佛陳擴(kuò)建橋鋼箱梁架設(shè)方案研討

高 鶴

（山西路博交通經(jīng)濟(jì)技術(shù)咨詢有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概況

本項(xiàng)目佛陳擴(kuò)建橋位于佛山禪城區(qū)、順德區(qū)交界處，北起魁奇路與南海大道交叉口，向南跨越東平水道，橋位水面寬約90 m，橋位處河道順直，屬常年通航河流，且航運(yùn)繁忙，橋梁軸線法向方向與水流方向基本平行。根據(jù)地方性相關(guān)文件，東平水道為國家內(nèi)河Ⅱ級航道，要求通航凈寬不小于110.3 m，凈高不小于10 m，上底寬不小于90 m，側(cè)高不小于6 m；設(shè)計(jì)最高通航水位為5.8 m。

擴(kuò)建橋即在舊橋兩側(cè)各新建一座橋梁，單幅橋梁 寬 15.75 m，起訖里程為 ：K0+473.060—K0+702.880，于K0+531.570—K0+644.370跨越東平水道，橋長229.82 m，橋式布置為（58.51+112.8+58.51）m三跨鋼箱連續(xù)梁橋，如圖1所示。

圖1 橋式布置圖（單位：m）

2 鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式

2.1 橫斷面

單幅橋頂板寬15.75 m，底板寬7.5 m，翼緣寬4.125 m，梁面頂板區(qū)段鋼箱梁梁高5 m，梁部兩側(cè)15.4 m區(qū)段后高度從5 m按二次拋物線漸變至2.8 m，如圖2所示。

圖2 鋼箱梁斷面圖（單位：mm）

2.2 梁段劃分

順橋向梁段以主跨中心線對稱，單幅橋共25個(gè)梁段（12個(gè)SS梁段、11個(gè)MS梁段和2個(gè)PS梁段），SS為邊跨梁段，MS為中跨梁段，PS為主墩墩頂梁段，各梁段分段及重量參數(shù)見圖3、表1所示。端橫隔板及過渡墩支座橫隔板上的加勁肋朝向邊跨跨中，其余橫隔板上的加勁肋方向中跨均朝向跨中，邊跨與之相反，均朝向過渡墩方向。

圖3 梁段劃分

表1 主梁主要參數(shù)表

2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

a）頂板 材質(zhì)為Q345Qc，δ分別采用16 mm、18 mm、20 mm、22 mm四種不同截面高度鋼板，主墩支承墊石箱梁截面高度最大，梁面底口邊緣保持平齊。鋼箱梁頂板上部寬285 mm，下部寬170 mm，間距570 mm，采用U型加勁肋補(bǔ)強(qiáng)，肋厚8 mm，肋高280 mm。在鋼箱梁挑臂位置的U肋手孔設(shè)置栓接封板。

b）底板 材質(zhì)為Q345Qc，δ分別采用16 mm、20 mm、24 mm、28 mm、32 mm、36 mm、40 mm 七種不同厚度鋼板。主墩墊石上梁段底板由水平段及二次拋物線段組成，底板壓彎成型，采用T形加勁肋補(bǔ)強(qiáng)，其余部位底板采用板式加勁肋補(bǔ)強(qiáng)，相隔400 mm，尺寸根據(jù)其所支承底板厚度的不同，在16～28 mm之間變化。

c）腹板 材質(zhì)為Q345Qc，δ分別采用16 mm、18 mm、20 mm、24 mm、28 mm五種不同截面尺寸鋼板，腹板內(nèi)側(cè)保持平齊，采用板式加勁肋補(bǔ)強(qiáng)，截面尺寸分別為16 mm、18 mm、20 mm及24 mm。墩頂附近梁段靠近底板的縱向加勁肋與橫向加勁肋焊接，其余部位縱向加勁肋在橫向加勁肋處斷開。

d）橫隔板及橫肋板 橫隔板采用實(shí)腹式橫隔，標(biāo)準(zhǔn)間距2.5 m。橫隔板分為普通橫隔板、主墩支座處橫隔板、過渡墩支座處橫隔板和端橫隔板。普通橫隔板等梁高段板厚12 mm，變梁高段為16 mm。中腹板兩側(cè)的頂板板式加勁肋在橫隔板及橫肋板設(shè)置的過焊孔，方向保持一致。箱梁外側(cè)與橫隔板對應(yīng)位置均設(shè)置挑臂。

