鋼管拱橋中橫梁吊裝的施工實踐

■吳典忠 ■福建省第二公路工程有限公司，福建 福州 350000

1 工程概況

上海青浦區(qū)秀橫路油墩港橋主橋上部結(jié)構(gòu)采用下承式鋼管拱橋，橋?qū)?5m，跨徑80m;全橋橫向采用兩片拱肋，2道K字撐及1道一字撐;設(shè)置2道邊縱梁、15根中橫梁及2根端橫梁;吊桿采用低松弛鍍鋅鋼絲成品索，全橋共設(shè)13對(26根)?？紤]到航道通行需要，設(shè)計采用“先拱后梁”法施工，即先采用“無支架”的方法吊裝拱肋，然后按順序逐根吊裝預(yù)制中橫梁，接著施工縱梁后澆段及橋面板，最后待橋面系全部完成后，調(diào)整吊桿力以控制橋面標(biāo)高。圖1～圖2為主橋總體布置圖。

圖1 主橋總體布置立面圖

圖2 主橋總體布置平面圖

2 中橫梁吊裝方案的確定

2．1 中橫梁構(gòu)造

中橫梁預(yù)制長度35m，頂寬2．5，梁高1．85 ～2．2m，吊重達 165．7t。除與縱梁交叉部位采用箱形截面外，其余均為T形截面。

2．2 現(xiàn)場施工條件

(1)新建橋梁北側(cè)離S26高架橋的距離僅19～26m，南側(cè)約32m外正在施工100萬伏的高壓塔基礎(chǔ)，吊裝作業(yè)空間極為有限;(2)油墩港河道每日平均船舶通行量約200～300艘，應(yīng)航道部門要求，施工期間每次斷航的連續(xù)時間不能超過5h。

2．3 吊裝方案比選

(1)若采用水中搭設(shè)支架并通過卷揚機吊裝的方案，經(jīng)計算其支架跨徑難以滿足雙向通航的要求，而且用鋼量大、成本高，該方案不適用;(2)若采用在駁船上通過頂升工藝安裝，則靠近拱腳的1根橫梁因受駁岸限制無法就位，同時頂升作業(yè)時間較長、多臺千斤頂難以同步操作，因此該方案也不予考慮;(3)若采用浮吊安裝，考慮到上下游船閘的限寬、設(shè)備性能參數(shù)和作業(yè)空間，擬采用200t和150t浮吊進行抬吊安裝。該方案可以滿足通航要求，且可直接利用浮吊進行中橫梁卸車裝船，節(jié)省岸邊提梁門架的費用，但因新建橋梁與S26高架橋距離較近，需對150t浮吊的吊臂由45m改成25m。綜合以上分析比較，本工程的中橫梁吊裝最終采用兩臺浮吊抬吊安裝施工。

3 中橫梁吊裝施工

(1)千斤繩布置。采用兜底吊裝的方法，千斤繩布置在縱梁外緣，選用6×61Ф83mm鋼絲繩，經(jīng)計算其安全系數(shù)K=9，滿足規(guī)范要求。為防止千斤繩滑脫，中橫梁預(yù)制時在吊點位的翼緣部位預(yù)留限位槽口，尺寸為10×10cm;同時在離腹板底30cm處設(shè)1個Ф60mm預(yù)留孔，吊裝時穿入鋼棒限制千斤繩外移，起雙保險作用。

(2)卸車裝船。受場地限制，運梁車只能通過地面輔道倒車靠近岸邊，與河道大致垂直。當(dāng)掛車車輪離駁岸約5m時(進入150t浮吊的作業(yè)半徑)，150t浮吊就位起吊，使梁底離開掛車約30cm后，通過浮吊牽引運梁車同步、緩慢向河中移動;直至車頭離駁岸約10m時(進入200t浮吊的作業(yè)半徑)，200t浮吊就位進行兩臺同時抬吊作業(yè)，并裝入駁船。浮吊作業(yè)時，吊臂仰角保持在55°左右，安全系數(shù)均達 1．4以上。圖4為中橫梁卸車裝船示意圖。

