重慶東水門長江大橋2號墩起始節(jié)段鋼桁梁架設(shè)方案

李明歡

(中鐵大橋局集團(tuán)第八工程有限公司， 重慶　400020)

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重慶東水門長江大橋2號墩起始節(jié)段鋼桁梁架設(shè)方案

李明歡

(中鐵大橋局集團(tuán)第八工程有限公司， 重慶400020)

摘要：以重慶東水門長江大橋為例，介紹2號墩墩頂起始節(jié)段的鋼桁梁架設(shè)方案、關(guān)鍵施工技術(shù)及施工控制要點，供同類橋梁施工參考。

關(guān)鍵詞：斜拉橋；起始節(jié)段；鋼桁梁架設(shè)；施工方案

1工程概況

重慶東水門長江大橋主橋為3跨雙塔單索面斜拉鋼桁梁公軌兩用橋，其下層為雙線軌道交通，上層為雙向4車道汽車交通。主橋橋跨布置為222.5 m+445 m+190.5 m=858 m，共55個節(jié)間，桁寬15 m，上橋面全寬24.0～39.2 m[1]。除渝中區(qū)側(cè)邊跨由于上層公路線形與下層軌道線形不平行，桁梁設(shè)置為變高度外，其他主桁采用等高度三角形桁式；除索塔處節(jié)間長度為14.5 m外，其余等節(jié)間布置，節(jié)間長度16 m。單個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間主要由上弦桿、下弦桿、腹桿、中縱梁及上、下層橋面板組成。主桁桿件為焊接箱形截面，采用整體節(jié)點，上、下層橋面采用正交異性鋼橋面板[2]。單個構(gòu)件最大安裝吊重67 t。東水門長江大橋主橋橋型布置如圖1所示。

圖1　東水門長江大橋主橋橋型布置示意

2起始段架設(shè)難點

2號墩起始段鋼梁位于墩頂區(qū)，共5個梁段，主要由N41、N45節(jié)間下弦桿、腹桿及下層橋面板和N42～N44節(jié)間組成，其中鋼梁N43節(jié)間上弦桿下方50 cm有1道橫系梁。2號墩起始段鋼梁布置如圖2所示。

圖2　2號墩起始節(jié)間鋼梁

起始段鋼梁架設(shè)主要存在以下難點。

1) 2號墩橋位處可直接利用場地幾乎為零，墩側(cè)為重慶市渝中區(qū)，靠近解放碑商務(wù)區(qū)，無場地可租用，鋼梁預(yù)拼場地的選擇成為關(guān)鍵。

2) 東水門長江大橋處于朝天門港區(qū)，航運繁忙，其起始段鋼梁若采用大型浮吊起吊則安全性不能保障，且浮吊占位受長江水位影響較大。

3) 橫系梁的設(shè)置致使初始階段渝中區(qū)側(cè)鋼梁不能采用整體方式滑移。

3起始節(jié)段鋼梁架設(shè)方案

3.1總體方案

起始節(jié)段的鋼梁采用在墩旁托架上散拼安裝[3-5]，起重設(shè)備為WD120桅桿吊及架梁吊機(jī)?？紤]到施工場地租賃及鋼梁運輸周轉(zhuǎn)成本較高，且2號墩側(cè)無場地可利用，故在1號墩下游側(cè)布置5 828 m2(124 m×47 m)鋼平臺預(yù)拼場，其用于預(yù)拼全橋鋼梁；鋼梁預(yù)拼好后，用駁船將其運至2號墩下游江邊，并用桅桿吊將其提升至墩旁托架上；用下游側(cè)桅桿吊先在墩旁托架上拼裝N45節(jié)段下弦桿及下層橋面板，然后多次滑移拼裝N44及N43節(jié)段下弦桿及下層橋面板、N43節(jié)段南岸側(cè)腹桿及上弦桿、N42節(jié)段、N41節(jié)段下弦桿和下層橋面板及腹桿；待以上節(jié)段滑移拼裝至設(shè)計位置后安裝渝中區(qū)側(cè)橋面吊機(jī)，并用橋面吊機(jī)拼裝N43、N44、N45節(jié)段剩余桿件。這就是起始段鋼梁“桅桿吊散拼+滑移+架梁吊機(jī)散拼”架設(shè)方案。