3 鋼箱梁架設(shè)方案

3.1 總體簡述

墩頂PS梁段采用支架法在胎架上拼焊，邊跨段采用搭設(shè)支架，然后逐段吊裝至支架上散拼SS1～SS6梁段，支架采用鋼管樁+貝雷梁結(jié)構(gòu)。邊跨及墩頂塊連接完成后，對主墩頂主梁進(jìn)行縱向臨時(shí)限位，安裝橋面懸臂吊機(jī)及焊接作業(yè)掛籃。中跨節(jié)段單元件在制造廠完成拼裝后，陸運(yùn)至橋位，利用浮吊及工程駁船由東平水道運(yùn)至橋位下方，懸拼吊機(jī)起吊，依次吊裝懸拼MS1～MS5梁段并進(jìn)行梁段間焊接，同時(shí)進(jìn)行邊跨壓重[1]。

懸拼完成后，邊跨壓重，做好合攏的相關(guān)準(zhǔn)備工作，按設(shè)計(jì)要求，選擇合適的溫度，利用一臺懸臂吊機(jī)，吊裝合攏段，完成合攏連接[2]。

3.2 施工步驟

a）施工橋梁樁基礎(chǔ)施工及墩身施工；加工制造廠進(jìn)行梁體節(jié)段制作→搭設(shè)邊跨支架→邊跨梁段及主橋墩頂梁段運(yùn)抵現(xiàn)場；進(jìn)行鋼箱梁節(jié)段吊裝準(zhǔn)備。

b）分節(jié)段吊裝墩頂梁段PS梁段及邊跨梁段SS1～SS6段→施工現(xiàn)場接縫，完成邊跨鋼梁架設(shè)→完成墩頂主梁縱向臨時(shí)限位裝置施工同時(shí)主跨主梁車間進(jìn)行鋼箱梁節(jié)段制作。

c）在PS梁段頂拼裝梁上懸臂吊機(jī)；主跨吊裝梁段通過駁船運(yùn)抵橋位下方；完成懸臂拼裝前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

d）拆除邊跨臨時(shí)支架→懸臂拼裝MS1鋼箱梁段→焊接已安裝節(jié)段間的現(xiàn)場接縫。

e）繼續(xù)懸拼直至跨中→依次焊接已安裝節(jié)段間的現(xiàn)場接縫→拆除一側(cè)懸拼吊機(jī)，預(yù)留MS6合攏梁段→完成邊跨壓重→中跨合攏。

f）拆除吊裝設(shè)備及橋墩主梁縱向臨時(shí)限位裝置→橋面附屬工程施工→全橋荷載試驗(yàn)，竣工通車。

3.3 施工重難點(diǎn)

3.3.1 墩頂PS梁段拼裝

鋼箱梁由專業(yè)公司制造。由于墩頂長10 m的PS梁段中心梁高5 m，邊端梁高4 m，總重164.80 t，為便于安裝，擬將其進(jìn)行縱橫向劃分，兩側(cè)挑臂單元為2個(gè)獨(dú)立單元、中間箱體從中間對分為2個(gè)獨(dú)立C型箱體。鋼箱梁PS段采用臨時(shí)支墩托架法施工，臨時(shí)支墩錨固在事先已完成的條形基礎(chǔ)中（中跨一側(cè)鋼管柱依地質(zhì)狀況需打入河床以下），采用6φ630鋼管柱（壁厚δ=10 mm）分布于墩身兩側(cè)，臨時(shí)支墩橫向中心距為3.5 m。臨時(shí)支墩間采用連接系（2[14a）形成一個(gè)整體。臨時(shí)支墩頂部設(shè)置2I56b橫向分配梁，上鋪貝雷梁組，搭設(shè)I16橫向分配梁作為鋼箱梁底模胎架的支架平臺，在墩身與臨時(shí)支墩中間部分采用分配梁及牛腿進(jìn)行支撐，分配梁采用2工45，牛腿采用16 mm鋼板。斷面形式見圖4所示。

