摘 要:普立特大橋全長(zhǎng)1040米,主橋?yàn)閱慰?28米簡(jiǎn)支鋼箱加勁梁懸索橋,是典型的山區(qū)類橋梁。橋位地處云貴高原烏蒙山區(qū),由于特殊的地理位置和復(fù)雜地形條件使得施工困難很大。中鐵大橋局五公司通過深入技術(shù)研究,采用“纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法”順利完成了普立特大橋鋼箱梁架設(shè)。文章簡(jiǎn)要介紹普立特大橋鋼箱梁架設(shè)采用纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁的施工方法。
關(guān)鍵詞:山區(qū)橋梁;鋼箱梁架設(shè);施工方法;纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法
1 概述
普宣高速公路是國家高速公路網(wǎng)國道主干線杭瑞高速公路入滇的首段道路,普立特大橋是普宣高速公路控制性工程,橋跨布置為:4×40m+628m+3×40m+3×40m,主跨為628m簡(jiǎn)支加勁梁懸索橋,主梁采用流線型單箱單室扁平鋼箱梁結(jié)構(gòu)。主纜的橫向間距為26m,矢跨比1/10,全橋共設(shè)51組吊索。橋面為雙向四車道,縱坡為+1.65%。索塔為門式框架結(jié)構(gòu),群樁基礎(chǔ)。懸索橋錨碇普立岸采用巖洞式隧道錨碇,宣威岸采用重力式錨碇;兩岸邊跨引橋上部結(jié)構(gòu)均采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)40m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁。
主橋鋼箱梁節(jié)段劃分考慮吊索受力情況、鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)制造條件、吊裝系統(tǒng)的起重能力等因素,全橋共53節(jié)段,每個(gè)節(jié)段長(zhǎng)12m,寬28.5m,高3m,重量約為146t。節(jié)段安裝從跨中開始逐步對(duì)稱向邊跨架設(shè),成橋之前每個(gè)節(jié)段鋼箱梁由2組吊索共同承重,吊裝完成后,節(jié)段環(huán)焊縫焊接和栓接成橋。
2 項(xiàng)目特點(diǎn)
2.1 地形險(xiǎn)要,地質(zhì)復(fù)雜,施工場(chǎng)地狹窄。橋梁跨越普立大峽谷,深切溝谷兩側(cè)地形陡峭,呈“V”形峽谷,從谷底往上依次形成峽谷、低山、半山、高山等地貌類型,區(qū)域內(nèi)地貌特征差異很大。鋼箱梁的制造、運(yùn)輸、吊裝須克服山區(qū)地形條件的不利影響。
2.2 全橋鋼箱梁均在峽谷一側(cè)(宣威岸)組裝制造,梁段需從邊跨運(yùn)至中跨,跨越峽谷并安裝至橋位設(shè)計(jì)位置;鋼箱梁節(jié)段橫向?qū)挾?8.5m,索塔塔肢凈距26m,按設(shè)計(jì)姿態(tài)鋼箱梁不能直接運(yùn)送至中跨安裝位置,需要解決索塔結(jié)構(gòu)限制鋼箱梁運(yùn)輸?shù)膯栴}。
2.3 鋼箱梁節(jié)段吊裝設(shè)備組成復(fù)雜。鋼箱梁節(jié)段從峽谷一側(cè)運(yùn)送至另一側(cè)時(shí),要求吊裝設(shè)備有特殊的調(diào)節(jié)裝置,保證吊裝的鋼箱梁能夠順利通過索塔和已安裝的節(jié)段,并在吊重過程中索塔承受豎向力及水平分力滿足施工監(jiān)控的要求。
3 纜索吊裝系統(tǒng)
纜索吊系統(tǒng)主要由纜索系統(tǒng)(承重索、起重索、牽引索等)、起重系統(tǒng)、后錨固系統(tǒng)、塔頂索鞍、牽引系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。纜索吊機(jī)總布置見圖1。
3.1 纜索系統(tǒng)
承重索采用雙組索,以橋梁軸線對(duì)稱布置,每組由8根,全橋共16根?準(zhǔn)62mm鋼絲繩組成;中跨兩組承重索中心間距9m,邊跨成外八字形分別錨固在對(duì)應(yīng)兩岸錨碇的散索鞍支墩上。軸線一側(cè)共布置2根起重索,其中一根起重索一端錨固在一岸(普立岸)預(yù)埋件上,另一端連接對(duì)岸(宣威岸)一臺(tái)起重卷揚(yáng)機(jī),同側(cè)另一根起重索相同布置,全橋共4根起重索,4臺(tái)動(dòng)力卷揚(yáng)機(jī)。軸線單側(cè)布置一根牽引索,牽引索在橋軸線一側(cè)成循環(huán)的形式,兩臺(tái)牽引卷揚(yáng)機(jī)一收一放,全橋共2根牽引索,4臺(tái)動(dòng)力卷揚(yáng)機(jī)。
3.2 起重系統(tǒng)
起重系統(tǒng)由行走天車、上掛架、下掛架、扁擔(dān)梁等組成。一組承重索上兩臺(tái)天車串聯(lián),示意圖如圖2。天車與上掛架組裝成一體,上掛架與下掛架之間纏繞起重鋼絲繩。四個(gè)下掛架連接扁擔(dān)梁,扁擔(dān)梁上設(shè)置吊具旋轉(zhuǎn)裝置,最下端與鋼箱梁臨時(shí)吊點(diǎn)連接。
3.3 后錨
纜索吊機(jī)承重索后錨均設(shè)置在兩岸錨碇散索鞍支墩上。預(yù)埋件在件工廠加工制造運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng),澆筑錨碇支墩混凝土前安裝預(yù)埋件,安裝纜索吊機(jī)承重索時(shí)和預(yù)先安裝的預(yù)埋件牢固連接。
