天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋ザ斬ソ詡涓至杭萇枋┕ぜ際

王吉連　陳開(kāi)橋　余紹賓

【摘要】本文通過(guò)對(duì)墩頂節(jié)間鋼梁架設(shè)施工技術(shù)研究，運(yùn)用預(yù)應(yīng)力+鋼結(jié)構(gòu)的墩旁托架受力體系，鋼梁在臨江面拼裝成整節(jié)間，頂推至設(shè)計(jì)位置，通過(guò)700噸架梁吊機(jī)整孔架設(shè)其余節(jié)間的施工技術(shù)，成功的解決了7000噸級(jí)鋼梁的假設(shè)難題，為類似工程施工提供了一定的借鑒和參考意義。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；公鐵兩用斜拉橋；墩頂節(jié)間；鋼梁架設(shè)；施工技術(shù)お

Tianxingzhou rail—cum—roof section between the Yangtze River pier beam erection technology

Wang Ji—lian1，Chen Kai—qiao1，She Shao—bin2

（1.Seventh Railway Bridge Bureau Group Co.， LtdWuhanHubei430050；

2.MBEC Design DivisionWuhanHubei430050）

【Abstract】Based on the top section of pier between the steel beam erection technology research， the use of prestressed + steel pier next to the bracket by the force system， assembled into a steel beam in the Riverside area the entire section between Pushing to the design position， through 700 tons crane girder machine set up the entire hole between the remaining section of the construction technology， the successful resolution of 7，000—ton steel beam challenge assumptions， provide for the construction of similar projects and learn from some reference value.

【Key words】Bridge engineering；Rail—cum—cable—stayed bridge；Pier top internode；Girder erection；Construction technologyお

1. 工程概況

（1）武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋全長(zhǎng)2842.1m，按上層公路，下層鐵路布置。公路橋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按城市橋梁快速路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為正線四線，客運(yùn)專線雙線，Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。貨運(yùn)線按中——活載設(shè)計(jì)，客運(yùn)線間距5.0m，客運(yùn)線與貨運(yùn)線間距8.6m，貨運(yùn)線間距4.2m。0#～5#墩為南汊正橋，5#～20#墩為南引橋，0#～028#墩為北引橋?？傞L(zhǎng)1750.1 m南北引橋均為跨徑40.7m簡(jiǎn)支梁橋，鐵路40.7m跨采用等高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，客運(yùn)線箱梁重量約1300t，Ⅰ級(jí)線箱梁重約1260t。公路40.7m跨采用等高度連續(xù)箱梁，單幅單跨箱梁重950t。引橋公鐵合建段采用雙層橋墩布置形式，下層鐵路采用板式橋墩，上層公路采用框架墩。南汊主橋?yàn)椋?8+196+504+196+98）m雙塔三索面斜拉橋。上層6車道公路為正交異性板和混凝土結(jié)合橋面板，瀝青橋面；下層4線鐵路（客、貨運(yùn)各2線）為道碴橋面，主橋立面布置見(jiàn)圖1。

圖1天興洲長(zhǎng)江大橋主橋立面布置示意圖（單位：m）

（2）南汊主橋斜拉橋主梁為板桁結(jié)合鋼桁梁，N形桁架，三片主桁，桁寬2×15m，桁高15.2m，節(jié)間長(zhǎng)度14m。鋼桁梁工地連接均采用M30、M24高強(qiáng)度螺栓。全橋鋼桁梁重達(dá)4.3萬(wàn)噸，鋼桁梁安裝步驟為：先散拼主塔墩頂四個(gè)節(jié)間→在散拼節(jié)間上拼裝2臺(tái)700t步履式架梁吊機(jī)→整節(jié)段架設(shè)鋼桁梁→鋼梁合攏。鋼桁梁墩頂四個(gè)節(jié)間總體布置見(jiàn)圖2。

