馬來(lái)西亞柔佛州雙塔單索面斜拉橋上部結(jié)構(gòu)架設(shè)施工

摘要: 馬來(lái)西亞士乃-迪沙魯高速公路柔佛州大橋（Malaysia Sungai Johor Cable Stay Bridge)為雙塔單索面斜拉橋，主跨500m，其中主跨及兩邊跨各119.5m，為鋼－砼結(jié)合梁。此橋除主塔段梁段采用大噸位浮吊單片吊裝外，其余標(biāo)準(zhǔn)梁段均采用橋面步履式吊機(jī)懸臂拼裝，最大起吊重量約240t。文章介紹了其上部結(jié)構(gòu)的施工工藝及其線形控制。

關(guān)鍵詞：雙塔單索面斜拉橋；斜拉橋架設(shè)施工；懸臂拼裝；步履式吊機(jī)；鋼－砼結(jié)合梁

中圖分類號(hào)：U448文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）05-0175-03

一、工程概述

馬來(lái)西亞士乃-迪沙魯高速公路柔佛州大橋?yàn)殡p塔單索面斜拉橋，全長(zhǎng)1700m，其中主跨500m，主跨及兩邊跨各119.5m為鋼－砼結(jié)合梁，上部為預(yù)制的混凝土橋面板，鋼加勁箱梁全長(zhǎng)739m，兩端與邊跨混凝土箱梁連接。箱梁采用上部開口扁平流線型單箱單室結(jié)構(gòu)，斷面主要尺寸為：橋軸線處箱梁凈高3.21m，2.5%的雙向橫坡，全寬23.16m。橋東西主塔錨箱均為鋼結(jié)構(gòu)。鋼加勁箱梁及鋼錨箱總重約5737t，結(jié)合梁共劃分為5種類型，共61個(gè)梁段，分別為54個(gè)標(biāo)準(zhǔn)梁段，梁段長(zhǎng)12m，重量約為240t（含混凝土橋面板）；2個(gè)主塔段，梁段長(zhǎng)26m，2個(gè)跨中梁段，梁段長(zhǎng)8m；2個(gè)過渡梁段，梁段長(zhǎng)10.5m；1個(gè)合攏段長(zhǎng)2m。全橋除主塔段梁段采用大型浮吊進(jìn)行吊外，其余標(biāo)準(zhǔn)段采用橋面步履吊機(jī)安裝，最大起吊重量約240t。結(jié)合梁構(gòu)造如圖1所示：

二、施工方案概述

本標(biāo)段結(jié)合梁梁段按施工順序分為主塔梁段安裝、雙向懸臂對(duì)稱安裝、邊跨合攏、主跨單向懸臂安裝、主跨跨中合攏。主塔梁段的安裝采用在主塔承臺(tái)上搭設(shè)支承托架，形成支架平臺(tái)，然后利用大型浮吊將主塔梁段吊運(yùn)至支架上，在支架上調(diào)整、固定梁段，然后張拉斜拉索等。

其它結(jié)合梁標(biāo)準(zhǔn)梁段安裝交替對(duì)稱懸臂拼裝：將加工好的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段結(jié)合梁浮運(yùn)到安裝位置，采用橋面吊機(jī)直接從運(yùn)輸駁船上起吊，安裝，并進(jìn)行斜拉索張拉，按此方法依次進(jìn)行直至邊跨合攏，然后單側(cè)向跨中進(jìn)行安裝直至中跨合攏。

對(duì)于中跨合攏，采用橋面吊機(jī)安裝完兩個(gè)跨中梁段30#，32#后，對(duì)兩懸臂端測(cè)量、調(diào)整，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)嵌補(bǔ)梁段31#的板單元進(jìn)行配切，在合適的時(shí)機(jī)采用汽車吊機(jī)散拼合攏段，并進(jìn)行梁段間全斷面焊接。拆除橋面吊機(jī)，解除塔梁臨時(shí)固結(jié)，完成體系轉(zhuǎn)換。

