組合梁斜拉橋主跨合龍技術(shù)

馬 杰

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

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組合梁斜拉橋主跨合龍技術(shù)

馬 杰

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

通過分析某鋼—混結(jié)合梁斜拉橋主跨合龍段的施工特點(diǎn)，介紹了主跨合龍施工方案與工藝流程，并闡述了合龍段吊裝、合龍口邊主梁拼接板栓合、橫梁安裝等技術(shù)要點(diǎn)，有效保證了合龍工作的順利進(jìn)行。

斜拉橋，合龍段，邊主梁，橫梁

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于西部高海拔山區(qū)，橫跨黃河兩岸。主橋全長1 000 m，采用跨徑組合104 m+116 m+560 m+116 m+104 m的雙塔雙索面鋼—混結(jié)合梁斜拉橋。橋跨布置及概貌見圖1。

主橋采用雙邊“上”字形邊主梁結(jié)合橋面板的整體斷面，組合梁全寬28 m，中心線處梁高3.76 m，主要由鋼主梁和混凝土橋面板兩部分組成。鋼主梁采用縱橫梁體系，分為13種類型97個(gè)節(jié)段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長12.0 m，主要由邊主梁、橫梁、小縱梁、錨拉板單元等部分組成。邊主梁節(jié)段之間、邊主梁與橫梁、橫梁與小縱梁均采用10.9級摩擦型高強(qiáng)螺栓連接。主橋鋼梁結(jié)構(gòu)見圖2。

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)及橋位施工工況，利用全回轉(zhuǎn)橋面吊機(jī)采用散裝法依次完成鋼梁及橋面板安裝。合龍口處的安裝桿件包括邊主梁、橫梁、小縱梁、穩(wěn)定板及橋面板等。

邊主梁采用“上字形”截面，下翼緣水平設(shè)置，上翼緣設(shè)置單向2%橫坡，腹板采用直腹板。直腹板兩側(cè)設(shè)置縱橫向加勁，遠(yuǎn)離橋軸中心側(cè)設(shè)人行道板，頂面設(shè)置單向 1%橫坡。中跨合龍段邊主梁上側(cè)寬1.82 m,高3.5 m，長11.98 m，吊裝重量約39 t。合龍口處橫梁高2.6 m，長約24.34 m，分為3節(jié)，在橋面上接長為整體后進(jìn)行吊裝，吊裝重量約18.2 t。

2 合龍段施工特點(diǎn)

本項(xiàng)目橋位合龍施工具有以下特點(diǎn)：

1)項(xiàng)目所在地位于高海拔山區(qū)，晝夜溫差大。合龍期間晝夜溫差達(dá)到20 ℃以上，溫度每變化1 ℃，合龍口間隙變化約8 mm～9 mm。合龍時(shí)機(jī)選擇至關(guān)重要；2)受地形條件影響，合龍時(shí)上下游側(cè)溫差較大，不能保證上下游側(cè)同步合龍；3)合龍段安裝采用的全回轉(zhuǎn)橋面吊機(jī)自重較大，安裝線形精度控制難度大；4)合龍口處邊主梁、橫梁、小縱梁及穩(wěn)定板之間均采用高強(qiáng)螺栓連接，對節(jié)段定位精度要求很高。

3 主跨合龍施工方案

3.1 合龍方案

根據(jù)合龍施工特點(diǎn)，主跨采用溫升法合龍，具體方案如下：

中跨合龍段采用配切合龍。主梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度為T0(10 ℃±5 ℃)，橋位施工期間日最高氣溫約5 ℃～6 ℃，因此必須在環(huán)境溫度與基準(zhǔn)溫度T0相吻合時(shí)進(jìn)行合龍。在中跨E9梁段索力調(diào)整完成后，根據(jù)監(jiān)控指令設(shè)置合龍段配重，連續(xù)測量合龍口寬度及標(biāo)高，擬合合龍口寬度及標(biāo)高與溫度關(guān)系，并按量測數(shù)據(jù)工廠加工中跨合龍段。

在環(huán)境溫度到達(dá)0 ℃左右時(shí)，采用兩臺橋面吊機(jī)同時(shí)將上下游側(cè)合龍段吊裝至設(shè)計(jì)位置。先進(jìn)行單端連接，到達(dá)合龍溫度后，快速將鋼梁定位并打上定位沖釘，然后進(jìn)行標(biāo)高及平面位置調(diào)整。待各工藝項(xiàng)點(diǎn)滿足工藝要求后，立即采用沖釘進(jìn)行接口連接，盡快在溫度相對恒定時(shí)間區(qū)段內(nèi)，安裝大于30%沖釘實(shí)現(xiàn)臨時(shí)合龍。栓合高栓，按規(guī)范要求進(jìn)行高栓施工。邊主梁安裝完畢后，依次安裝合龍口處橫梁、穩(wěn)定板及小縱梁，并完成高栓施工。鋼梁安裝完畢后解除塔梁固結(jié)，然后依次進(jìn)行斜拉索張拉及橋面板的安裝。