3.2施工流程

東水門長江大橋2號墩起始節(jié)段鋼梁架設(shè)具體步驟如下。

1) 利用桅桿吊在2號墩南岸區(qū)側(cè)墩旁托架上拼裝N45節(jié)段下弦桿、下層橋面板，并將拼好的鋼梁整體向渝中區(qū)側(cè)滑移(未滑移至設(shè)計位置)，留出拼裝N44節(jié)段的空間。

2) 用桅桿吊在墩旁托架上拼裝N44節(jié)段下弦桿、下層橋面板，將N43節(jié)段上弦桿、渝中區(qū)側(cè)腹桿放在N44節(jié)段下層橋面板上，并將拼好的鋼梁整體向渝中區(qū)側(cè)滑移(未滑移至設(shè)計位置)。

3) 用桅桿吊在墩旁托架上拼裝N43節(jié)段下弦桿、下層橋面板，并將拼好的鋼梁整體向渝中區(qū)側(cè)滑移(未滑移至設(shè)計位置)。

4) 用桅桿吊在墩旁托架上拼裝N42節(jié)段下弦桿、下層橋面板，并將拼好的鋼梁整體向渝中區(qū)側(cè)滑移(未滑移至設(shè)計位置)。

5) 用桅桿吊在墩旁托架上拼裝N43節(jié)段南岸區(qū)側(cè)腹桿、N42節(jié)段渝中區(qū)側(cè)腹桿、N43節(jié)段南岸區(qū)側(cè)1節(jié)上弦桿、中縱梁、上層橋面板，并將拼好的鋼梁整體向渝中區(qū)側(cè)滑移(滑移到設(shè)計位置)。

6) 用桅桿吊拼裝N42節(jié)段上弦桿、腹桿、中縱梁、上層橋面板，N41節(jié)段下弦桿、腹桿、下層橋面板(此時N41節(jié)段懸臂伸出墩旁托架，N42節(jié)段上層橋面板已經(jīng)施工完成，N42節(jié)段上有空間安裝橋面架梁吊機(jī))。

7) 用桅桿吊拼裝渝中區(qū)側(cè)橋面架梁吊機(jī)，用架梁吊機(jī)依次拼裝N43節(jié)段腹桿、剩余上弦桿、中縱梁、上層橋面板，N44節(jié)段腹桿、上弦桿、中縱梁、上層橋面板，N45節(jié)段腹桿。

8) 渝中區(qū)側(cè)架梁吊機(jī)前移，拼裝南岸區(qū)側(cè)橋面架梁吊機(jī)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段鋼梁拼裝。

在鋼梁雙懸臂架設(shè)前，2號墩支座縱向臨時固結(jié)，將鋼梁和支座調(diào)整到位、連接，并將支座和墊石固結(jié)，以利用支座承受縱向水平力和橫橋向水平風(fēng)力。

3.3起重設(shè)備選擇及布置

鋼梁架設(shè)施工的主要起重設(shè)備為WD120桅桿吊和70 t全回轉(zhuǎn)架梁吊機(jī)。

3.3.1桅桿吊

WD120桅桿吊主要用于2號墩鋼梁起始段吊裝、架梁吊機(jī)安裝、起始段之后鋼梁起吊上橋。2號墩位于橋址處長江北岸，因受塔身位置及從運輸駁船上吊梁的影響，該吊機(jī)施工作業(yè)范圍為塔身以南。桅桿吊臂長55 m(回轉(zhuǎn)角度±95°)，最大起重量為80 t。 因橋面距地面較高，且考慮到吊機(jī)的起吊高度，吊機(jī)支架采用N型萬能桿件拼裝。支架高40 m，支架支腿下方基礎(chǔ)采用直徑1.5 m鉆孔灌注樁，支架頂設(shè)置箱型分配梁以分配吊機(jī)底座荷載。WD120桅桿吊工作性能參數(shù)及結(jié)構(gòu)布置分別如圖3、圖4所示。

圖3　WD120桅桿吊起重曲線及吊高曲線

3.3.2架梁吊機(jī)

