新阜寧大橋鋼結(jié)構(gòu)主橋施工技術(shù)

崔桂官

(南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通工程系,江蘇 南通 226010)

新阜寧大橋的拓寬改造,是在老橋兩側(cè)分別傍寬新建拓寬的單幅慢車道和人行道橋,供非機(jī)動(dòng)車和行人通行,同時(shí)對(duì)老橋橋面進(jìn)行改造,改造人行道與欄桿,并設(shè)防撞護(hù)欄。

1 工程概況

1)主橋?yàn)?0.8 m獨(dú)肋異形鋼箱混凝土系桿拱橋,拱橋位于垂直平面,計(jì)算跨度60 m,f/L=1/6,橋面系為垂直和水平十字形的矩形鋼箱梁的平面框架系統(tǒng),輔以橋面板和橋面加勁肋。本橋鋼結(jié)構(gòu)分為兩部分：拱肋和橋面系統(tǒng)(包括系桿、橫梁、橋面板),全橋工程量約580 t。

2)拱肋采用工字型鋼箱截面,其拱軸線為二次拋物線,并在跨中設(shè)置向上26 mm、橫向向外36 mm的預(yù)拱度。鋼箱拱肋截面寬度和高度均為1 000 mm,頂、底與腹板板厚度為24 mm?？v橋向在鋼箱拱肋內(nèi)每隔1.6～1.8 m設(shè)置一道橫隔板(每個(gè)吊桿位置設(shè)置一道,兩個(gè)吊桿間設(shè)置兩道)。橋面系為縱橫交錯(cuò)的矩形鋼箱梁組成的平面框架體系,輔以橋面板及橋面T型加勁肋。橋面系分為系桿、橫梁和橋面板。

3)系桿分為系桿1、系桿2和系桿3,均采用鋼箱截面。系桿1豎向線形與橋型豎曲線線形一致,在跨中設(shè)置向下38 mm的預(yù)拱度,平面投影為曲線。系桿2豎向線形與橋型豎曲線線形一致,跨中向上18 mm預(yù)拱度。系桿3豎向線形沿橋型豎曲線高度變化調(diào)整,在跨中設(shè)置向上40 mm的預(yù)拱度。

4)橫梁分為端橫梁、中橫梁和外橫梁。端橫梁和中橫梁為鋼箱截面；外橫梁為兩塊蓋板,在蓋板之間布置數(shù)道隔板。橋面板分為行車道橋面板和人行道橋面板。直吊桿采用11根Φ5-37平行鋼絲束、斜吊桿為7根Φ5-19平行鋼絲束。主橋立面布置圖見(jiàn)圖1，主橋平面布置圖見(jiàn)圖2。

2 鋼結(jié)構(gòu)加工技術(shù)

2.1 節(jié)段劃分

將拱肋劃分為10個(gè)節(jié)段(拱肋共2根,每根拱肋分5個(gè)節(jié)段)作為運(yùn)輸分段,將系桿1劃分為10個(gè)節(jié)段(系桿1共2根,每根系桿1分5個(gè)節(jié)段)作為運(yùn)輸分段,將系桿2劃分為10個(gè)節(jié)段(系桿2共2根,每根系桿2分5個(gè)節(jié)段) 作為運(yùn)輸分段, 將系桿3劃分為14個(gè)節(jié)段(系桿3共2根,每根系桿3分7個(gè)節(jié)段)作為運(yùn)輸分段,行車道橋面板劃分為24塊板單元(行車道橋面板分2側(cè),每側(cè)分為12塊板單元)作為運(yùn)輸節(jié)段,人行道橋面板劃分為12塊板單元(人行道橋面板分2側(cè),每側(cè)分為6塊板單元)作為運(yùn)輸節(jié)段,橫梁均完整運(yùn)輸。

圖1 主橋立面布置圖

圖2 主橋平面布置圖

2.2 鋼結(jié)構(gòu)加工

1)下料后使用WC43-50X4000分組驅(qū)動(dòng)輥式板材矯正機(jī)趕平,可消除鋼板的殘余變形,降低軋制應(yīng)力減少制造過(guò)程的變形,使用磁力懸掛起重鋼板,這樣可以避免虎頭卡起吊鋼板產(chǎn)生局部塑性變形。

2)對(duì)于復(fù)雜形狀的零件采用數(shù)控火焰切割機(jī)精密切割,在切割過(guò)程中鋼板發(fā)生熱變形時(shí),切割噴嘴始終可以與鋼板保持相同的距離,從而確保切割部件的幾何形狀。