圖4 臨時(shí)支墩結(jié)構(gòu)形式斷面圖（單位：cm）

臨時(shí)支墩支架施工完畢后必須對墩旁托架進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓重量為PS梁段重量的1.05倍，即173.04 t。支墩支架及鋼箱梁拼裝胎架施工完成后調(diào)整好標(biāo)高，做好預(yù)壓測量觀測點(diǎn)標(biāo)記，即可進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)。荷載擬采用混凝土塊堆載的全斷面等載預(yù)壓方法：在底模胎架前后兩端各做3個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，量測各監(jiān)控點(diǎn)初始標(biāo)高，依次預(yù)壓20%荷載重量→50%荷載重量→100%荷載重量（穩(wěn)壓48 h）→105%荷載重量（穩(wěn)壓36 h），每次均需測量每個(gè)觀測點(diǎn)至少兩遍，完成預(yù)壓后卸載，通過測量計(jì)算出堆載前后的實(shí)測變形撓度值，根據(jù)結(jié)果判定是否滿足規(guī)范要求。完成臨時(shí)支墩及胎架布置后由鋼梁制造廠家進(jìn)行現(xiàn)場組拼及焊接。

3.3.2 邊跨鋼箱梁散拼

邊跨鋼箱梁段（SS1～SS6）均采用落地支架法施工，采取鋼管立柱+貝雷梁等組成的梁柱式支架，布置形式同PS梁段施工支架。鋼管立柱支撐于基礎(chǔ)預(yù)埋件上，鋼管柱連接系節(jié)點(diǎn)處采取抱箍形式，抱箍為螺栓連接，應(yīng)先進(jìn)行安裝，安裝前，應(yīng)先在鋼管立柱上搭設(shè)好施工平臺，施工平臺為“井”字型，利用槽鋼或角鐵焊接在鋼管立柱上做為主梁，在其上鋪設(shè)腳手板，腳手板應(yīng)固定于主梁或鋼管立柱上。臨時(shí)支墩頂部設(shè)置2I56b橫向分配梁，上鋪貝雷梁組作為縱梁，搭設(shè)I16橫向分配梁作為鋼箱梁底模胎架的支架平臺，立面布置見圖5所示。

圖5 邊跨臨時(shí)支墩結(jié)構(gòu)形式立面圖

梁體按節(jié)段由主墩向邊墩方向逐節(jié)段拼裝，邊跨梁段組焊和拼裝在胎架上一次完成。梁段組裝順序：橋底板→橫隔板→腹板→頂板→挑臂，采用傳統(tǒng)“正裝法”，以胎架為外胎，以橫隔板腹板為內(nèi)胎，各板單元按測量放線復(fù)核的縱、橫基線為準(zhǔn)定位，采用臨時(shí)加固措施保證精度和施工安全。為使梁段對接時(shí)易于校正各板的相互位置，將內(nèi)、外腹板等端部焊縫預(yù)留200 mm不焊，待安裝架設(shè)對位準(zhǔn)確后再施焊。

3.3.3 主跨鋼箱梁懸拼

主跨鋼箱梁經(jīng)工廠整節(jié)段拼裝完成后陸運(yùn)至橋位，由浮吊吊裝至500 t駁船，單層水運(yùn)至橋位下方，由梁上懸拼吊機(jī)起梁拼裝。懸臂吊機(jī)是一個(gè)能夠沿軌道行走的活動(dòng)吊架，錨固在已施工鋼箱梁節(jié)段上，懸臂吊機(jī)用于鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)段、非標(biāo)準(zhǔn)段及合攏段的安裝，包括起吊，調(diào)平及對接等作業(yè)[3]，圖6所示。

圖6 懸拼吊機(jī)作業(yè)示意圖

在鋼箱梁每個(gè)塊體的縱隔板、橫隔板節(jié)點(diǎn)處設(shè)置提升吊點(diǎn)，主要由耳板、錨座、加勁板、高強(qiáng)度螺栓結(jié)構(gòu)、銷軸、扁擔(dān)梁組成，在鋼箱梁縱隔板及頂板上開孔，利用高強(qiáng)螺栓（M22 mm，4個(gè)）將錨座固定在縱隔板上，然后再利用高強(qiáng)螺栓（M22 mm，4個(gè)）將錨座與耳板相連，最后將耳板與扁擔(dān)梁利用φ50銷軸相連，提升吊機(jī)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)置動(dòng)滑輪與扁擔(dān)梁連接，通過啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)將梁進(jìn)行提升。單塊鋼箱梁節(jié)段（L=10 m）的拼裝如下：