受2號墩橫系梁及桅桿吊吊裝范圍的影響，在南岸區(qū)側(cè)采用桅桿吊拼裝好架梁吊機(jī)，其負(fù)責(zé)渝中區(qū)側(cè)起始節(jié)段鋼梁吊裝及后續(xù)所有桿件的懸臂拼裝。吊機(jī)自重220 t，額定吊重70 t，最大吊高135 m，可360°全回轉(zhuǎn)，完全滿足東水門長江大橋鋼梁架設(shè)所需參數(shù)要求(最大起重力矩1 500 tm，最大控制工況吊距24 m時吊重62 t，最大吊重67 t，吊距9.7～25 m)。架梁吊機(jī)與上弦桿的預(yù)焊耳板通過銷軸連接。

3.4墩旁托架系統(tǒng)

3.4.1托架結(jié)構(gòu)

2號墩墩旁托架作為墩頂節(jié)間鋼梁架設(shè)的拼裝平臺及縱橫移調(diào)整的工作平臺，也是第一對斜拉索掛設(shè)前鋼梁重量的支撐結(jié)構(gòu)[6-7]。其在鋼梁架設(shè)到達(dá)0號橋臺、3號墩前托架不拆除，繼續(xù)支撐鋼梁。

圖4　WD120桅桿吊結(jié)構(gòu)布置

墩旁托架由立柱、承重鋼箱梁(滑道梁)、墊梁(滑座)及三向位移調(diào)整裝置等組成。按照鋼桁梁的位置關(guān)系，墩旁托架沿橫橋向中軸線對稱布置在2號墩兩側(cè)，其總寬15.0 m，總長36 m，長度能滿足安裝N42～N44共3個節(jié)間鋼梁下弦桿的要求。單個墩墩旁托架共4組立柱，每組立柱為8根熱軋寬翼緣工字鋼(HW414 mm×405 mm)組成的格構(gòu)式構(gòu)件。格構(gòu)式構(gòu)件共有4個分肢，分肢之間采用萬能桿件作為綴條連接；每個分肢為2根HW414 mm×405 mm工字鋼，工字鋼之間采用綴板連接。單組立柱橫截面如圖5所示。

圖5　墩旁托架單組立柱橫截面

2號墩單側(cè)2組立柱之間采用鋼管(Φ630 mm×8 mm)連接，縱橋向和墩身之間采用鋼管(Φ325 mm×8 mm)連接。墩身兩側(cè)立柱頂均設(shè)置箱型滑道梁，Q345B材質(zhì)，梁高1.5 m。采用32根直徑32 mm PSB930精軋螺紋鋼筋將兩側(cè)滑道梁進(jìn)行對拉，以使南北2個托架形成整體受力體系，并進(jìn)行預(yù)張拉，單根預(yù)拉力為25 t。鋼梁下弦桿放在滑道梁上，滑道梁與托架上端采用鉸接，托架下端與承臺采用焊接。

3.4.2托架安裝

墩旁托架采用現(xiàn)有塔吊和桅桿吊進(jìn)行拼裝。托架立柱根據(jù)吊重能力采用8 m整節(jié)段(吊重22 t)吊裝。內(nèi)外側(cè)立柱拼裝到一定高度后，安裝相應(yīng)位置的聯(lián)接系；聯(lián)接系安裝完成后，再依次完成墩旁托架其他節(jié)段立柱的拼裝；拼裝完成后，將單根滑道梁組裝成整體(自重14 t)，并將其用桅桿吊安裝至托架上；最后安裝滑座、縱移裝置等，至此完成墩旁托架的拼裝。墩旁托架拼裝完成后，對墩兩側(cè)托架進(jìn)行對頂預(yù)張拉，并對精軋螺紋鋼筋采取包裹等絕緣措施進(jìn)行保護(hù)，以保證整個結(jié)構(gòu)受力安全。

托架作為無索區(qū)鋼梁架設(shè)的支撐受力結(jié)構(gòu)，需嚴(yán)格控制其施工質(zhì)量。施工過程中需分階段復(fù)查重要受力部位狀況，并對托架立柱進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測。

3.5鋼梁架設(shè)及滑移控制要點

3.5.1鋼梁架設(shè)控制要點

鋼梁桿件大多數(shù)是超大、超長、超重桿件，為確保其起吊安全和方便架設(shè)對位，須設(shè)計專用的吊具和吊點[8]，如弦桿、腹桿、中縱梁吊具，橋面板焊接吊點，且采取措施以方便對位和防止吊點打滑。拼裝腳手架應(yīng)事先掛于節(jié)點旁，并隨同桿件起吊。