2. 墩頂四個(gè)節(jié)間鋼梁架設(shè)方案

為了滿足后續(xù)700t架梁吊機(jī)和整節(jié)段鋼桁梁的安裝，墩頂四個(gè)節(jié)間采用散拼安裝的方式進(jìn)行，需要重點(diǎn)考慮的方面包括：（1）鋼桁梁每個(gè)節(jié)間重700t，單根桿件最重達(dá)到65t，而正交異形板尺寸為14m×13m，重量為63t，鋼桁梁上弦桿距離水面高度最大達(dá)到50m以上，這就需要起重設(shè)備參數(shù)達(dá)到起重高度60m，起重幅度45m，起重重量65t以上；（2）由于受主塔墩和墩旁托架的空間限制，起吊設(shè)備的吊臂將與傾斜的主塔墩相碰，起重設(shè)備將無(wú)法安裝傾斜主塔柱正下方的鋼桁梁；（3）鋼梁桿件較多，拼裝時(shí)間較長(zhǎng)，而主跨側(cè)位于長(zhǎng)江主航道上，鋼梁散拼過(guò)程中吊機(jī)站位、鋼梁運(yùn)輸船的拋錨都會(huì)加大對(duì)航道通航的影響。為解決上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)細(xì)致的分析和周密的計(jì)算，研究，提出了節(jié)間散拼，多次縱移到位的鋼梁安裝施工方案，即在主塔墩兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置墩旁托架，吊船站位在主塔墩邊跨側(cè)，對(duì)主航道不產(chǎn)生影響，然后利用吊船在墩旁托架上逐桿件、逐節(jié)間安裝鋼梁節(jié)間，每安裝完一個(gè)節(jié)間后，利用設(shè)置在墩旁托架上的縱向移動(dòng)裝置，向主跨方向移動(dòng)一個(gè)節(jié)間（14m），反復(fù)循環(huán)施工，直至完成墩頂四個(gè)節(jié)間的安裝。

圖2鋼桁梁墩頂四個(gè)節(jié)間總體布置圖

3. 起重設(shè)備選擇和布置

墩頂鋼梁節(jié)間散拼所用吊船的參數(shù)必須滿足起重高度60m，起重幅度45m，起重重量65t以上的要求，經(jīng)過(guò)多方面論證和經(jīng)濟(jì)上的比選，最后選定中鐵大橋局自發(fā)研制的WD120型桅桿起重機(jī)，由于吊高不夠，需要對(duì)其進(jìn)行改造。改造的方法為：將2艘800t的鐵駁并排成雙體船，然后在上面拼裝22m高的萬(wàn)能桿件支架，支架頂設(shè)置在擺放WD120型桅桿式起重機(jī)。改造后，吊機(jī)的參數(shù)為：吊船額定起重為80t，最大起重高度為70m，最大起重幅度達(dá)到45m，當(dāng)起重幅度為34m，吊重高度為60m時(shí)，吊重能力為65t，完全滿足墩頂鋼梁散拼的需要。改造后的吊機(jī)起重曲線見(jiàn)圖3。吊船布置在主墩邊跨下游側(cè)中心線位置，起重臂轉(zhuǎn)動(dòng)中心距墩中心距離45m，拋錨固定在河床中。起重機(jī)結(jié)構(gòu)及布置圖見(jiàn)圖4。

圖3起重機(jī)機(jī)起重量及起重曲線圖

圖4起重機(jī)結(jié)構(gòu)及布置圖

4. 墩旁托架系統(tǒng)

4.1墩旁托架的要求。

作為墩頂四個(gè)節(jié)間主要支撐結(jié)構(gòu)，墩頂托架系統(tǒng)必須滿足以下幾個(gè)要求：⑴在掛第一對(duì)斜拉索之前，墩頂8個(gè)鋼梁節(jié)間（包括4個(gè)整節(jié)段架設(shè)的節(jié)間）及2臺(tái)700t架梁吊機(jī)重量主要由主塔橫梁和墩旁托架承受，按照鋼桁梁安裝順序，總載荷量在4000t左右；⑵墩旁托架頂部必須設(shè)置滑道梁，鋼梁每散拼一個(gè)節(jié)間之后，通過(guò)牽引能滑移至指定位置，一次最多需要拖拉3個(gè)節(jié)間；⑶墩旁托架頂部必須設(shè)置頂升裝置，在鋼梁散拼后支座安裝時(shí)，能夠?qū)摿喉斏林付ㄎ恢谩?/p>