a）運(yùn)梁駁船拋錨就位 將運(yùn)梁駁船在吊裝位置拋錨定位，為保證鋼箱梁停泊位置與安裝位置基本一致，在懸臂吊機(jī)下放吊具后，收放駁船錨繩使梁部吊點(diǎn)位置與吊架平面誤差在50 cm以內(nèi)。

b）懸臂吊機(jī)吊裝鋼梁 降下吊機(jī)起吊吊具，與鋼箱梁索扣連接固定牢靠，利用索夾調(diào)整吊點(diǎn)兩側(cè)吊繩長度保證基本一致，以利梁體水平起吊。待梁體起升高度10 cm左右后，暫停提升，檢查吊點(diǎn)、吊架穩(wěn)定情況以及懸臂吊機(jī)的受力與變形情況，無異常情況，繼續(xù)起吊。提升過程中，應(yīng)保證兩側(cè)鋼箱梁對稱同步起吊，水平提升。

c）施工掛籃 施工掛籃作為鋼梁調(diào)梁、定位及施焊的施工操作平臺。掛籃由型鋼焊接而成，通過吊桿懸掛在已拼鋼梁底部，隨懸臂吊機(jī)行走，也可以單獨(dú)行走。掛籃內(nèi)側(cè)設(shè)配重，掛籃內(nèi)側(cè)吊桿可以拆卸，底籃設(shè)活動(dòng)施工平臺，用于鋼箱梁連接口的施焊作業(yè)，底籃周圍設(shè)欄桿，掛安全網(wǎng)。

d）鋼箱梁定位 當(dāng)梁體提升至拼裝位置時(shí)，前移施工掛籃，作為接縫施工平臺，然后用以下方法調(diào)整鋼箱梁豎向、縱橋向、橫橋向位置及扭角：

（a）利用懸臂吊機(jī)微操作調(diào)整梁體標(biāo)高高于設(shè)計(jì)標(biāo)高約3 cm。

（b）在梁頂、底部安裝導(dǎo)向定位鋼板。

（c）在主梁頂板及底板安裝順橋向?qū)瓧U，用于調(diào)整鋼箱梁整體構(gòu)件的順橋向位置，同時(shí)掛副吊鉤調(diào)整豎向角，使梁體拼接端底板放置在導(dǎo)向鋼板上；繼續(xù)調(diào)整底板、頂板對拉拉桿及主副吊鉤，使鋼箱梁頂板、底板豎向匹配，拼接縫寬度約10 mm，用直徑10 mm圓鋼設(shè)置限位。

（d）順橋向就位后，在拼接縫位置兩側(cè)主梁底板及頂板安裝斜向?qū)瓧U，通過斜向?qū)瓧U調(diào)整鋼箱梁橫橋向位置，使鋼箱梁拼接縫位置腹板橫橋向匹配，然后拉緊上下對拉拉桿。

（e）按施工監(jiān)控測量小組提供的梁段精確匹配軸線及高程數(shù)據(jù)，復(fù)測鋼箱梁懸臂端標(biāo)高及平面位置，如需調(diào)整，通過精調(diào)頂板、底板上順橋向及橫橋向（斜向）對拉拉桿使梁段精確定位。前后梁段精確匹配高程誤差控制在±5 mm之間。

（f）焊接對接梁段間焊縫，依次由邊跨向中跨起吊拼裝MS1～MS5，并依據(jù)建模計(jì)算結(jié)果在邊跨段施壓相應(yīng)壓重，并采用分配梁+精軋螺紋鋼的形式對邊跨段進(jìn)行臨時(shí)鎖定，預(yù)留合攏段MS6[4]。

3.3.4 合攏

合攏前，在穩(wěn)定的溫度時(shí)段連續(xù)3 d測量合攏口尺寸，經(jīng)溫度修正后（15℃～20℃）對合攏段二次下料?，F(xiàn)場利用駁船將合攏段運(yùn)輸?shù)轿?，橋面一?cè)設(shè)置懸拼吊機(jī)吊裝合攏梁段至設(shè)計(jì)位置，立即施作臨時(shí)連接，待溫度達(dá)到設(shè)計(jì)合攏溫度時(shí)，精確調(diào)整焊縫縫寬，完成全截面焊接[5]。

4 結(jié)語

佛陳大橋擴(kuò)建橋主橋鋼箱梁架設(shè)施工采用常規(guī)的懸臂拼裝法，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，目前該座橋梁已順利通車運(yùn)營，對今后同類橋梁建設(shè)具有較大的借鑒意義。