巢湖大橋大跨度整節段全焊接協作體系斜拉橋施工

（中鐵建大橋工程局集團有限公司，天津 300000）

1 工程概況

巢湖大橋是湖光路與巢湖的交叉工程，位于市區西郊，是巢湖市“兩環三橫三縱”的關鍵性工程。

1.1 主橋結構概況

1.1.1 大橋總體布置

大橋采用雙塔空間雙索面組合梁協作體系斜拉橋。全橋跨徑布置為：54 m（北引跨）+216.5 m（北邊跨）+460 m（主跨）+216.5 m（南邊跨）+65 m+55 m+55 m（南引跨）=1 122 m。主梁采用鋼-混凝土組合鋼板梁；主塔采用“人”字形橋塔；斜拉索采用扭絞型平行鋼絲斜拉索，冷鑄錨。

主橋斷面布置：3.5 m（人非一體）+1.0 m（拉索錨固區）+0.5 m（欄桿）+12.0 m（車行道）+0.5 m（分隔墩）+12.0 m（車行道）+1.0 m（拉索錨固區）+0.5 m（欄桿）+3.5 m（人非一體）=34.5 m（總寬）。

大橋總體布置如圖1所示。

主橋斷面布置如圖2所示。

圖1 大橋總體布置圖（單位：m）

圖2 主橋斷面布置圖（單位：m）

1.1.2 主梁構造

主梁采用鋼-混凝土組合鋼板梁，水平投影長度約為1 122 m，共126個節段，節段間采用焊接。主體結構鋼材主要采用Q345，部分采用Q420鋼。主梁無索區梁寬32.5 m，有索區梁寬34.5 m；在N1、S1墩頂設有混凝土雙結合+壓重段，在S2、S3墩頂設混凝土雙結合段；引跨及部分邊跨主縱梁采用箱形截面，其余采用I字形截面。標準梁段長9 m，最小節段長3.5 m（合龍段），最長節段長10 m（共2段）。標準段（工字截面）鋼結構重53～62 t；標準段（箱形截面）鋼結構重71～85 t；標準段橋面板重210 t，單塊橋面板主要尺寸為4 m×6 m×0.26 m，重約16 t。橋墩處主梁橫梁加強，節段重量較大，N0、S0處節段梁重81 t，N1、S1處121 t，N2處92 t，S2、S3處131 t，S4處117 t。

主跨除主塔附近2節段外，其他重量均在55 t以內。主梁由主縱梁、橫梁、小縱梁、邊縱梁、挑梁及橋面板等組成，梁段構件按散件發運，至現場進行原位散件拼裝。主縱梁ZL1b-1梁重32 207.5 kg，為最重的縱梁；橫梁HL5梁重約42 835.0 kg，為最重橫梁。兩者均位于0#段，采用70 t汽車吊吊裝。

北引跨橫斷面如圖3所示。

圖3 北引跨橫斷面（單位：mm）

錨斜拉索的錨固采用錨拉板結構形式，錨板直接焊于主縱梁頂板上，與主縱梁腹板中心對齊。為保證錨拉板側向受力，錨拉板在混凝土濕接縫高度范圍內需布置焊釘與混凝土結合。在N1、S1～S3墩頂和主跨跨中的混凝土橋面板上布置有縱向預應力。

1.1.3 主塔構造

主塔采用“人”字形橋塔，N0（北塔）塔高143.8 m，S0（南塔）塔高146.6 m。每座橋塔設置2個下塔柱牛腿以及2道橫梁；牛腿位于橋面靠下位置，中橫梁位于橋面以上約64.5 m高度處，上橫梁位于塔頂。主梁與主塔之間無豎向支座，塔梁分離，設零號索。牛腿上設有順橋向限位支座（僅S0塔），阻尼器、橫向抗風支座（S0塔和N0塔）。

1.1.4 斜拉索構造

斜拉索采用扭絞型平行鋼絲斜拉索、冷鑄錨，全橋共有98對斜拉索，呈空間雙索面布置，塔上索距1.9～2.3 m，梁上索距9.0 m。

每個塔柱設24對斜拉索（1～24號）和1根0號索，0號索錨固在中橫梁內，1～24號索錨固在中塔柱內。塔頂錨固形式分塔壁直接錨固（0～9號）和鋼梁錨固（10～24號），梁面采用錨拉板形式，塔頂為張拉端，梁上為固定端。

1.2 大跨度斜拉橋總體施工順序

按照現場實際情況，組合梁水中部分安裝采用橋面吊機散件吊裝方案，岸上部分采用搭設臨時支架，使用龍門吊和汽車吊原位散拼施工，梁部合龍順序為先引跨與邊跨合龍，再中跨合龍。