4.2墩旁托架的實(shí)施方案。

本墩旁托架系統(tǒng)采用設(shè)計(jì)采用對(duì)稱倒三角的形式，結(jié)合大橋三片主桁的特點(diǎn)，墩旁托架也采取三榀頂托桁架，每榀頂托桁架下部通過(guò)埋件固定在塔座上，頂部與橫梁固接。為避免橫梁出現(xiàn)拉應(yīng)力，對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，通過(guò)對(duì)拉鋼絞線束連接在主塔橫梁的側(cè)面，對(duì)托架施加足夠的預(yù)加力，另外，在墩旁托架的頂部設(shè)置滑道和頂推結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)橫移和頂升的目的。

4.3墩旁托架的具體結(jié)構(gòu)。

4.3.1一般結(jié)構(gòu)。

每個(gè)主墩設(shè)墩旁托架兩套，沿順橋向?qū)ΨQ布置在主塔橫梁的兩側(cè)。托架桿件采用各向同性的鋼管結(jié)構(gòu)，主壓桿為1400×δ22mm鋼管，頂橫梁采用800×δ22mm鋼管，腹桿及相關(guān)的連接系采用500～600×δ10mm鋼管，各桿件之間采用相關(guān)焊，為了運(yùn)輸和安裝方便，各主壓桿分為2兩節(jié)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，采用法蘭對(duì)接的形式進(jìn)行連接。橫梁預(yù)埋件包括承壓預(yù)埋件和預(yù)埋件波紋管，目的是將托架穩(wěn)定安全地固定在主塔橫梁上。

4.3.2預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，在主塔前八個(gè)節(jié)間懸臂拼裝的各個(gè)工況中，懸臂吊裝第四個(gè)節(jié)間時(shí)對(duì)墩托架的受力最不利，鋼管中的最大軸力為750t，墩頂托架處的拉力為350t。350t的拉力全部傳遞到主塔橫梁上，對(duì)主體結(jié)構(gòu)會(huì)造成損傷，另外如果墩旁托架的桿件與預(yù)埋件直接焊接，而需達(dá)到350t抗拉強(qiáng)度的焊縫，設(shè)計(jì)比較困難，同時(shí)由于焊縫是在工地施焊，焊接質(zhì)量難以保證，墩旁托架的安全性難以保證。

為解決上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算分析和研究，采用在墩旁托架上施加預(yù)應(yīng)力的方式來(lái)解決這一難題，結(jié)構(gòu)的大樣布置見(jiàn)圖5。

圖5墩旁托架預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)圖

預(yù)應(yīng)力采用3115.24鋼絞線，鋼絞線穿過(guò)預(yù)埋在橫梁內(nèi)的波紋管和托架頂部橫梁內(nèi)腔，用工作錨錨固在兩端，單束對(duì)拉施加400t的預(yù)應(yīng)力，確保主塔橫梁不出現(xiàn)拉應(yīng)力。

4.3.3縱橫移及頂升結(jié)構(gòu)。

（1）縱移結(jié)構(gòu)?？v移結(jié)構(gòu)主要包括縱移滑道、縱移滑座、縱移牽引三部分。縱移滑道設(shè)置在托架的頂面，對(duì)應(yīng)主橋的三榀鋼桁梁；縱移滑座和桁架下弦臨時(shí)連接，靠近下弦桿節(jié)點(diǎn)布置，在縱移滑座上滑移，滑道與滑座見(jiàn)采用低摩阻的不銹鋼板和MGB高分子材料摩擦副；縱移牽引系統(tǒng)含反力座、縱移千斤頂和鋼絞線，將反力座固定在縱移滑道的另一端，鋼絞線的一端連接在鋼桁梁，另一端穿過(guò)反力座，用穿心式液壓千斤頂張拉鋼絞線，拖拉鋼桁梁縱移滑行。鋼梁縱移見(jiàn)圖6。

