東方大道快速路高架鋼混組合梁吊裝施工技術(shù)

黃春暉

摘 要： 介紹南通市東方大道快速路高架項目鋼混組合梁現(xiàn)場吊裝的難點及解決方法，為同類項目施工提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼混組合梁 現(xiàn)場安裝[1] 老橋受力 龍門吊安裝 支點布置

Summary： introducing the difficulties and solutions of steel concrete composite beam spot hoisting in Nantong East Avenue expressway viaduct project，which can provide a reference for the construction of Similar project.

Key words： steel concrete composite beam， installation on the scene， stress of old bridge， installation of gantry crane，layouts of fulcrum.

1工程概況

南通東方大道快速路工程位于南通市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，是開發(fā)區(qū)中唯一一條快速通道。本標段橋梁工程Pm375～Pm378聯(lián)為變高度鋼混組合梁形式，此聯(lián)長162m，跨徑依次為53m+65m+44m，跨越通啟運河。橋?qū)捊孛鏋?4.8m等寬，鋼箱梁橋高為2.75m，加工時跨中最大預(yù)拱度值為1.444m，為單箱5室結(jié)構(gòu)。

2變高度鋼混組合梁安裝的難點分析

本項目鋼箱梁工地安裝地點跨通啟運河，鋼箱梁架設(shè)完畢后通啟運河原老橋需保留，鋼箱梁支墩處于左右幅老橋間10m間隔位置，詳見圖1所示。鋼箱梁安裝過程中吊裝設(shè)備采用2臺50t龍門吊抬吊[2]，龍門吊軌道位于老橋左右幅橋面上。根據(jù)節(jié)段分塊情況，現(xiàn)場二次大拼后的梁段最大吊裝重量約60t。如果龍門吊軌道直接在已有的老橋20、24m大孔板上走行，軌道承壓面積極小，將遠超出大孔板的承載范圍，因此鋼箱梁安裝前需對老橋的承載能力進行驗算，并采取相應(yīng)保證措施，確保老橋結(jié)構(gòu)的安全性，這是安裝節(jié)段的重點之一[3]。

2.1現(xiàn)場安裝難點及解決方法

（1）既有老橋20m、24m的受力經(jīng)過專家組的審議，認為老橋集中受力不滿足要求，需要對支點進行應(yīng)力擴散。經(jīng)過計算，決定采用三拼組裝的貝雷片順橋向布置成龍門的走行基礎(chǔ)。

（2）鋼箱梁安裝高度和橫向跨度較大，高度從既有老橋橋面至設(shè)計橋面高度為15m左右，安裝寬度為28m，采用雙龍門抬吊進行安裝最為經(jīng)濟安全。

（3）按原先設(shè)計在既有的通啟運河跨中需要打設(shè)支撐系統(tǒng)，如此便阻斷了航道船舶的通行，且這樣設(shè)計加大了鋼箱梁節(jié)段分段的長度，同時也加大了節(jié)段吊裝的重量。經(jīng)過與設(shè)計部門的協(xié)商，將水中支點增加一個，并且水中的支墩打設(shè)時與既有老橋的單排樁平行，這樣解決了上述兩個問題。

圖1 鋼箱梁布局簡圖

2.2 施工方法和受力計算

2.2.1 老橋承載力的計算

根據(jù)老橋的施工圖對老橋梁板進行驗算，龍門吊使用吊重50t、跨度28m、斜腿距10m、自重47t的龍門吊兩臺，安裝時龍門吊站在安裝點位，起吊梁段進行安裝工作。

根據(jù)節(jié)段分塊情況，現(xiàn)場拼裝[3]段的梁段最大吊裝約60t，加上吊具等重量按70t計，每臺吊機吊重35t，按起吊側(cè)吊重30t計，起吊側(cè)兩個斜腿受力30+47/2=53.5t，每個斜腿受力63.5/2=26.8按30t控制設(shè)計。

龍門起重機軌道基礎(chǔ)需做特殊處理，在現(xiàn)有大孔板橋面上安裝龍門吊軌道墊梁以滿足現(xiàn)行通啟河橋的承載要求，現(xiàn)假定龍門吊軌道墊梁寬3m，按4片大孔板參與受力考慮。