（1）施工準備；邊墩基礎、引橋基礎及墩身施工；主塔基礎及塔柱施工。

（2）臨時支架施工，鋪設龍門吊軌道基礎，安裝龍門吊吊機；工廠加工制造鋼梁、橋塔鋼錨梁；預制混凝土橋面板；斜拉索加工制造。

（3）采用70 t汽車吊吊裝兩岸橋塔處0#梁段，吊裝順序為先主梁再橫梁后小縱梁，最后吊裝挑梁和邊縱梁。

（4）鋼梁通過陸運至橋位，通過60 t龍門吊吊裝至拼裝支架，在臨時托架上拼裝鋼梁；鋼梁節段間拼裝順序為自橋臺向中跨推進；邊引跨合龍段暫不安裝。

（5）受現有高壓線影響，龍門吊只能安裝到S2；南側使用200 t汽車吊吊裝LY16′+LY17′主縱梁、橫梁、小縱梁、挑梁和邊縱梁。

（6）繼續使用200 t汽車吊依次吊裝南引跨6#～15#梁段。

（7）南邊跨用60 t龍門吊依次吊裝LY4′+LY5′梁段。

（8）南邊跨用60 t龍門吊完成除邊引跨合龍段外的梁段。

（9）邊引跨鋼主梁采用支架架設，原位散件拼裝完成（此時LYO/LY0′作為合龍段暫未安裝）；澆筑輔助墩、邊墩墩頂附近雙結合混凝土（預留后澆區域），待雙結合達到設計強度（參與受力）后，施工N1、S1墩頂壓重混凝土（N1、S1處橫梁壓重）；利用60 t龍門吊鋪設邊引跨橋面板，澆筑濕接縫（S2、S3墩頂24 m為預留后澆帶）；安裝并張拉塔梁處L00和L00′節段拉索。

（10）使用25 t汽車吊安裝南北側橋面吊機；橋面吊機主要參數：起吊能力：30 t；起吊高度：10 m；喂梁方式：尾部喂梁；設備自重：約150 t。

（11）橋面吊裝中跨1#、2#節段鋼梁，掛設斜拉索；橋面吊裝中跨1#、2#節段預制板，澆筑濕接縫。

進一步對模型概率估計結果進行了研究,以對比UIF-IMM 2與UIF-IMM 1兩種方法,找出提高位置和角度精度的原因.如圖5所示,UIF-IMM 2考慮了基于各種傳感器的累積似然函數,使濾波器能夠更精確地估計模型概率,從而對狀態和協方差進行更精確的融合和估計.

（12）橋面吊機前移，循環施工中跨3#～23#鋼梁，掛設斜拉索，分階段拆除邊引跨臨時支架；吊裝對應節段的預制板，澆筑濕接縫。

（13）斜拉索LS23#二張后，吊裝邊跨LY0，完成邊跨合龍；澆筑N1、S1輔助墩處預留底板雙結合混凝土，待其參與受力后，施工N1、S1輔助墩墩處預留壓重區；邊跨LY0預制板吊裝，澆筑對應濕接縫，拆除該處臨時支架；橋面吊機前移，施工24#節段鋼梁。

（14）施工中跨合龍段；拆除N0塔柱塔梁固結，拆除橋面吊機；張拉邊跨及中跨預應力束，拆除剩余臨時支架。

（15）施工橋面系，安裝附屬設施，索力微調；塔、梁順橋向黏滯阻尼器安裝；照明、除濕機、避雷針等附屬工程施工；橋梁動靜載試驗及驗收。

2 鋼板組合梁施工技術

2.1 整節段全焊接鋼梁施工技術

2.1.1 整節段全焊接鋼梁施工特點

本項目鋼梁采用鋼-混疊合梁，梁體下部為工字形網格，上部為混凝土預制板。鋼結構部分強度高、自重輕、整體剛性好，0#梁段主縱梁最重約32 t，最重橫梁約43 t，標準段鋼構件均不超過20 t，散件自重輕。全橋鋼梁用鋼量僅220 kg/m2，用鋼量少。北側施工現場地質情況較差，主梁施工區域內含有大范圍的軟弱淤泥質粉質黏土層，厚度約20 m；橋梁順接湖光路道路，北側橋下凈空約1.2～9.1 m，南側橋下凈空約1.7～12.1 m，總體橋梁凈空較低。主橋塔墩固結、塔梁分離，主梁與主塔間無豎向支座，設0#索。兩座主塔只設限位牛腿不設置下橫梁，為全漂浮體系。輕質鋼梁柔性較大，現場安裝的線性控制難度較大，一般箱型鋼梁難度更大。

