簡支桁架鋼梁浮拖架設(shè)方案探討

周冠華　許國祥

摘要：針對航道簡支桁架鋼梁架設(shè)施工時(shí)不能長時(shí)間中斷通航和銅梁構(gòu)件自重大的特點(diǎn)，采用浮拖法施工。取得了良好的效果，為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：桁架；鋼粱；浮拖

中圖分類號：U445.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006－8937(2009)16－0143－02

某橋原為51.6m下承式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土系桿拱橋，由于損壞須拆除重建。新橋設(shè)計(jì)為兩幅108m單跨下承式簡支鋼桁梁，跨越京杭運(yùn)河。鋼梁主桁采用帶豎桿的三角形腹桿體系，節(jié)間長度6.75m，共16個(gè)；主桁高度11m，高跨比為1／9.82；主桁中心距為11.2m；主桁上下弦桿均采用箱形截面，截面寬度600mm，高度均為640mm，板厚16～36mm。上、下平面縱向聯(lián)結(jié)系均采用雙x形式，與弦桿在節(jié)點(diǎn)處相連；在桁梁兩端斜桿所在的斜平面設(shè)置橋門架，上弦每2個(gè)節(jié)點(diǎn)處設(shè)一道橫向聯(lián)結(jié)系(圖1)。單跨鋼梁自重800t，采用工廠焊接、工地拼裝方法施工。

1方案比較分析

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，鋼梁架設(shè)方法可考慮有支架和無支架兩種，由于大橋橫跨京杭運(yùn)河，航道運(yùn)輸繁忙，對河道部分不考慮有支架施工。而對無支架施工可考慮懸臂拼裝和浮拖架設(shè)兩種方案。

①懸臂拼裝方案：對單跨簡支鋼梁而言，為平衡懸臂拼出的鋼梁重力，須在鋼梁支座后面設(shè)置平衡穩(wěn)定設(shè)施；懸拼時(shí)，桿件應(yīng)力較大，需加固的桿件較多，加固所用鋼料約占鋼梁總重的7％，且不能回收利用；懸拼期間，對鋼梁進(jìn)行計(jì)算和調(diào)整控制的工作量也較大；施工周期長，施工難度大。

②浮拖架設(shè)方案：鋼梁整體拼裝后，縱移上船，在水中邊浮邊拖，到達(dá)主墩后落梁就位，施工周期短。雖浮拖架設(shè)所需臨時(shí)設(shè)施較多，如上下滑道、浮船(體)支墩、牽引設(shè)備等，但可再利用率較高。

2浮拖架設(shè)方案概述

搭設(shè)鋼管支墩并在支墩上沿主桁中心線設(shè)兩道通長托梁(下滑道)；鋼梁在托梁上全部拼裝完畢，鋼梁下弦底面安裝拖船(上滑道)，并將拖船固定在下弦上；上下滑道間為鑄鋼滾杠，卷揚(yáng)機(jī)拖拉鋼梁在下滑道上行走；鋼梁前端走出下滑道后，浮船排水，鋼梁落在浮船支墩上并與之固定，然后鋼梁在水中浮拖行進(jìn)；到達(dá)北側(cè)主墩附近時(shí)，解開鋼梁與浮船支墩的聯(lián)結(jié)，浮船壓水退出，鋼梁在下滑道上再次拖拉到位。

3具體施工方法

3.1搭設(shè)鋼管支墩，鋪設(shè)托梁形成通長下滑道

在運(yùn)河南北兩側(cè)搭設(shè)鋼管支墩，連同新老橋墩(臺)共同作為下滑道托梁的支撐。支墩頂部采用縱橫向工字鋼分配梁，橫橋向：1#～9#支墩采用2136b工字鋼，10#～19#支墩(包括水中支墩)采用4136b工字鋼；縱橋向除水中支墩外，均采用2組2I36b工字鋼，水中支墩則是4組?？v向每組分配梁下布置兩根φ426×8mm鋼管柱或水中鋼管樁。岸上支墩基礎(chǔ)采用無筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)，水中支墩基礎(chǔ)采用打入鋼管樁(入土深度為9.4m)。