每片大孔板受龍門吊集中力P = 30 / 4 =7.5 t =75 kn；大孔板二恒q = 12.0 kn / m，[（0.18+0.3）*25=12，包括軌道基礎(chǔ)]，大孔板按簡支梁計算。

采用midas建模分析計算可知，吊裝過程中板梁跨中截面有-2.2MPa的拉應(yīng)力，雖應(yīng)該能滿足使用要求，不會引起截面開裂，但由于缺少必備的驗算數(shù)據(jù)，且屬于老橋，所以為從安全出發(fā)，龍門吊軌道不安排直接承載在老橋橋面上，為保證施工的絕對安全，在橋墩位置施工混凝土支跺，在支跺上安裝貝雷梁作為龍門吊軌道走道梁。龍門吊載荷由軌道走道梁傳至砼橋面（考慮到大孔板有0.3m封端，可以滿足傳力要求）再傳至橋墩，直至大地。

2.2 橋面貝雷片的布置及計算

為確保鋼箱梁架設(shè)過程中原老橋結(jié)構(gòu)的安全性，經(jīng)以上驗算知，龍門吊軌道需作擴寬處理，經(jīng)研究后決定，在原老橋橋墩蓋梁部位的正上方橋面上澆筑條狀混凝土結(jié)構(gòu)，規(guī)格為1.2x5m，橫橋上布置，高度隨統(tǒng)一標高取值，墊梁上鋪設(shè)三列并排貝雷梁連接成整體，龍門吊軌道通過1.2m長的I22#分配梁作用于貝雷梁上，分配梁與貝雷梁間通過螺栓連接。

圖2 龍門吊軌道基礎(chǔ)簡圖

使用三片貝雷梁作為龍門吊軌道墊梁，貝雷梁跨度按3*20+24+3*20m連續(xù)梁計算。

經(jīng)計算，吊裝時控制彎矩M=2219.2kn-m；（程序計算見下圖所示）

（1）三片單層普通型貝雷梁容許彎矩[5]2246kn-m；（查貝雷梁使用手冊）

（2）吊裝時控制剪力Q=610.0kn；（程序計算見下圖所示）

（3）三片單層普通型貝雷梁容許剪力689.9kn（查貝雷梁使用手冊）

（4）用三片單層普通型貝雷梁時最大撓度δ=26mm。（程序計算見下圖所示）

依據(jù)以上數(shù)據(jù)：

控制彎矩M=2219.2kn-m<容許彎矩2246kn-m，滿足要求；

控制剪力Q=610.0kn<容許剪力689.9kn，滿足要求；

貝雷梁時最大撓度δ=26mm，跨度取20m，則：

26mm/20m<1/800，撓度值滿足要求。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)為安全起見，最后決定使用三片單層普通型貝雷梁作為龍門吊走行支撐。

照片1 貝雷片的安裝圖

2.3采用龍門吊的安裝過程

針對部分梁段重心難掌握的難點，采用特殊的吊裝技術(shù)，兩臺龍門吊抬吊，每臺龍門吊吊鉤處增設(shè)一扁擔梁，吊索安裝扁擔梁兩側(cè)，通過吊耳的位置布置及扁擔梁的自動找平兩項保障措施，使得每片鋼梁吊裝時重心都保持穩(wěn)定，從而解決重心不穩(wěn)的問題。針對曲線控制及積累誤差控制的難點，由于運抵至現(xiàn)場的鋼箱梁需在橋墩下的胎架[4]上進行二次大拼，大拼胎架將針對鋼箱梁的曲線設(shè)置好線型，梁段在胎架上拼焊好后全橋線型已得以控制；另外在吊裝上橋后，利用預(yù)反頂千斤頂進行線型的細微調(diào)節(jié)，雙重措施保證，直至全橋曲線滿足設(shè)計要求，并且由于鋼梁為分段起吊安裝，每一梁段均可修邊、切頭進行誤差的調(diào)節(jié)，進而避免了誤差的積累。

2.3.1安裝場地布置

根據(jù)現(xiàn)場情況選取鋼箱梁高架橋Pm379-Pm378墩側(cè)的硬化路面上30m面積的場地作為二次大拼場地，場地上將布置大拼胎架，運輸?shù)浆F(xiàn)場的梁段在胎架上完成縱向接長后，即利用龍門吊進行橋上梁段的安裝。