為保證合龍工作順利進(jìn)行，選擇溫度變化比較緩和的時(shí)段作為合龍時(shí)段。合龍時(shí)段內(nèi)溫度隨時(shí)間變化緩慢，作業(yè)條件好，必須快速優(yōu)質(zhì)的完成合龍口的連接工作。

3.2 合龍段施工流程

根據(jù)合龍方案，合龍施工流程為：合龍口測量→合龍溫度及合龍口邊主梁長度確定→合龍段劃線及制孔→邊主梁吊裝→邊主梁定位→邊主梁連接→橫梁安裝→解除塔梁固結(jié)→穩(wěn)定板安裝→小縱梁安裝→斜拉索張拉→橋面板安裝。

3.3 合龍的技術(shù)措施

針對合龍難度大、精度要求高、合龍時(shí)間要求緊迫這一系列問題，采取了以下措施來保證合龍工作順利進(jìn)行：

1)做好合龍前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括方案準(zhǔn)備、設(shè)備準(zhǔn)備、物資準(zhǔn)備、人員準(zhǔn)備及其他施工準(zhǔn)備，為合龍工作順利進(jìn)行提供保障；2)在合龍段腹板和上蓋板處設(shè)置型鋼加勁，在合龍段定位后迅速鎖定，使其承受由于溫度變化而產(chǎn)生的軸向力，以保證合龍段高栓施工過程中接口間隙不發(fā)生大的變化；3)采用便攜式溫度記錄儀，每15 min記錄一次環(huán)境溫度，并自動(dòng)生成溫度曲線。為合龍時(shí)間段確定提供了可靠依據(jù)。選擇平穩(wěn)曲線段為合龍施工最佳時(shí)段。根據(jù)溫度曲線，下午14:00～18:00為合龍最佳時(shí)間段。此時(shí)間段內(nèi)溫差較小，在3 ℃以內(nèi)。

4 合龍方案實(shí)施及關(guān)鍵技術(shù)

影響合龍段安裝及接口匹配的因素比較多，合龍施工的關(guān)鍵工作主要包括：合龍時(shí)段及合龍溫度的確定、合龍段拼接板栓合方式、合龍段吊裝、合龍口安裝精度控制等。

4.1 合龍段吊裝

合龍時(shí)兩側(cè)的橋面吊機(jī)同步起吊，將邊主梁吊至合龍口處。先將合龍段邊主梁一端與21號主塔側(cè)E9節(jié)間邊主梁采用沖釘連接，持續(xù)觀測溫度及20號索塔側(cè)E9梁段與合龍段連接處螺栓孔偏差情況，通過梁端壓重及連接處邊主梁上“7”字形反力架調(diào)節(jié)兩梁之間的相對高差，待合龍溫度T1(≈T0)到來時(shí)，迅速將N節(jié)段邊主梁與另一側(cè)E9節(jié)間邊主梁匹配、沖釘連接。連接后，對稱均勻地卸載臨時(shí)壓重，進(jìn)行高栓施擰并替換沖釘(見圖3)。

4.2 合龍口邊主梁拼接板栓合方式

為便于合龍口處邊主梁拼接板的栓合，減少橋位高空作業(yè)內(nèi)容。按照拼接板的使用位置和梁段安裝方案，對其栓合方式進(jìn)行以下規(guī)定：1)邊主梁上蓋板拼接板：臨時(shí)存放于兩側(cè)E9梁段橋面，合龍口處腹板栓合完畢后，采用橋面吊機(jī)散裝。2)邊主梁腹板拼接板：內(nèi)側(cè)拼接板栓合于兩側(cè)E9梁段之上，外側(cè)拼接板栓合于主跨合龍段上；腹板加勁拼接板栓合于兩側(cè)E9梁段之上，并旋轉(zhuǎn)至外側(cè)，確保合龍段安裝。3)邊主梁底板拼接板：底板下側(cè)拼接板栓合于兩側(cè)E9梁段之上，內(nèi)側(cè)拼接板栓合于主跨合龍段上，拼接板旋轉(zhuǎn)至外側(cè)，以確保安裝。邊主梁自上方定位時(shí)，底板拼接板亦可起到限位的作用。中跨合龍段腹板拼接板栓合方式見圖4。

