鋼箱梁橋面吊裝關鍵技術*

張 磊，鐘偉斌，吳 彬，羊樟發，薛新華

(1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.四川大學水利水電學院，四川 成都 610042)

0 引言

隨著橋梁大批量建設，許多橋梁朝著大型化、異形化、美觀化的方向發展[1-5]。然而，在橋梁施工過程中，常常面臨一定的技術難題。如絕大多數橋梁建設都涉及構件吊裝，而吊裝過程中的精確性、安全性值得重點關注。許多學者已經對此進行研究。朱勁松等[6]以懷來官廳水庫特大橋為依托，對鋼-混凝土組合梁懸索橋吊裝施工顫振穩定性及動力特性進行研究；田仲初等[7]通過有限元軟件對梅溪河特大橋纜索吊裝系統的安全性進行了驗算；王曉明等[8]建立了空間索形懸索橋的吊裝施工過程分析方法；周旭[9]以荊岳長江公路大橋為例，詳細介紹了變幅式橋面吊機的安裝調試與試吊、鋼箱梁吊裝施工技術。此外，張東嶺等[10]、張玉平等[11]、王亞維[12]也對不同橋梁的吊裝施工進行了系統探究。

1 工程概況

北支江大橋工程位于富陽區北支江上游，南北連接高爾夫路與東洲島規劃中心路，采用兩跨空間異形斜拱橋，雙向六車道方案。

北支江大橋主橋橋型采用(35+95+95+35)m四跨下承式鋼拱梁組合橋，北側引橋采用2×25m的連續鋼箱梁，南側引橋采用(30+28+32)m的連續鋼箱梁，橋跨全長407.6m，下部采用柱式墩、橋臺采用U形臺，基礎采用鉆孔灌注樁。上部結構采用鋼拱-梁組合體系，主拱肋設計跨徑90m，矢高23.5m，矢跨比接近1/4，拱圈外斜角15°；副拱肋設計跨徑90m，矢高28.125m，矢跨比接近1/3.2，拱圈外斜角15°。主橋橋面寬度44～50.4m；引橋橋面標準寬度43m。北支江大橋主橋、引橋、拱肋鋼結構均采用Q355D型鋼，鋼箱梁總用鋼量11 900t。主橋總長度260m，為箱形梁及T形板和橋面板的組合梁體。北側引橋總長度50m，為變截面鋼箱梁，箱梁高度1.7～2.4m，寬度43～48m；南側引橋總長度90m，為變截面鋼箱梁，箱梁高2.4～1.7m，寬43～48m。橋面系沿縱向每隔3m設置1道橫隔梁，與吊桿位置間隔對應，一般橫梁為工字鋼梁，梁長22.7m。北支江大橋總體平面布置如圖1所示。

2 安裝流程

1)步驟1 現場場地處理，并使用80t履帶式起重機吊裝鋼管樁，搭設東西兩側棧橋和支棧橋，棧橋搭設至3號墩位置處，并進行棧橋驗收。

2)步驟 2 棧橋驗收后開始搭設引橋支撐架，并繼續搭設剩余部分棧橋及支棧橋，之后對棧橋進行驗收。

3)步驟 3 搭設引橋剩余支撐架及主橋支撐架。使用80t履帶式起重機搭設主橋支撐架。使用80t履帶式起重機搭設0～2號墩及6～8號墩之間引橋支撐架。

4)步驟 4 將與挑臂沖突的支棧橋部分拆除，使用80t履帶式起重機搭設挑臂下方的拱肋支撐架。

5)步驟 5 門式起重機進場并調試完畢，拆除支棧橋。

6)步驟 6 使用2臺門式起重機進行北側0～2號墩引橋結構的安裝。縱向安裝順序為從0號墩至2號墩，橫向安裝順序為從西側向東側，構件吊裝就位后即同步進行焊接作業。

7)步驟 7 北側0～2號墩引橋安裝結束后，使用2臺門式起重機進行主橋縱梁安裝，安裝順序為從2號墩至6號墩，安裝過程中相鄰縱梁之間先用碼板固定好，再進行焊接作業。其中，雙機抬吊的縱梁只能從北側場地開始起吊。