下滑道在支墩上沿主桁中心線通長布置，其中1#-10#支墩間及17#-20#支墩間托梁均為4155a工字鋼，10#-16#支墩間托梁為2H700x 300 mm型鋼(圖2)。

3.2拼裝前十節(jié)鋼梁，安裝上滑道

鋼梁在托梁上全部拼裝完畢后，在鋼梁下弦底面安裝上滑道。上滑道鋼板加工，高10cm，長210cm，通過錨固拉桿將拖船與鋼梁固定。上下滑道間放鑄鋼滾杠，卷揚(yáng)機(jī)拖拉鋼梁在下滑道上行走。上滑道兩頭設(shè)圓弧過度段，以便于滾杠進(jìn)出。

3.3搭設(shè)浮船支墩。并進(jìn)行壓水試驗(yàn)

浮船采用運(yùn)輸鐵駁，浮船總長44.8m，最大船寬9.85m；最大船高4.8m；空載吃水0.6m，滿載吃水2.5m。鐵駁船艙容積750m³，最大排水體積1247.6m³。為了防止艙內(nèi)壓滿水時(shí)水的大體積流動(dòng)，利于浮拖施工時(shí)調(diào)節(jié)艙內(nèi)壓水量，船艙內(nèi)用鋼板隔成4個(gè)區(qū)。

浮船支墩采用型鋼托架形式，按照主桁中心線寬度，在船艙內(nèi)對稱布置兩個(gè)支墩(中心距11.2m)。支墩頂為縱橫向布置的工字鋼分配梁，橫向采用4I36b工字鋼，縱向采用2組2I36b工字鋼；縱向每組分配梁下設(shè)4根鋼管柱，這樣每個(gè)支墩下8根鋼管柱，縱向間距1.8m，橫向間距1.5m；另為保證浮船支墩的橫向穩(wěn)定性及整體性，在兩支墩之間再設(shè)一排鋼管(4根)，該鋼管與支墩鋼管之間用槽鋼聯(lián)結(jié)；鋼管柱座于艙底沿船龍骨布置的工字鋼分配梁上。

浮船支墩搭設(shè)好后，要考慮各種因素來計(jì)算浮拖施工所需的壓艙水量，并通過壓水試驗(yàn)掌握船艙壓排水與吃水深度的關(guān)系，在浮拖過程中隨時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整鋼梁標(biāo)高，控制浮體平衡。同時(shí)繪制壓排水量與吃水深度的關(guān)系曲線圖，方便調(diào)整鋼梁標(biāo)高及浮船支墩平衡。浮船壓水試驗(yàn)結(jié)束，及時(shí)根據(jù)浮船自重、船上機(jī)具自重、壓水重及托架重計(jì)算浮船重心，確保浮船側(cè)向穩(wěn)定系數(shù)滿足要求。

3.4安裝拖拉設(shè)備

拖拉設(shè)備采用25t單筒慢速卷揚(yáng)機(jī)一臺，每分鐘0.6m，在拼梁對岸鋼桁梁中心延長線上設(shè)混凝土重力式錨錠。根據(jù)計(jì)算鋼梁全部在上滑道上行走時(shí)，所需總牽引力T1=162.5kN；在水中浮拖行進(jìn)時(shí)，所需總牽引力T2=63.7kN，拖拉設(shè)備選用按最大牽引力162.5kN考慮。同時(shí)為了調(diào)整浮拖過程中鋼梁中線偏差，在浮船四個(gè)角上各設(shè)一臺5t卷揚(yáng)機(jī)，并在岸上適當(dāng)位置處設(shè)置樁龍。

3.5實(shí)施浮拖架設(shè)