三、結(jié)合梁架設(shè)施工順序

根據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及拉索施工的要求，本橋從主塔向兩邊跨方向交替安裝、拉索，邊跨1#邊跨方向?yàn)榛炷亮憾?。結(jié)合梁梁段架設(shè)施工順序如圖2所示：

（一）主塔梁段架設(shè)施工

主塔梁段在總拼場(chǎng)制造完成后，由駁船通過下水碼頭裝船運(yùn)輸至橋址安裝位置，主塔梁段的安裝施工程序如下（以西主塔為例），鋼支承托架預(yù)制→鋼支承托架安裝→分節(jié)段（S10-1）下水裝船→分節(jié)段運(yùn)輸至主塔附近→大型浮吊就位→浮吊吊運(yùn)梁段至支架頂面→吊裝S10-1上橋面板→分節(jié)段（2-S10-2）下水裝船→分節(jié)段運(yùn)輸→浮吊吊運(yùn)梁段至支架頂面→吊裝S10-2上橋面板→分節(jié)段（S10-1+2-S10-2）調(diào)整、連接、焊接→現(xiàn)澆接縫施工→安裝拉索并張拉。

浮吊到場(chǎng)后，駁船運(yùn)輸梁段（S10-1）至橋址位置，拋錨就位，定位誤差小于0.5m。節(jié)段S10-1重量75t，根據(jù)浮吊的起重曲線，節(jié)段S10-1可以放置在距離支架的中心約5.2米位置，下落時(shí)使梁段橫隔對(duì)正滑座，如圖3所示。

采用浮吊接著安裝節(jié)段S10-1上的橋面板T7，由于其伸出梁段邊緣約800mm，故橋面板需墊高300mm，以方便節(jié)段S10-2安裝，然后滑移至支架理論中心位置固定, 如圖4所示。

梁段順斜面向支架中心滑移時(shí)，滑移動(dòng)力由2臺(tái)15噸電動(dòng)導(dǎo)鏈葫蘆提供。

采用同樣的方法將節(jié)段S10-2從承臺(tái)兩側(cè)吊運(yùn)至托架上。先吊裝鋼梁段，再吊裝橋面板，節(jié)段S10-2起吊重量102t，下落時(shí)與節(jié)段S10-1保持間隙約200mm，以便滑移調(diào)整，如圖5所示:

主塔梁段在總拼場(chǎng)已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)拼裝，且節(jié)段之間也已安裝了定位的匹配件。在支架上采用倒鏈葫蘆或手動(dòng)機(jī)械千斤頂拖動(dòng)梁段S10-2前移，再采用機(jī)械頂、液壓扁頂配以鋼楔塊、鋼板等在支架上精確調(diào)整，連接匹配件，使三節(jié)段的相對(duì)高差及中線誤差滿足預(yù)拼裝要求，同時(shí)調(diào)整各支座的高程,使整個(gè)節(jié)段S10滿足3%的坡度線形，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后進(jìn)行斷面的全位置焊接。

