，確保選取合適的支撐材料、結(jié)構(gòu)建設(shè)地點(diǎn)等。

(2)安全控制

本次施工存在一定特殊性，屬于高空作業(yè)、施工區(qū)域環(huán)境不理想，且施工工期較長(zhǎng)，建有較多的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，要求加強(qiáng)安全控制。在施工作業(yè)前，組織各部門(mén)進(jìn)行統(tǒng)籌，建立安全管理體系，明確責(zé)任人，根據(jù)多見(jiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)分析可行的處理方案，如嚴(yán)格要求穿戴完整的作業(yè)設(shè)備，避免觸電風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，要求生成管理日志記錄風(fēng)險(xiǎn)和隱患等。對(duì)于多見(jiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案編制與演練，包括火災(zāi)控制、危險(xiǎn)品管理等等，保證工程安全。

(3)質(zhì)量控制

采用層層負(fù)責(zé)機(jī)制，不同部門(mén)負(fù)責(zé)不同環(huán)節(jié)管控。施工計(jì)劃控制工程部門(mén)編制、落實(shí)、檢查和督促日、周、月生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行情況。每天召開(kāi)管理人員碰頭會(huì)，每周召開(kāi)一次生產(chǎn)會(huì)，檢查落實(shí)施工進(jìn)度、工程質(zhì)量、生產(chǎn)等工作，協(xié)調(diào)人、機(jī)、物，控制工程形象進(jìn)度。每月召開(kāi)一次質(zhì)量例會(huì)，專(zhuān)題研究工程質(zhì)量情況和改進(jìn)措施。

3 總 結(jié)

綜上，太洪長(zhǎng)江大橋加勁梁吊裝施工設(shè)計(jì)及施工方法較為復(fù)雜，在具體工作過(guò)程中、同類(lèi)工程設(shè)計(jì)施工中，應(yīng)重視重點(diǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、施工的規(guī)范性，以確保工程質(zhì)量，設(shè)計(jì)上需強(qiáng)調(diào)負(fù)載計(jì)算，以獲取科學(xué)的參數(shù)值和結(jié)果，施工時(shí)強(qiáng)調(diào)以方案為指導(dǎo)，確保流程規(guī)范。還應(yīng)就質(zhì)量和安全做好分析，綜合提升工程效益。