①利用設(shè)于船上四角的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)牽引浮船靠近下滑道，使浮船上的兩支墩中線與兩主桁中心線基本重合，就位后臨時(shí)錨固。同時(shí)向船艙內(nèi)壓水，并調(diào)整浮船標(biāo)高低于下滑道。②主牽引卷揚(yáng)機(jī)拖拉鋼梁在下滑道上緩慢行走，當(dāng)最前上滑道走出下滑道后，鋼梁開始處于懸臂狀態(tài)；鋼梁繼續(xù)拖拉，當(dāng)預(yù)定鋼梁節(jié)點(diǎn)位于浮船支墩正上方時(shí)，停止拖拉；浮船排水，浮船支墩承托鋼梁并鎖定。③解除浮船臨時(shí)錨固，主牽引卷揚(yáng)機(jī)緩慢拖拉鋼梁及浮船在水中行進(jìn)。④鋼梁拖拉至老橋北側(cè)主墩附近時(shí)，前上滑道再次走上下滑道。此時(shí)停止拖拉，將浮船錨固，浮船慢慢壓水，前上滑道拖船慢慢落在下滑道上，解除浮船支墩與鋼梁的固結(jié)；繼續(xù)壓水，浮船支墩脫離鋼梁后退出。⑤鋼梁繼續(xù)拖拉就位。

3.6鋼梁對接拼裝。拼裝完成后落梁

前十節(jié)鋼梁浮拖施工到位后，后六節(jié)鋼梁在橋位上直接采用支架進(jìn)行對接拼裝。整孔鋼梁形成后，才能進(jìn)行落梁，本橋鋼梁下落高度為120cm。落梁采用鋼支墩配合大噸位千斤頂(采用4臺400t預(yù)應(yīng)力施工用千斤頂)進(jìn)行。落梁時(shí)兩端交替進(jìn)行，即一端落下一段，然后落另一端，不能兩端同時(shí)落梁，每次落梁兩端高差不得超過50cm(按落梁過程中最大允許0.5％的斜坡考慮)。

4浮拖架設(shè)施工重點(diǎn)分析

①壓艙水量的確定浮船內(nèi)壓艙水量的確定既要考慮浮船的安全性與穩(wěn)定性，又要考慮承托鋼梁并自由進(jìn)出的需要，主要包括：浮拖施工時(shí)的運(yùn)河水位；浮船的噸位、構(gòu)造和受力平衡；浮船承托鋼粱的重量；浮船支墩的彈性壓縮、方便浮船與鋼梁脫離的必要間隙以及以外情況下浮船支墩的抬高。②在浮拖施工過程中，主要控制三個(gè)方面：鋼梁水平標(biāo)高控制，可控制在±3cm之內(nèi)；鋼梁中線偏移控制，可控制在±5cm之內(nèi)；鋼梁拖拉速度控制，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)鋼梁拖拉速度不應(yīng)超過0.8m／min。③鋼梁拼裝預(yù)拱度控制的重點(diǎn)是后六節(jié)鋼梁。根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)中所設(shè)預(yù)拱度，前十節(jié)鋼梁兩端節(jié)點(diǎn)高差為61.9cm；而在平坡下滑道上拖拉時(shí)，兩端節(jié)點(diǎn)基本上沒有高差，相當(dāng)于該段鋼梁在豎平面內(nèi)繞端節(jié)點(diǎn)處順時(shí)針(逆時(shí)針)旋轉(zhuǎn)了一個(gè)微小的角度；因此后六節(jié)鋼梁拼裝時(shí)各節(jié)點(diǎn)預(yù)拱度也要根據(jù)此角度來計(jì)算控制。④落梁由于只有前十節(jié)拖拉到位的鋼梁與后六節(jié)支架拼裝鋼梁形成整孔鋼梁后，才能落梁，因此落梁最大的難點(diǎn)是鋼梁噸位大，本橋一孔鋼梁800t，須選擇大噸位的千斤頂，且在主副支墩設(shè)置上也要確保落梁的可靠性。

5結(jié)語

在施工中要采取必要措施確保安全，對施工所在航道距離施工區(qū)上下游500m左右設(shè)置警示牌，在施工水域設(shè)警示燈。目前該橋已成功建成，達(dá)到了節(jié)約成本和縮短工期的目的，不失為一成功的工程實(shí)例。希望為以后類似橋梁施工提供借鑒。