大型懸索橋鋼梁架設(shè)施工技術(shù)

鄭康

摘要：本文依據(jù)鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)三塔四跨懸索橋鋼梁架設(shè)順序、鋼梁拼裝、大型纜載吊機(jī)、大重量鋼梁蕩移施工、橋面板結(jié)合技術(shù)等總結(jié)，為以后類(lèi)似鋼梁施工提供經(jīng)驗(yàn)。文中多數(shù)措施結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入小，可操作性強(qiáng)，并成功被運(yùn)用到武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋鋼梁施工。

Abstract： Based on the experience of the construction of the Parrot Island Yangtze River Bridge， this paper summarizes the steel beam erection sequence， steel beam assembly， large cable hoist， large weight steel beam swaying construction， bridge deck combination technology， etc. of the three-tower four-span suspension bridge， providing experience for similar steel beam construction in the future. Most of the measures in this paper are simple in structure， small in investment， and highly maneuverable， and have been successfully applied to the steel beam construction of Wuhan Parrot Island Yangtze River Bridge.

關(guān)鍵詞：懸索橋;鋼梁;蕩移;纜載吊機(jī)

Key words： suspension bridge;steel beam;swaying;cable crane

中圖分類(lèi)號(hào)：U445? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2018）34-0138-04

1? 工程概況

武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋位于武漢市中心城區(qū)，是武漢市規(guī)劃中的二環(huán)線的過(guò)江通道。橋址距下游長(zhǎng)江大橋約2.0km，距上游的白沙洲大橋6.3km。大橋全長(zhǎng)3420m，其中：主橋長(zhǎng)2100m，采用200+2×850+200m三塔四跨懸索橋。全橋主梁沿中塔中心線對(duì)稱分布，合計(jì)143個(gè)節(jié)段，分為A～G共11種梁段類(lèi)型。

加勁梁采用鋼-砼結(jié)合梁，梁高約3.0m，由鋼主梁、鋼橫梁、小縱梁和混凝土橋面板組成。其中鋼主梁高2.423m（中心線處），橫梁高2.735m（跨中），橡膠墊約0.026m，混凝土橋面板厚為0.2m，橋面鋪裝0.066m。

加勁梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)15m，橫向設(shè)兩片主梁，中心距31.2m。鋼梁全寬38m，吊索橫向間距36m，吊索錨點(diǎn)設(shè)在主梁外側(cè)的風(fēng)嘴上。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段加勁梁鋼結(jié)構(gòu)部分重量約180t，非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)加勁梁鋼結(jié)構(gòu)部分最大重量約190t。節(jié)段最大吊重約450t（含砼板及部分濕接縫）。

2? 鋼梁總體施工方案

全橋共4臺(tái)纜載吊機(jī)（1#～4#），其中3#、4#吊機(jī)負(fù)責(zé)2#塔武昌側(cè)梁段安裝（包括2#塔橫梁頂G梁段），1#、2#吊機(jī)負(fù)責(zé)2#塔漢陽(yáng)側(cè)梁段安裝?，F(xiàn)以武昌側(cè)為例對(duì)鋼梁架設(shè)順序說(shuō)明。

步驟1：3#吊機(jī)在3#塔處拼裝完成后（4#吊機(jī)同時(shí)開(kāi)始拼裝）向2#塔行走吊裝101#梁段。（圖3）

步驟2：3#吊機(jī)吊裝101#～76#梁段，然后蕩移法架設(shè)中塔下橫梁頂72、73#無(wú)吊索梁段和74#梁段;4#吊機(jī)拼裝完成后走行、試吊并吊裝102#～116#共16個(gè)節(jié)段。（圖4）

步驟3：4#吊機(jī)空載返回至3#塔塔頂處拆除并倒運(yùn)至邊跨V構(gòu)處安裝，3#吊機(jī)空載返回至117#梁段處，并架設(shè)117～119#梁段。（圖5）