8)步驟 8 單機吊裝的縱梁從南北兩側場地起吊。在主縱梁安裝焊接完成后開始橫梁安裝，橫梁縱向安裝順序為從南北兩側向中間吊裝。

9)步驟 9 使用2臺門式起重機吊裝6～7號墩及7～8號墩之間第1段的引橋，先吊裝鋼箱梁后安裝翼緣部分，翼緣部分散拼安裝，鋼箱梁橫向安裝順序為從東側向西側。

10)步驟 10 箱梁安裝焊接基本完成，利用2臺門式起重機從南北兩側向中間打包(1捆5張板、1捆5根小橫梁或小縱梁)吊裝小橫梁、小縱梁及橋面板等構件。

11)步驟 11 使用2臺門式起重機吊裝挑臂，挑臂打包后由門式起重機輸送至安裝部位，縱向安裝順序為從南北兩側向中間。同時搭設8～9號墩引橋支撐架和挑臂上方拱肋支撐架。

12)步驟 12 門式起重機退場開始拆除棧橋，使用180t履帶式起重機吊裝7～9號墩引橋的箱梁并焊接。

13)步驟 13 橋梁整體安裝焊接完成后，使用180t履帶式起重機進行拱肋吊裝，從兩拱腳處向頂部進行。且履帶式起重機行駛路線下方鋪墊路基箱板。

14)步驟 14 拱肋吊裝后進行線形調整，在焊接完成后卸載支撐架。卸載完成后安裝吊桿并進行第1次張拉，然后拆除拱肋支撐架。

15)步驟 15 對橋體進行卸載并進行吊桿第2次張拉。拆除主梁臨時支墩及支撐架(且拆除東側棧橋)，先拆除引橋支撐架，主橋支撐架從4號墩開始至南北側兩邊拆除結束。最后橋面鋪裝及附屬設施施工，進行吊桿第3次張拉并調整整體線形。

3 引橋分段方案及吊裝分析

引橋鋼箱梁為單箱8室截面，現場安裝時使用門式起重機或履帶式起重機分段吊裝，即：北引橋使用門式起重機吊裝；南引橋的YD，YE段使用門式起重機吊裝，YF，YG段使用180t履帶式起重機吊裝。根據箱段運輸條件、公司設備狀況及設計施工圖要求、鋼廠軋制鋼板規格、橋位架設等多方面因素，對鋼箱梁進行分塊制造。縱向分段避免跨中出現對接焊縫，寬度方向按箱式進行分段。下面以北引橋為例進行介紹。

根據橋墩形式、橋體結構及現場情況，橋段縱向分為3段(見圖2)，其中YA段長20m、YB段長15m、YC段長15m。因翼緣板橫向寬度5.127m超過運輸限制，故散運至現場地面拼裝后進行吊裝。

圖2 縱向分段

橫向劃分按照箱室和運輸條件，根據劃分原則，分為以下3種情況(見圖3)。

圖3 北引橋鋼箱梁橫向劃分平面

1)YA段 橫向分為9塊(YA1～YA9)+2個翼緣，其中YA1段包含2塊腹板，其余箱室均只有1塊腹板；翼緣部分因寬度超過運輸限制，采用上蓋板、隔板分塊運輸至現場散拼。