4.3 合龍口邊主梁精度控制措施

主跨合龍影響因素較多，外界溫度、索力、施工方案等都會(huì)對節(jié)段精確定位產(chǎn)生影響。主要處理方案如下。

4.3.1 邊主梁高差調(diào)整

1)合龍前，對已安裝梁段的遠(yuǎn)端標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)控，確保其在可控范圍之內(nèi)；2)合龍段安裝前，在監(jiān)控要求的合理范圍內(nèi)，對兩側(cè)22號斜拉索索力及配重進(jìn)行調(diào)整，使E9梁段標(biāo)高差值最??；3)合龍時(shí)，受吊機(jī)和梁段自重影響，先連接側(cè)接口會(huì)出現(xiàn)約50 mm～60 mm的高低差，可采用100 t千斤頂利用接口處反力架進(jìn)行調(diào)整，使其高差在工藝要求范圍之內(nèi)。

4.3.2 邊主梁軸線偏差處理

1)對已安裝梁段的軸線進(jìn)行監(jiān)控，確保其在可控范圍之內(nèi)；2)合龍段安裝前，對兩側(cè)E9梁段中心距和軸線偏差進(jìn)行測量，出現(xiàn)偏差時(shí)進(jìn)行調(diào)整；3)合龍段安裝時(shí)，當(dāng)一側(cè)邊主梁就位后，首先用沖釘和普栓進(jìn)行連接。并調(diào)整好遠(yuǎn)端線形，使其與一側(cè)E9梁段腹板錯(cuò)邊控制在5 mm以內(nèi)；同樣的方式安裝另一側(cè)邊主梁，安裝完畢后，對邊主梁中心距進(jìn)行測量。出現(xiàn)偏差時(shí)，采用倒鏈配合反力架進(jìn)行調(diào)整，使其控制在26 000 mm～26 005 mm之間，以保證橫梁安裝。

4.4 合龍口橫梁安裝方案

橋面吊機(jī)將橫梁吊裝至待安裝位置以上1 m處后，緩慢降落。由于橫梁與主梁之間每側(cè)只有10 mm間隙，安裝時(shí)可將橫梁與主梁錯(cuò)開一定的角度，保證橫梁可順利落入。利用撬杠+定位靠檔輔助定位。橫梁粗略定位后，兩側(cè)同時(shí)栓合,避免影響邊主梁定位精度。橫梁定位時(shí)按照下蓋板→腹板→上蓋板的順序安裝定位沖釘及定位螺栓。

橫梁安裝過程中，利用經(jīng)緯儀進(jìn)行檢測，重點(diǎn)控制以下工藝項(xiàng)點(diǎn)：1)橫梁間距：(4 000±5)mm，兩端及小縱梁連接部位偏差值不大于3 mm；2)橫梁的垂直度不大于3 mm，以保證穩(wěn)定板的安裝；3)整個(gè)節(jié)間對角線差不大于10 mm；4)對邊主梁中心距、軸線偏移、四角高差等進(jìn)行復(fù)核，保證安裝精度滿足要求。

5 效果及優(yōu)點(diǎn)

通過采用多項(xiàng)技術(shù)措施，本項(xiàng)目合龍工作進(jìn)展順利，自邊主梁開始定位到接口匹配完成僅用時(shí)不到4 h。安裝線形、合龍口間隙、桿件通孔率、橋軸線偏差等工藝項(xiàng)點(diǎn)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

由于本橋合龍施工監(jiān)控計(jì)算準(zhǔn)確、施工組織周密，合龍施工時(shí)沒有出現(xiàn)二次切割、沒有依靠斜拉或配重等輔助措施，在沒有借助任何輔助措施的條件下，實(shí)現(xiàn)了高精度的自然合龍。

6 結(jié)語

根據(jù)本項(xiàng)目結(jié)合梁橋位合龍施工特點(diǎn)，采用便攜式溫度記錄儀的使用、邊主梁拼接板栓合方式的細(xì)化及多項(xiàng)精度調(diào)整措施，有效的保證合龍工作的順利進(jìn)行，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為類似項(xiàng)目施工提供借鑒。

[1] 崔 冰，馮良平，唐 亮.南京長江二橋南汊斜拉橋合龍技術(shù)[J].工程建筑，2006(8)：50-52.

[2] 韓先斌.武漢軍山長江公路大橋鋼箱梁合龍技術(shù)[J].交通科技,2003(6)：130-131.

The main span closure technology of composite girder cable-stayed bridge

Ma Jie

(China Railway Baoqiao Group Co., Ltd, Baoji 721006, China)

Through the analysis on the construction characteristics of a steel-concrete composite girder cable-stayed bridge main span closure section, this paper introduced the main span closure construction scheme and process, and elaborated the closure section hoisting, final closure main girder splice plate bolt, cross girder installation and other technology key points, effectively ensured the smooth progress of closure work.

cable-stayed bridge, closure section, edge main girder, cross girder

1009-6825(2017)12-0167-02

2017-02-14

馬 杰(1980- )，男，工程師

U448.27

A