圖4 中橫梁卸車裝船示意圖

(3)安裝就位。中橫梁裝入駁船后，150t浮吊先移動至S26高架與新建橋梁之間，然后牽引運梁駁船至待安裝位置下方，最后200t浮吊就位進行抬吊安裝。中橫梁吊裝由兩側(cè)往跨中間隔、對稱逐根進行。圖5為中橫梁安裝示意圖。

圖5 中橫梁安裝示意圖

4 施工控制及計算

4．1 施工控制措施

在荷載作用下，如何平衡拱肋的水平推力，使拱腳位移和結(jié)構(gòu)內(nèi)力控制在預(yù)期值以內(nèi)，是中橫梁吊裝施工的關(guān)鍵所在。施工過程中，主要通過以下兩個措施:(1)在端橫梁頂部設(shè)置2組縱向臨時水平鋼束，每組鋼束由4根光面鋼鉸線成品索(PEJ15H-22D)組成，在中橫梁吊裝期間分批次張拉;(2)在各個拱腳正下方設(shè)置臨時水平抗推裝置，由25mmQ345D鋼板及若干高強錨栓組成，在拱腳現(xiàn)澆時預(yù)埋。水平抗推裝置和墩柱間設(shè)一塊2cm厚的橡膠塊，以保護墩柱砼。

4．2 施工控制計算

(1)臨時鋼束索力及拱腳位移計算。兼顧施工方便及有效控制的原則，采用橋梁專用軟件對施工過程進行分析，擬定臨時鋼束分三個階段張拉:第一階段:拱肋吊裝完成后，安裝臨時鋼束，對每根鋼束進行初張拉，張拉值均為300KN;第二階段:拱肋砼達到設(shè)計強度要求后，張拉其中的2根鋼束，張拉力為1800KN;第三階段:中橫梁吊裝完成一半后，張拉剩余2根鋼束，張拉力為1800KN。按以上步驟張拉，通過計算比較，臨時鋼束的最大索力及拱腳位移均發(fā)生在縱梁后澆段砼澆筑完成時。此時索力為2060．5KN，其最大應(yīng)力為674Mpa，遠(yuǎn)小于其強度標(biāo)準(zhǔn)值1860Mpa;拱腳向活動支座一端位移12mm，施工時以此值作為位移預(yù)警值。

(2)臨時水平抗推裝置計算。在各個階段施工過程中，臨時水平抗推裝置將產(chǎn)生不同的水平反力，計算結(jié)果見表1。

表1 臨時水平抗推裝置反力計算結(jié)果(kN)

由表1知，最大反力仍發(fā)生在縱梁后澆段的砼澆筑階段，其結(jié)果為3263KN，根據(jù)此值采用簡化方法計算臨時水平抗推裝置與梁底結(jié)合面的應(yīng)力為142Mpa＜295Mpa，滿足要求。

5 結(jié)束語

本工程主橋中橫梁于2014年11月底吊裝完成，每根中橫梁從浮吊駁船就位、卸車裝船、吊裝完成及浮吊駁船進入停泊區(qū)等操作過程，總時間均在4h左右;施工期間拱腳最大位移為10mm，未超過計算預(yù)警值;臨時水平抗推構(gòu)件未發(fā)生變形。通過施工實踐，驗證了在有限條件下進行重大預(yù)制構(gòu)件的浮吊安裝及控制措施是可行的，可為其它類似工程提供參考。

［1］JTJ 041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］．

［2］GB 50936-2014鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范［S］．

［3］周水興，何兆益，鄒毅松．路橋施工計算手冊［M］．北京:人民交通出版社，2001．

［4］蔣建武，朱冠華．系桿拱橋中橫梁預(yù)制吊裝施工新技術(shù)［J］．公路工程，2011(06)．