2)YB段 橫向分為9塊(YB1～YB9)+2個翼緣，其中YB1段包含2塊腹板，其余箱室均只有1塊腹板。

3)YC段 橫向分為9塊(YC1～YC9)+2個翼緣，其中9個箱室均只有1塊腹板。

各分段質量及尺寸統計如表1所示。

表1 各分段質量及尺寸統計

4 主橋及橋面分段方案及吊裝分析

4.1 橫梁分段方案

2～6號墩為主橋段，共有5段橫梁。因橫梁總長均為21.698m，滿足運輸要求，故長度方向不分段。寬度方向分段如下。

1)2，6號墩支點橫梁 端橫梁最大寬度為3.38m，最大高度為2.4m，均滿足運輸寬度和高度的限制，因此寬度、高度均不分段(見圖4)。

圖4 2，6號墩端橫梁寬度方向橫截面

2)3號墩支點橫梁 根據劃分原則，橫向分為3段。HB1段含有2塊腹板、HB2段含有2塊腹板、HB3段含有2塊腹板。3號墩端橫梁寬度方向橫截面如圖5所示。

圖5 3號墩端橫梁寬度方向橫截面

3)4號墩支點橫梁 根據劃分原則，橫向分為5段。HC1段含有3塊腹板，HC2～HC5段均含有2塊腹板。4號墩端橫梁寬度方向橫截面如圖6所示。

圖6 4號墩端橫梁寬度方向橫截面

4)5號墩支點橫梁 根據劃分原則，橫向分為3段。HD1段含有2塊腹板、HD2段含有2塊腹板、HD3段含有2塊腹板。5號墩端橫梁寬度方向橫截面如圖7所示。

圖7 5號墩端橫梁寬度方向橫截面

2～6號墩橫梁分段信息統計如表2所示。

表2 2～6號墩橫梁分段信息統計

4.2 主橋縱梁分段方案

主橋橋面鋼結構現場分為主縱梁、橫梁、小縱梁、一般節段橫梁及橋面板安裝。2～6號墩為主橋段，長度260m，根據運輸條件和現場吊裝質量限制，對主橋箱梁進行分段。因個別橋墩支座不足以滿足分段所需支撐，故2，4，6號橋墩處放置臨時支撐。

縱梁分段長度為A段長22.41m、B段長22m、C段長20.8m、D段長22m、E段長20.745m、F段長21m、G段長20.595m、H段長22m、I段長22m、J段長20.8m、K段長22m和L段長22.65m。分段信息統計如表3所示。

表3 縱梁分段信息統計

4.3 主橋面構件吊裝分析

主橋面主要通過現場的2臺額定吊重80t門式起重機進行吊裝。主縱梁部分構件質量<80t的采用1臺門式起重機單機吊裝，構件質量>80t的采用2臺門式起重機雙機吊裝；端橫梁構件均采用1臺門式起重機單機吊裝；其余橋面系構件質量較小，均采用1臺門式起重機單機吊裝。主橋2～4號墩之間安裝構件均從北側起吊場地起吊，4～6號墩之間構件可從南側起吊，以減少門式起重機的開行時間，另外，需采用門式起重機雙機抬吊的構件均從北側起吊場地起吊。主橋面吊裝流程如圖8所示。

圖8 主橋面吊裝流程

5 橋下支撐架搭設方案

5.1 主橋

主縱梁下部支撐架鋼管樁采用1臺80t履帶式起重機和DZ150型振動錘在兩側搭設的支棧橋上進行搭設。采用臂長19 m、工作半徑12m、額定吊重19.55t規格即可滿足主橋支撐架吊裝需要。

5.2 引橋

引橋下部支撐架采用1臺80t履帶式起重機和DZ90型振動錘在填平區域進行搭設。80t履帶式起重機采用臂長19m、工作半徑12m、額定吊重19.55t規格即可滿足引橋支撐架的吊裝需要。

6 結語

依據北支江大橋橋梁結構與現場施工情況，對吊裝施工過程中的關鍵工藝進行研究。通過對總體安裝流程，引橋分段方案、吊裝，主橋及橋面分段方案、吊裝，支撐架搭設等施工技術要點和難點的闡述，形成了一套適用于大型橋梁吊裝施工作業方案。該施工方案在北支江大橋建設中的安全應用，可為類似大型橋梁吊裝施工提供經驗與參考。