（2）橫移結(jié)構(gòu)。在縱移滑座的兩側(cè)設(shè)置翼梁，在翼梁上固定橫移反力座，通過(guò)橫移千斤頂頂推鋼桁梁下弦桿的腹板，達(dá)到鋼桁梁橫移或偏轉(zhuǎn)的目的；在縱移滑座的底面設(shè)置限位擋塊，卡住縱移滑道，限制縱移滑座和縱移滑道的相對(duì)位置。

圖6墩頂散拼鋼梁節(jié)間縱向移動(dòng)示意圖

（3）頂升結(jié)構(gòu)。在縱橫移滑道和鋼桁梁下弦桿之間布置18

臺(tái)YSD500A型自鎖式千斤頂，用于調(diào)整鋼桁梁的水平和高程。

5. 鋼梁散拼技術(shù)步驟

（1）鋼梁桿件在工廠進(jìn)行預(yù)拼，合格后進(jìn)行逐一編號(hào)，作為單一桿件運(yùn)至安裝現(xiàn)場(chǎng)。在運(yùn)輸和存放過(guò)程中，對(duì)桿件進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，為有效地避免鋼梁吊裝過(guò)程中對(duì)鋼梁的損傷，設(shè)計(jì)了專門的桿件翻身裝置和專用的吊具，并制定了詳細(xì)的操作細(xì)則。

（2）正式吊裝前，對(duì)桿件的浮銹等進(jìn)行清除，對(duì)各個(gè)桿件按照編號(hào)確定桿件重心、吊點(diǎn)布置位置、節(jié)點(diǎn)板型號(hào)和高栓數(shù)量。吊裝時(shí)連同拼接板、填板、隔板等板件一同吊裝。

（3）鋼梁定位過(guò)程中，各重要位置均設(shè)置專人盯控，鋼梁桿件對(duì)位后，先打設(shè)30%的沖釘定位，其它孔位用普通螺栓將板面夾緊，鋼梁桿件對(duì)位成功后，逐步用高強(qiáng)螺栓替換出沖釘和普通螺栓。

（4）墩頂四個(gè)節(jié)間安裝時(shí)，每安裝一個(gè)節(jié)間，向主跨方向拖移14m，每次拖拉時(shí)，通過(guò)擋塊等措施，將橫向及縱向位置偏差調(diào)整在2mm以內(nèi)，在四個(gè)節(jié)間完成后，再次對(duì)鋼梁平面位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)縱橫移結(jié)構(gòu)，將鋼梁平面位置誤差控制在1mm以內(nèi)。

（5）四個(gè)節(jié)間的標(biāo)高調(diào)節(jié)，按照頂升裝置安裝設(shè)計(jì)院提供的監(jiān)控指標(biāo)，進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。

6. 結(jié)束語(yǔ)

武漢天興洲鋼鐵兩用長(zhǎng)江大橋墩頂節(jié)間鋼梁架設(shè)施工技術(shù)，有效地解決了主航道側(cè)鋼桁梁桿件散拼的技術(shù)難題，該技術(shù)從施工方案的選擇、大型機(jī)械設(shè)備的選取等方面都有很大的創(chuàng)新，也取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)大跨度跨越主航道的鋼梁施工提供了借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1]高宗余·武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋總體設(shè)計(jì)[J]·橋梁建設(shè)，2007（1）：5～9.

[2]胡漢舟·武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋主橋上部結(jié)構(gòu)施工方案[J]·橋梁建設(shè)，2007（1）：1～4.