漸變式鋼箱梁河道Y型景觀橋安裝施工技術

張義周，馬永志

（中建生態環境集團有限公司，北京 100037 ）

坪山河干流綜合整治及水質提升工程—景觀橋工程位于坪山河項目景觀提升樣板段，建于坪山高級中學正門區域河道上，為連接坪山河兩岸的跨河人行天橋。建橋主要為滿足學校師生及接送家長過河之需，可一定程度緩解學校放學高峰期交通壓力；景觀橋不僅功能完備，也極富觀賞性，可滿足周邊居民休閑活動之需。景觀橋工程是坪山河項目重要的構筑物，是坪山區政府重要的民心工程。

景觀橋平面布置呈Y 型，主體鋼梁和頂棚結構為漸變式箱梁。河內不設支墩，立于55 米寬河道之上。橋梁分5 段，主跨分A、B 段，長37.22m，寬6m；Y 型鋼梁相交位置為等高C 段，長8.67m；D1、D2 段為變高段，長20.45m，寬4m；頂棚分為4 段，A 段寬6m，長3.5m；B 段寬6m，長15.15m；C1 和C2 段寬4m，長15.15m；橋梁整體呈箱型截面，鋼結構用量總計約433.2t。

圖1 景觀橋分段圖

1 景觀橋安裝總體思路

本工程鋼結構主要包括主橋鋼梁、頂棚、主橋斜板、主橋拉桿。主橋鋼梁最寬達6m，頂棚最長達43m，超出運輸車輛的限寬4.2m，限長17m，限重30t，故需對主橋鋼梁、頂棚、主橋進行合理分段。制造廠分段制作后運至現場，先采用汽車吊進行地面拼裝成吊裝單元，然后采用汽車吊將吊裝單元整體吊裝到位。構件在地面拼裝須在地面設置專用拼裝胎架。

主橋鋼梁和頂棚安裝，采用支撐架原位安裝，下方設置臨時支撐胎架，從兩端向中間的安裝順序，支撐胎架頂部設置焊接操作平臺。

安裝流程如下：

主橋鋼梁A 段→主橋鋼梁D1、D2 段→主橋鋼梁C段→主橋鋼梁B 段→主橋斜板→頂棚A 段→頂棚B1 段→頂棚C1、C2 段→頂棚B2 段。

2 支撐架設置

2.1 支撐架布置

支撐架用于支撐主橋鋼梁和頂棚，位于河流中和兩岸。其中，支撐主橋鋼梁的支撐架16 個，支撐頂棚的12 個。

2.2 支撐架基礎承載力驗算

2.2.1 支撐架軸心載荷

根據《公路橋涵地基與基礎設計規范》JTG D63-2007 4.2.2 條[1]，基地承受軸心載荷：

式中：P——基地平均壓應力；N——在基底產生的豎應力；A——基礎底面面積

A 段主橋鋼梁支撐架基礎驗算：

N=橋梁豎向力+ 支撐架及操作平臺自重=37t+5t=42t=420KN×1.3（安全系數）=546KN；

A=6m（長邊）×3m（短邊）=18 m2

P=546KN/18 m2=30.34KPA

2.2.2 支撐架地基承載力驗算

根據《公路橋涵地基與基礎設計規范》JTG D63-2007 4.2.2 條

B——基礎地面的最小邊寬（m）；當b ＜2m 時，取b=2m；當b ＞10m 時，取b=10m；

h——基礎埋置深度（m），自天然地面起算；當h＜3m 時，取h=3m；當h/b ＞4 時，取h=4b；

K1、K2——基底寬度、深度修正系數，根據基底持力層土的類別確定，K1 取3.0、K2 取5.0；

根據河岸兩側地勘報告可得，中粗砂的承載力為210KPa，密實度為稍密，重度為19.0 kN/m3；按規范第3.3.3 條[1]取值為330KPa；該處取最小值210KPa。