步驟4：兩臺(tái)吊機(jī)空載走行至3#塔頂并對(duì)稱向兩邊架梁，3#吊機(jī)吊裝至121#梁段，4#吊機(jī)吊裝至139#梁段。（圖6）

步驟5：3#吊機(jī)合攏120#梁段。（圖7）

步驟6：3#吊機(jī)空載行走至75#梁段處，吊裝75#梁段。（圖8）

步驟7：南中跨梁段接頭連接，接頭橋面板吊裝就位。將中跨的部分濕接縫澆筑完成后，4#吊機(jī)吊裝邊跨剩余梁段將其合攏。（圖9）

步驟8：南邊跨梁段接頭連接，接頭橋面板吊裝就位，剩余濕接縫施工，同時(shí)拆除兩臺(tái)纜載吊機(jī)。（圖10）

3? 施工難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

3.1 纜載吊機(jī)數(shù)量選擇要經(jīng)濟(jì)

三塔四跨懸索橋受其跨數(shù)影響，若考慮完全對(duì)稱同期施工，每個(gè)中跨需兩臺(tái)纜載吊機(jī)、每個(gè)邊跨需一臺(tái)纜載吊機(jī)，全橋則需要六臺(tái)，而纜載吊機(jī)制作、操作及平時(shí)維護(hù)成本均較高，如若能減少纜載吊機(jī)的數(shù)量，則能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

應(yīng)對(duì)措施：①兩臺(tái)纜載吊機(jī)先從南中跨同時(shí)向兩端架設(shè)，待3#吊機(jī)至2#塔位置，開(kāi)始蕩移節(jié)段施工時(shí)，4#吊機(jī)轉(zhuǎn)跨至邊跨拼裝，并走行至3#塔;②利用4#吊機(jī)轉(zhuǎn)跨拼裝時(shí)間，3#吊機(jī)進(jìn)行中塔處節(jié)段蕩移，117#～119#梁段架設(shè)，并走行至漢陽(yáng)側(cè)3#塔塔頂;③3#吊機(jī)安裝完中塔處74#梁段后，因受主纜線形影響，75#梁段位置被占，故先安裝完成靠近邊塔處剩余鋼梁后3#吊機(jī)返回75#梁段處進(jìn)行主跨合攏施工。

3.2 邊跨鋼梁安裝受限制多

①邊跨鋼梁不能于廠內(nèi)拼成整節(jié)段運(yùn)輸，必須采用現(xiàn)場(chǎng)散拼的形式。②受河道岸坡、防洪墻、臨江通道影響，地形復(fù)雜。③大節(jié)段物件運(yùn)輸、吊裝所需場(chǎng)地不能滿足要求。④邊跨投影長(zhǎng)度與邊跨鋼梁總長(zhǎng)度不匹配。

應(yīng)對(duì)措施：①施工跨岸坡、防洪墻、臨江通道的過(guò)渡支架，支架上設(shè)置拼裝臺(tái)座;②拼裝機(jī)械只在臺(tái)座一側(cè)進(jìn)行鋼梁拼裝作業(yè)，待拼裝完成后縱移鋼梁至吊裝位置。④設(shè)雙層存梁臺(tái)座，頂層梁后期通過(guò)蕩移法安裝，避免最后節(jié)段單獨(dú)拼裝。以上措施利用主纜施工時(shí)間平行進(jìn)行鋼梁拼裝施工，有效集中施工資源，保證了鋼梁安裝工期節(jié)點(diǎn)。

3.3 大重量加勁梁蕩移安裝要分別考慮

本工程中需要進(jìn)行蕩移施工的梁段有：①邊塔處漢陽(yáng)側(cè)和武昌側(cè)各一片，共兩片;②中塔處因受大型圍堰和下塔柱橫梁寬度較大影響，全橋中塔處共5片鋼梁需蕩移。③邊跨雙層存梁處的135#梁段。蕩移的各類(lèi)節(jié)段重量、形態(tài)差距大，最大重量約450t。蕩移方案不可一蹴而就，須因地制宜，利用有限施工資源采用不同的方案。

應(yīng)對(duì)措施：①中塔節(jié)段蕩移：蕩移水平力由固定在下橫梁的2臺(tái)10t卷?yè)P(yáng)機(jī)和走6滑車(chē)組提供。由于塔柱及橫梁上設(shè)置定滑輪錨固點(diǎn)困難，故將其設(shè)置在漢陽(yáng)側(cè)已吊裝的68#鋼梁上，68#鋼梁及其以北各節(jié)段臨時(shí)連接，其自重水平分力可保證在蕩移時(shí)提供足夠的水平反力（圖11）。