2.1.2 整節段全焊接鋼梁施工技術

本橋設計推薦方案為主跨采用橋面吊機整節段水運至現場后懸拼施工，邊跨采用鋼管貝雷支架整節段施工，周轉材料及施工碼頭成本較高。經初步優化后邊引跨擬采用鋼管支架上設步履式頂推裝置施工，減少周轉型材數量。

針對鋼梁高強輕質、用鋼量少的特點，在邊引跨采用鋼管格構柱作為鋼梁支點，將邊引跨連為一體后架設預制板，由墩身起主要承重作用。

針對巢湖附近無碼頭、南岸存在靠船墩、北岸河道淺清淤量大、網格狀梁段節段占用空間大、質量小、造成的水運成本大等特點，采用散件陸運至現場。

針對北岸現場地質情況較差的特點，采用增大龍門吊跨度，使其軌道跨在經過軟基處理過的地面輔道上，減少成本。

針對梁底凈空較低，后期鋼管拔出施工難度大，截斷拔出對鋼管的耗損較大的特點，采用具有單樁承載力高、在單位承載力中造價較低、施工速度快、工效高、工期短等優點的PHC管樁作為地下基礎，預留法蘭盤上接格構柱作為臨時支架結構。

南北岸各設置1臺60 t，龍門吊跨度為37 m，北岸龍門吊軌道坐落在兩岸輔路上，南岸部分為淤泥地質，龍門吊軌道下設置直徑300 mmPHC混凝土樁，跨度為6 m。北岸龍門吊軌道長259 m，南岸龍門吊軌道長420.75 m，作用主要為主梁拼裝及預制板架設。支架地下部分采用PHC預制管樁作為支架基礎，預制樁頂預留法蘭盤。支架上部結構采用鋼管立柱，立柱柱腳設有法蘭盤與PHC管樁對接，連接系采用標準桿件拴接，安裝方便。立柱頂部設HN700型鋼，型鋼上設墊板或小立柱調節標高。

2.2 預制橋面板施工技術

2.2.1 多種類橋面板集中預制施工特點

主梁采用組合鋼板梁，由鋼梁與混凝土橋面板通過剪力鍵結合為組合梁整體斷面，兩片縱梁中心距26.5 m，混凝土橋面板板厚0.26 m，采用C60混凝土。施工時將預制板支承在縱梁、橫梁和小縱梁相互交叉形成的梁格上，通過現澆梁格上的濕接縫將橋面板與鋼梁連接。

全橋共設置橋面板1 258塊，根據安裝位置分為3大類（A型、B型、C型）25種板型，根據尺寸形狀、鋼筋間距、預應力及齒塊有無位置差異可分為128類。預制板在鋼梁上搭接僅50 mm且安裝時與相鄰預制板的外露鋼筋直接接觸，鋼筋間距最小僅120 mm，部分設有一排剪力釘。預制板定位精度要求高，模板適應性要求高，預制板應提前預制，存放6個月以上消除收縮徐變后安裝就位，且預制板種類繁多，應合理安排預制順序避免錯漏施工，分區存放方便后期安裝和使用。

2.2.2 多種類橋面板集中預制施工技術

針對預制板種類繁多、定位精度、模板適應性要求高的特點，設計了一種新型模板裝置用于橋面板預制。新型模板底模采用承臺平面模板改裝，側模采用三層結構，底層采用角鋼開孔作為下層鋼筋定位槽口，中層采用角鋼設置加固支撐鋼筋，以提高模板剛度，上層采用角鋼開孔作為上層鋼筋定位槽口。

單側模板層間均設有連接板，采用螺栓連接，每側模板通過端頭處連接板彼此連接。通過調整側模、改造底模僅需設置2種臺座、4類模板便可完成全部128種類型的預制。具有安裝便捷、適用性廣泛、使用周期長、可周轉次數多等特點。針對預制板種類、存放時間、加工及安裝要求、“一板一位”對號入座的特點，施工前制作預制板加工總平面圖，每加工一塊板在總平圖上標記位置及安裝時間；預制完成后在預制板上噴碼明確預制板編號及安裝方向；倒運至存放區后按預制板架設順序分區存放，懸掛二維碼標識。

3 結語

自橋臺至主塔采用支架法安裝原位散拼，兩塔間主跨采用橋面吊機懸臂散拼形式安裝，結合了現場水文、梁段構造等特點，提出大跨度整節段全焊接、優化濕接縫澆筑時機、節約工期的施工理念，降低了施工難度，加快施工進度。