3.4 塔頂索鞍
索塔上橫梁澆筑時(shí)安裝纜索吊機(jī)索鞍相應(yīng)預(yù)埋件,鞍座通過型鋼墊塊焊接固定在索塔柱橫梁頂部,鞍座安裝時(shí)設(shè)微小內(nèi)傾,傾斜角度以平衡吊重時(shí)纜索吊機(jī)橫向水平力。
3.5 旋轉(zhuǎn)吊具
旋轉(zhuǎn)吊具主要由扁擔(dān)梁、承重梁、旋轉(zhuǎn)軸承,現(xiàn)場(chǎng)組焊而成。承重梁上方放置兩臺(tái)小型電動(dòng)機(jī),提供鋼箱空中旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。
3.6 控制系統(tǒng)
纜索吊機(jī)PLC程序控制系統(tǒng)通過總操作臺(tái)控制所有卷揚(yáng)機(jī)。PLC程序控制系統(tǒng)由PLC程序控制器、主令開關(guān)、交流接觸器、中間繼電器、按鈕等組成,既可單動(dòng)控制也可多臺(tái)聯(lián)動(dòng)控制。
4 施工過程及步驟
4.1 鋼梁地面運(yùn)輸
使用液壓動(dòng)力運(yùn)梁平板車把鋼箱梁運(yùn)至引橋上,鋼箱梁運(yùn)輸過程與設(shè)計(jì)狀態(tài)呈旋轉(zhuǎn)90°姿態(tài)并放置于纜索吊機(jī)吊鉤下方的指定位置,吊裝時(shí)使鋼箱梁節(jié)段長(zhǎng)度能夠順利通過索塔,見圖3。
圖3 鋼梁地面運(yùn)輸
4.2 鋼箱梁吊裝運(yùn)輸
下放纜索吊機(jī)吊鉤,把吊鉤和鋼箱梁上的四個(gè)臨時(shí)吊點(diǎn)連接。緩慢啟動(dòng)纜索吊機(jī)吊鉤并驅(qū)動(dòng)吊機(jī)的牽引系統(tǒng),鋼箱梁被吊起同時(shí)可在空中沿橋軸線縱向行走,把鋼箱梁運(yùn)送至橋跨設(shè)計(jì)位置,見圖4。
4.3 鋼箱梁空中旋轉(zhuǎn)
啟動(dòng)安裝在旋轉(zhuǎn)吊具上小型電動(dòng)機(jī),驅(qū)動(dòng)吊具的旋轉(zhuǎn)軸承使之旋轉(zhuǎn),鋼箱梁在空中懸轉(zhuǎn)90°后至設(shè)計(jì)姿態(tài),然后下放纜索吊機(jī)吊鉤使鋼箱梁到達(dá)設(shè)計(jì)安裝位置。旋轉(zhuǎn)吊具如圖所示,見圖5。
4.4 連接吊桿匹配梁段
鋼箱梁節(jié)段運(yùn)輸、旋轉(zhuǎn)、下放至設(shè)計(jì)安裝位置位后,使用銷軸把鋼箱梁的永久吊點(diǎn)和預(yù)先安裝的吊索連接。按照鋼箱梁在工廠制造預(yù)拼的情況,安裝橋面臨時(shí)連接螺桿,然后微調(diào)、精調(diào),進(jìn)行鋼箱梁節(jié)段匹配。如圖6。
4.5 節(jié)段環(huán)焊縫焊接成橋
按照上述方法從中間往兩邊跨側(cè)逐節(jié)吊裝鋼箱梁至所有節(jié)段安裝完成,對(duì)鋼箱梁焊縫接口處理并對(duì)各節(jié)段之間環(huán)焊縫進(jìn)行施焊,最后施工擰高強(qiáng)螺栓,完成整跨鋼箱梁。
5 結(jié)束語
普立特大橋主跨鋼箱梁采用纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法架設(shè),鋼箱吊裝效率達(dá)到2節(jié)段/天,吊裝過程歷時(shí)2個(gè)月,安全優(yōu)質(zhì)的完成了普立特大橋53個(gè)節(jié)段鋼梁的吊裝任務(wù)。
纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁的施工方法是在山區(qū)橋梁建設(shè)中,特殊的地理位置和復(fù)雜地形條件下,總結(jié)國內(nèi)外此類橋梁的施工方法,通過施工方案比選,深入開展關(guān)鍵技術(shù)研究,成功運(yùn)用的一種施工方法,這種施工方法克服山區(qū)復(fù)雜的地形地貌,適應(yīng)山區(qū)大跨徑橋梁的施工建設(shè)。纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法在我公司橋梁施工建設(shè)中尚屬首次,此施工方法也可供同類山區(qū)橋梁施工建設(shè)作參考。
參考文獻(xiàn)
[1]普立特大橋纜索吊機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料[Z].中鐵大橋局股份有限公司設(shè)計(jì)分公司,2013.
[2]普宣高速公路普立特大橋200t纜索吊機(jī)檢算書[Z].中鐵大橋局股份有限公司設(shè)計(jì)分公司,2014.
[3]周新年,巫志龍,等.我國吊裝索道研究進(jìn)展[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2010(3).
[4]李斌,劉成清,等.懸索橋大跨度索道安裝新技術(shù)[J].橋梁建設(shè),2010(5).
作者簡(jiǎn)介:徐天輝(1982,3-),男,工程師,2005年畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院土木工程專業(yè)。
周剛,中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司,副總工程師。
張海燕,中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司,總工程師。