（二）橋面吊機(jī)的安裝

本橋采用的2×120t步履式架梁起重機(jī)為專用提梁吊機(jī)，雙機(jī)架結(jié)構(gòu)，主要由機(jī)架、起頂及步履走行系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、吊具及微調(diào)對(duì)位系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)等組成。起重機(jī)設(shè)有步履式驅(qū)動(dòng)裝置，可在橋面自行前進(jìn)或后退。主要特點(diǎn)如下：（1）利用塔吊拼裝橋面吊機(jī)，安裝原則為從下至上、先結(jié)構(gòu)后機(jī)械、電氣，最后液壓，根據(jù)塔吊的起吊能力或部件整體組裝；安裝完成后進(jìn)行調(diào)試，包括各種安全裝置，組拼完成后在墩位處進(jìn)行空載試驗(yàn)；（2）采用兩臺(tái)120t步履式起重機(jī)起吊一個(gè)結(jié)合梁節(jié)段梁塊，兩臺(tái)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行統(tǒng)一控制實(shí)現(xiàn)同步。且兩臺(tái)起重機(jī)的同步起升高差可以控制在50mm以內(nèi)；（3）在吊具上設(shè)置有縱向坡度調(diào)整螺桿，可以完成梁段±3°縱向坡度的調(diào)整；（4）結(jié)合梁橫橋向高差的調(diào)整靠?jī)膳_(tái)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的分別動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)；（5）采用前、后油壓千斤頂來(lái)完成起重機(jī)的水平調(diào)整。調(diào)平整機(jī)后，用螺旋頂調(diào)位支承，以適應(yīng)架橋機(jī)上、下坡架梁的需要；（6）采用走行油缸驅(qū)動(dòng)的步履式走行系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的縱向前后移位。

（三）對(duì)稱懸臂拼裝標(biāo)準(zhǔn)梁段

結(jié)合梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的安裝從每個(gè)橋塔的東西方向共4個(gè)作業(yè)面進(jìn)行，每個(gè)作業(yè)面布置2臺(tái)橋面吊機(jī)聯(lián)合提升、調(diào)整、對(duì)接。主塔梁段上的第一臺(tái)步履吊機(jī)安裝完成后，就可以進(jìn)行首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的安裝。標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)度12m，最大起重量240t，最大起升高度29m。

（四）標(biāo)準(zhǔn)梁段的施工程序

前一梁段斜拉索安裝→斜拉索第一次張拉→測(cè)量控制→橋面吊機(jī)前移→斜拉索第二次張拉測(cè)量控制→起吊拼裝結(jié)合梁→結(jié)合梁定位→結(jié)合梁焊接→本梁段斜拉索安裝→循環(huán)施工。梁段架設(shè)施工工藝流程如圖9所示：

（五）邊跨合攏施工

梁段安裝至邊跨2#，60#節(jié)段后，進(jìn)入邊跨合攏施工。由于過渡段1#，61#邊跨方向以外的梁段為混凝土梁，與過渡段結(jié)合部位留有約600mm的間隙，所以按照標(biāo)準(zhǔn)梁段的安裝程序提升、連接、焊接后，將鋼梁與混凝土梁臨時(shí)固定，隨后張拉縱向鋼絲束，現(xiàn)澆橋面板混凝土接縫，拉索，完成合龍段的施工。

（六）主跨跨中合攏施工

中跨合攏設(shè)計(jì)基礎(chǔ)溫度為30℃。為盡量減少實(shí)際溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)方便施工，根據(jù)本橋現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況及溫度變幅的大小，擬采用頂推輔助合攏。

1．頂推輔助合攏。合龍前的準(zhǔn)備有：（1）合龍前加強(qiáng)對(duì)已成橋線形、索力、塔偏位及應(yīng)力等方面的監(jiān)測(cè)，對(duì)不滿足要求的部位及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；（2）步履吊機(jī)將合龍段板單元提升至橋面，步履吊機(jī)后退，在合龍口兩側(cè)梁段30#，32#上臨時(shí)加載；（3）在東主塔臨時(shí)支撐位置處，采用液壓千斤頂將梁段向邊跨頂移100mm的安裝間隙；（4）采用汽車吊機(jī)安裝合龍段板單元；（5）對(duì)合龍口兩側(cè)鋼梁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，調(diào)整端口尺寸及線形。焊接勁性骨架（上下游各一道，一端固定，一端滑動(dòng)）。在合龍口兩側(cè)梁段上布設(shè)測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量合龍口間距及相鄰箱梁的標(biāo)高、中線等，同時(shí)測(cè)量大氣溫度，箱梁內(nèi)表溫度，連續(xù)觀察1～2晝夜。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，確定合龍口兩側(cè)梁段長(zhǎng)度及切割余量；（6）向主跨方向移動(dòng)?xùn)|懸臂使其與合龍段對(duì)接，并采用臨時(shí)固定裝置連接兩懸臂；（7）焊接合攏接縫；（8）采用汽車吊機(jī)安裝剩余的松散橋面板。