龍門吊吊裝涵蓋范圍為Pm379-Pm374墩之間。龍門吊在這個區(qū)域里進行臨時支架上梁段的安裝作業(yè)。存梁場地布置于項目部門前已封閉的道路上，這個場地面積較大，機械停放起吊較容易。

2.3.2安裝綜述

鋼箱梁分78個制造節(jié)段（橫向6段x縱向13段），42個安裝節(jié)段（橫向6段x縱向7段），制造節(jié)段運抵至現(xiàn)場后，在現(xiàn)場二次大拼胎架上完成縱向連接，形成安裝節(jié)段，然后應(yīng)用50噸龍門吊2臺抬吊進行架設(shè)。

步驟一、支架的搭設(shè)及高壓線一邊安裝一臺龍門吊

步驟二：在Pm374側(cè)，順里程方向老橋右幅處相應(yīng)位置整理出場地，作為鋼箱梁梁段的二次大拼場地。

步驟二、利用龍門吊整理出大拼場地

步驟三：將運抵的LD1梁段在場地上組拼燒焊完成，再利用龍門吊及200t進行抬吊安裝，龍門吊吊點設(shè)置在離鋼梁端0.207L處，距離高壓線11.8m，滿足安全距離。注意在軌道上相應(yīng)位置安裝龍門吊限位裝置。

步驟四： LD2利用高壓線左右兩側(cè)的龍門吊進行抬吊安裝。注意Pm376墩上的支架需高出Pm376永久墩300mm，設(shè)計要求橋面混凝土強度達到100%，需進行支點回落300mm，以調(diào)節(jié)整橋拱度及對橋面混凝土進行預(yù)壓。左側(cè)龍門吊吊點設(shè)置在梁端，龍門吊離高壓線距離為6.8m，滿足安全距離，確保安全，需在龍門吊上安裝防電板及在軌道上安裝限位裝置。

步驟五：LD1及LD2梁段安裝完成后，將靠Pm375墩一側(cè)的龍門吊拆除，安裝至高壓線另一側(cè)，準備進行剩余梁段的吊裝。

步驟六：依次吊裝完成剩余的LD3至LD7梁段。注意Pm377墩上的梁段也抬高300mm，用于支點回落。

照片2 龍門吊的吊裝圖

2.4安裝支點的布置形式

本工程臨時安裝支點的布置共為8個，其中1（8）為Pm375、378邊墩位置處采用普通碗扣支架形式；2（7）為邊跨中支點處采用φ609mm鋼管支撐形式；3（6）支點支于Pm376、377墩的承臺上，形式也采用φ609mm鋼管支撐形式；4（5）支點支于Pm376-377中跨的兩個水中支點，形式也采用水中鋼管樁加鋼筋混凝土平臺與φ609mm鋼管支撐相結(jié)合形式。如此布置是根據(jù)現(xiàn)場的實際情況因地制宜，限于篇幅，支點布置不在此進行詳細敘述。

3 實施效果

鋼箱梁制作、運輸、現(xiàn)場的吊安裝等等環(huán)節(jié)實施完成后的效果，均滿足規(guī)范和設(shè)計的要求，安裝支點的沉降也滿足設(shè)計要求，同時對成橋后動靜載試驗滿足要求，達到了預(yù)期的效果。

參考文獻：

[1] 張英.《小半徑雙曲線鋼箱梁安裝施工技術(shù)[J] 》.鐵道建筑技術(shù)，2013年09期.

[2] 劉緒龍.《雙龍門桅桿抬吊及平移大型干燥機[J] 》.安裝，1998年04期.

[3] 陳文廣.《龍巖會展中心大跨度鋼箱梁安裝[J] 》.福建建筑，2010年01期.

[4] 薛芳.《鋼箱梁臨時胎架結(jié)構(gòu)驗算與安裝[J]》.鐵道建筑技術(shù)，2011年03期.

[5] 李繼蘭，李國芬，陳耀章.《連續(xù)鋼-混疊合梁橋負彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)[J]》.公路交通科技，2012年06期.