根據驗算可得，支撐架最大的載荷為30.34KPA，該處地基的承載力為267KPA，對比可得，30.34KPA＜267KPA，滿足支撐架承載力要求。

2.3 主體支撐架設置

2.3.1 主橋支撐架

主橋支撐架使用2×2×1.5m 塔吊標準節，塔吊標準節豎向受力桿底端焊接在30mm 厚400mm×400mm鋼板上，鋼板與預埋螺栓相連。

支撐架頂部設置H400×400×13×21 頂梁，頂梁上方設置砂箱（用于卸載）和H400×400×13×21 立柱（長久受力構件），頂梁下方設置螺紋調整節。

在頂梁下方約1m 處設置焊接操作平臺，焊接操作平臺采用H200×200×8×12 型鋼和16#槽鋼、角鋼50*6、格柵板、φ115×5.0 鋼管制作而成。

2.3.2 頂棚支撐架

頂棚支撐架[2]使用2×2×1.5m 塔吊標準節，塔吊標準節豎向受力桿底端焊接在30mm 厚400mm×400mm鋼板上，鋼板與主橋橋面相焊接。

支撐架頂部設置H400×400×13×21 頂梁，頂梁上方設置砂箱（用于卸載）和H400×400×13×21 立柱（長久受力構件），頂梁下方設置螺紋調整節。

在頂梁下方約1m 處設置焊接操作平臺，焊接操作平臺采用H200×200×8×12 型鋼和16#槽鋼、角鋼50*6、格柵板、φ115×5.0 鋼管制作而成。

2.3.3 支撐架主要構件圖和示意圖

圖2 支撐架+焊接平臺效果圖

3 支撐架卸載施工

3.1 卸載方法的選擇

本工程支架承載力大、操控性好、構件簡單的砂箱作為卸載工具，每一支撐架上方設置一個卸載砂箱。

3.2 卸載工藝流程

砂箱采用承受環向內壓力較好的圓鋼管作為外筒，配以緊密的圓形活塞，外部底部開排砂口，排砂口設有開關靈活的閥門。砂箱內填充流動性好，承載力大的鋼砂。

當鋼砂通過排砂口排出后，砂箱內的鋼砂體積減小，活塞隨之內縮。砂箱高度由最初的H1 減小到H2。如下圖所示：

圖3 沙箱卸載工作原理

3.3 景觀橋變形監控

在卸載施工過程中，結合施工模擬計算結果，對結構的整體變形進行監測可以保證卸載施工期間結構的安全，對變形的監測采用全站儀。監測點布置在主橋安裝單元交匯處中心點，在卸載過程中，鋼結構每卸載一級進行以此位移觀測。

3.4 景觀橋應力監控

對鋼結構的應力監測采用振弦式應變計，根據結構受力特點布設監測點，監測點主要布置在主橋箱梁靠承臺部位；在支座處主橋橋梁的四面貼上應力應變片。

4 吊點的設置

4.1 吊點的布置

箱梁吊裝吊耳設置：對稱設置 4 個吊耳，吊耳距構件兩端約 L/4，吊耳下方需設置在箱型梁縱向加勁板上，構件重心與吊鉤在同一鉛垂線上。

4.2 主橋鋼梁吊裝變形驗算[3]

根據分段后主橋鋼梁重量，最重主橋鋼梁分段為A 段，重量為72.8t，吊點設置為4 個吊點，設置在距構件兩端約L/4 處，下方正為腹板加勁板。采用MIDAS結構分析軟件，對結構的整體提升進行有限元分析。因考慮動荷載，桿件自重乘以1.35 的系數，得出桁架的結構受力情況，吊點約束設置為鉸接。

圖4 分析位移為0.239mm

5 人行天橋吊裝工況分析[4]

人行天橋主橋箱型梁和頂棚B 段采用500t 汽車吊進行吊裝，其他結構采用300t 汽車吊進行吊裝。汽車吊站位都需進行平整后，填素土夯實并澆筑200mmC20厚混凝土，汽車吊站位區域需保證混凝土面處于同一平面，吊裝過程中汽車吊支腿下方必須墊2m×6m 鋼板。

6 跨河人行天橋安裝施工流程圖

第一步：臨時支撐主橋橋梁支撐架布置

第二步：主橋A、B、C、D1、D2 段及三角斜板安裝

第三步：頂棚A、B1、C、B2 段及吊桿安裝

第四步：支撐卸載，安裝完成

7 結論

本次研究了漸變式鋼箱梁河道Y 型景觀橋安裝施工技術，根據各階段施工過程，總結現場施工技術經驗，如在河道內施工支撐架進行了涌水高度計算，保證架體在圍堰拆除后不僅結構強度和承載力達到施工要求，而且還滿足河道行洪要求；同時在施工現場拼裝焊接。根據場地布置和起吊重量要求，選擇500t 的汽車吊在最不利工況條件下施工，然后先用MIDAS Civil 軟件進行模擬卸載，沉降量滿足起拱要求，再用千斤頂卸載到設計標高，確保安裝精度。

本次所總結的施工技術經驗是在河道綜合治理中城市Y 型景觀橋梁建設的首例，為行類似項目建設提供寶貴的經驗。