2．體系轉(zhuǎn)換。在溫度穩(wěn)定時(shí)段，合攏段固結(jié)完成后，迅速解除塔梁臨時(shí)水平約束，解除塔梁臨時(shí)固結(jié)等臨時(shí)設(shè)施。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)索力測(cè)試結(jié)果，確定是否需要對(duì)斜拉索索力進(jìn)行調(diào)整。安裝主塔的橫向及縱向限位支座，完成斜拉橋的體系轉(zhuǎn)換。

四、主跨單懸臂施工安全及保證措施

邊跨合龍后，主梁進(jìn)入主跨單懸臂施工階段。柔佛州大橋主跨施工懸臂較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)剛度?。桓鶕?jù)設(shè)計(jì)已知條件，柔佛州大橋沒有位于臺(tái)風(fēng)地帶，施工期間最大強(qiáng)風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)速20.6m/s，為十年一遇。在常風(fēng)的作用下，主梁也極易發(fā)生較大振動(dòng)，給主梁定位和焊接帶來(lái)困難，因此需采取以下措施，以確保梁段安裝施工安全：（1）安裝主塔位抗風(fēng)支座，使梁段始終受到向下的抗拔力；（2）對(duì)稱施工混凝土梁段，對(duì)稱拉索，使主塔兩側(cè)恒載基本平衡，同時(shí)保證懸拼傾覆穩(wěn)定；（3）嚴(yán)格控制伸臂端臨時(shí)荷載，盡量使臨時(shí)荷載在橋面上橫橋向?qū)ΨQ分布；（4）利用減振繩，控制斜拉索振動(dòng)；（5）建立天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)，及時(shí)與業(yè)主及當(dāng)?shù)貧庀蟛块T溝通，在風(fēng)力超過6級(jí)（13.8m/s,平均海平面10M標(biāo)高處）時(shí),應(yīng)停止架梁作業(yè),步履吊機(jī)、焊接平臺(tái)就地與梁段錨固；在風(fēng)力超過8級(jí)（20.7m/s,平均海平面10M標(biāo)高處）時(shí),應(yīng)提前將步履吊機(jī)、焊接平臺(tái)退至安全位置（后退三個(gè)節(jié)間）與梁段錨固；（6）合理安排工期：在工期安排上盡量避免在大風(fēng)季節(jié)進(jìn)行長(zhǎng)懸臂施工，確保在大風(fēng)季節(jié)來(lái)臨前完成主橋跨中的合龍，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

五、結(jié)語(yǔ)

馬來(lái)西亞柔佛州大橋工程是目前世界上第一座真正意義上的全飄浮單索面斜拉橋，技術(shù)難度大，施工復(fù)雜。文章介紹的采用步履式吊機(jī)懸臂拼裝大噸位鋼－砼結(jié)合梁梁段對(duì)于類似單索面斜拉橋上部結(jié)構(gòu)拼裝架設(shè)施工具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S]．1981．

[2]Standard for Composite Steel Deck[S]．2006，（6）．

[3]重慶交通學(xué)院. 橋梁工程（中冊(cè))[M]. 北京：人民交通出版社，1980．

[4]Gotthard Franz. Konstruktionslehre des Stahlbeton[M]．Springer－Verlag, 1964．

[5]姚林森. 橋梁工程（公路與城市道路工程專業(yè)用）[M]．北京：人民交通出版社，2006．

作者簡(jiǎn)介：謝學(xué)強(qiáng)（1982-），男，湖北武漢人，中鐵大橋局集團(tuán)海外工程分公司助理工程師，從事橋梁施工管理工作。