鋼梁主桁拼裝時，各聯(lián)結(jié)點均需設(shè)置作業(yè)平臺，同時須為施工人員提供安全防護(hù)通道。各作業(yè)平臺及防護(hù)欄桿應(yīng)便于拆裝，絕不允許在鋼梁桿件的任何部位(除設(shè)計圖規(guī)定的焊接栓釘外)進(jìn)行電焊或打火。

桿件拼裝時，為保證拼裝線形，主桁桿件需先按孔眼總數(shù)的50%打入沖釘定位，并擰足孔眼總數(shù)35%的高強度螺栓，其他桿件打入30%沖釘和擰足30%的高強度螺栓，并作一般擰緊后可松鉤。松鉤后立即補足剩余孔眼的高強度螺栓，并作一般擰緊。然后將沖釘換成高強度螺栓，并作一般擰緊。1次卸下的沖釘數(shù)量最多不超過沖釘總數(shù)的20%。將全部沖釘換成高強度螺栓后，按工藝要求進(jìn)行初擰和終擰；終擰后的螺栓檢查合格后，用相應(yīng)油漆作標(biāo)志。螺栓施擰應(yīng)從栓群中心向四周進(jìn)行，以利板束壓平及減少螺栓之間的相互影響，且終擰后的螺栓用相應(yīng)油漆作標(biāo)記。另外，沖釘應(yīng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)因磨耗偏小者應(yīng)及時更換，以保證沖釘受力。

鋼梁架設(shè)測量和監(jiān)控應(yīng)及時、準(zhǔn)確，每架設(shè)1個節(jié)間，就需測量1次鋼梁中線、各節(jié)點高程、斜拉索索力、鋼梁主要桿件應(yīng)力及主塔變位，以判斷鋼梁安裝質(zhì)量，進(jìn)行下一步操作[9]。

3.5.2鋼梁滑移控制要點

托架滑道梁上布置了反力座、滑座、墊梁及縱移千斤頂、豎向千斤頂，鋼梁縱向滑移通過在滑座和反力座之間穿設(shè)鋼絞線，利用縱移千斤頂張拉鋼絞線來實現(xiàn)?；鶠殇摿嚎v向滑移和豎向支撐裝置，墊梁為鋼梁與滑道梁之間的承重結(jié)構(gòu)，豎向千斤頂為墩頂5個節(jié)間鋼梁起頂裝置，其中滑座和墊梁頂布置鋼梁橫移千斤頂也是鋼梁的橫向微調(diào)裝置。

在滑座和滑道梁之間設(shè)置不銹鋼板和MGE滑塊，形成縱滑移面。滑座、墊梁和鋼梁間增設(shè)石棉以增大摩擦。豎向千斤頂、墊梁須準(zhǔn)確支撐在鋼梁、滑道梁支撐傳力處，并通過安裝鋼墊板來增加傳力可靠性。鋼梁滑移過程中，滑座需得到相對限位保護(hù)，不滑動時應(yīng)將其進(jìn)行固定。

鋼梁滑移過程中，應(yīng)分階段計算其滑移各工況下托架的受力，以確保托架安全。同時，拼裝過程中，由于鋼桁梁自身不平衡，故需計算起始節(jié)段鋼桁梁整體抗傾覆性。

4結(jié)束語

重慶東水門長江大橋2號墩起始節(jié)段鋼桁梁采用“桅桿吊散拼+滑移+架梁吊機(jī)散拼”的施工方案架設(shè)。該方案避開了橫系梁對起始節(jié)段鋼梁架設(shè)的影響，有效解決了鋼桁梁單側(cè)起吊、單件散拼的難題，大大節(jié)約了施工成本，使施工安全及質(zhì)量得到保證。

參 考 文 獻(xiàn)

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Erection Scheme of Steel Truss Beams at Initial Segment of Pier No.2 of Chongqing Dongshuimen Yangtze River Bridge

LI Minghuan

Abstract:With Chongqing Dongshuimen Yangtze River Bridge as an example, this paper introduces the erection scheme, key construction techniques and construction control main points of steel truss beams at initial segment of pier No.2 top to provide a reference for construction of similar bridges.

Keywords:cable-stayed bridge; initial segment; erection of steel truss beams; construction scheme

文章編號：1009-6477(2016)01-0074-05

中圖分類號：U445.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

作者簡介：李明歡(1983-)，男，湖北省隨州市人，本科，工程師。

收稿日期：2015-11-06

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.01.017