②邊塔D、E節(jié)段蕩移法施工：3#塔下橫梁頂D節(jié)段（武昌側(cè)）與E節(jié)段（漢陽(yáng)側(cè)）無(wú)吊索，采用墩旁托架作為鋼梁臨時(shí)支撐。梁段所處位置無(wú)法滿足垂直吊裝要求。架設(shè)D節(jié)段，由自重引起的水平力為52t，為施工方便，蕩移牽引利用拼裝纜載吊機(jī)的塔頂10t卷?yè)P(yáng)機(jī)提供牽引力，上下游各布置一臺(tái)，牽引繩通過(guò)固定在人洞的定滑輪錨固點(diǎn)后與50t走4滑車(chē)組連接，滑車(chē)組動(dòng)滑輪一端與鋼梁連接（圖12）。

③因邊跨鋼梁總投影長(zhǎng)度小于鋼梁總長(zhǎng)，在邊跨鋼梁拼裝時(shí)設(shè)雙層存梁臺(tái)座，將135#與136#鋼梁雙層布置，通過(guò)蕩移避免最后節(jié)段單獨(dú)拼裝。135#梁段（60‘#吊索對(duì)應(yīng)梁段）由自重引起的水平力為118t，蕩移時(shí)加工輔助用接長(zhǎng)板，利用節(jié)段自重使其到位（圖13）。

3.4 橋面板結(jié)合技術(shù)

梁段間橋面板于鋼梁架設(shè)時(shí)臨時(shí)固定在鋼梁節(jié)段上，橋面板規(guī)格統(tǒng)一，外輪廓尺寸16.4m×3.4m×0.2m，單重23.35t。鋼梁接頭橋面板與接頭高栓焊接匹配施工，要求吊裝機(jī)械能夠跨作業(yè)面施工，而一般吊裝設(shè)備上橋后無(wú)法行走，為解決此問(wèn)題，設(shè)計(jì)了專用橋面板縱移吊架。吊架由縱向和橫向桁片、聯(lián)結(jié)系、輪箱、鋼輪和吊點(diǎn)組成。輪箱與桁片組成的空間構(gòu)架焊接，配備帶“V”形槽口及軸承的鋼輪。吊架走行時(shí)下放鋪設(shè)軌道，軌道為角鋼和槽鋼焊接件，可與鋼輪槽口匹配。軌道單側(cè)總長(zhǎng)12m，為方便運(yùn)輸，分為4節(jié)，節(jié)間栓接。根據(jù)橋面板吊筋平面布置，吊架共設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)掛置一個(gè)10t的手拉葫蘆起落橋面板（圖14）。

4? 結(jié)語(yǔ)

鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋作為三塔四跨懸索橋，其結(jié)構(gòu)具有懸索橋施工的特殊性和一般性。本案鋼梁安裝在保證受力要求的情況下，充分考慮了纜載吊機(jī)周轉(zhuǎn)使用，通過(guò)一臺(tái)纜載吊機(jī)在中跨往復(fù)移動(dòng)，另一臺(tái)纜載吊機(jī)的轉(zhuǎn)跨架設(shè)完成鋼梁架設(shè)工作。邊跨鋼梁綜合采用跨防洪墻過(guò)渡支架、雙層存梁臺(tái)座等散拼形式，不但節(jié)省施工資源，還解決了岸坡、防洪墻、臨江通道、邊跨投影長(zhǎng)度與邊跨鋼梁總長(zhǎng)度不匹配等因素的影響。根據(jù)鋼梁特點(diǎn)對(duì)特殊梁段特殊處理，中塔、邊塔及邊跨三處鋼梁蕩移采用了三種不同的方案。吊架法縱移梁段接頭橋面板就位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，效率高。經(jīng)實(shí)施證明了方案的可行性，為類(lèi)似鋼梁施工方法提供了實(shí)際依據(jù)。

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