3)在鋼結(jié)構(gòu)制造中優(yōu)先采用CO2自動(dòng)焊、埋弧自動(dòng)焊,在板單元加勁肋焊接中使用CO2自動(dòng)角焊機(jī)焊接,總拼裝及二拼中大力推廣CO2氣體保護(hù)焊打底,埋弧自動(dòng)焊填充蓋面的焊接工藝。

4)采用分段焊接和預(yù)組裝并聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)的總拼胎架橫向設(shè)置預(yù)拱度，縱向根據(jù)設(shè)計(jì)給的預(yù)拱度設(shè)置,節(jié)段在線型胎模中,建立測(cè)量控制網(wǎng)絡(luò),整個(gè)設(shè)備的焊接過(guò)程都在測(cè)量監(jiān)控、變形監(jiān)測(cè)中,梁組裝和預(yù)組裝的同時(shí)完成過(guò)程。

5)腹板單元由5根縱肋和外板組成,腹板單元與頂?shù)装骞餐纬晒袄摺９袄咧谱鲿r(shí)應(yīng)該采取以折代曲的方案,每個(gè)小節(jié)段均為直線段,腹板的外板采用油壓方法壓彎成形。制作的關(guān)鍵在于控制面板的壓彎線形控制以及各相鄰加勁肋的間距,單元制作應(yīng)在以非結(jié)構(gòu)面為基準(zhǔn)在胎架上組焊成形。

3 鋼結(jié)構(gòu)拼裝技術(shù)

3.1 拼裝平臺(tái)

因?yàn)闃蛭鱾?cè)建有河邊風(fēng)光帶,不允許破壞,向西不遠(yuǎn)處有橋梁,只能在水中搭設(shè)拼裝平臺(tái),橋東側(cè)未建河邊風(fēng)光帶,可在岸上建拼裝平臺(tái)。

3.1.1 水上拼裝平臺(tái)

1)平臺(tái)總長(zhǎng)度為64 m長(zhǎng),15 m寬。平臺(tái)采用12排鋼管樁作為基礎(chǔ)支撐。其中1#、2#、11#、12#每排為三根鋼管樁作為支撐,3#～10#每排為2根鋼管樁作為支撐,見(jiàn)圖3。每根鋼管樁規(guī)格是直徑720 mm,長(zhǎng)18 m。

圖3 水上拼裝平臺(tái)平面布置圖

2)東西方向1#、2#之間與11#、12#之間的水平間距為4 m；2#、3#之間，4#、5#之間，8#、9#之間與10#、11#之間的水平間距為9 m；3#、4#之間，5#、6#之間，7#、8#之間與9#、10#之間水平間距為3m；6#、7#之間的水平間距為8 m。

3)南北方向1#、2#、11#、12#每排為3根鋼管樁,每根鋼管樁的間距為5 m。3#、10#的間距為11.5 m,4#、9#的間距為12.1 m,5#、8#的間距為13.4 m,6#、7#的間距為13.6 m。

4)水面標(biāo)高為1 m,南側(cè)近岸水深為1 m,北側(cè)遠(yuǎn)岸水深為5 m。鋼管樁統(tǒng)一露出水面0.5 m,所以近岸端的鋼管樁入土深度可達(dá)16.5 m,遠(yuǎn)岸端的鋼管樁入土深度可達(dá)12.5 m。

5)鋼管樁打好之后,在12排鋼管樁上分別搭設(shè)15 m長(zhǎng)、1.5 m高的雙拼貝雷座位承重梁。在垂直于貝雷片的方向上搭設(shè)15排250 mm高的工字鋼作為橫梁,每排工字鋼間距1 m。然后在工字鋼上鋪設(shè)鋼板平臺(tái)以供主拱拼裝使用。

3.1.2 陸上拼裝平臺(tái)

陸上平臺(tái)同樣為64 m長(zhǎng),15m寬,平臺(tái)基礎(chǔ)為6道鋼筋混凝土基礎(chǔ),其中兩側(cè)基礎(chǔ)尺寸為15 m長(zhǎng),5 m 寬,1 m高,中間四道基礎(chǔ)尺寸為15 m長(zhǎng),4 m寬,1 m高,基礎(chǔ)采用C20混凝土澆筑,見(jiàn)圖4。

圖4 陸上拼裝平臺(tái)圖

3.2 現(xiàn)場(chǎng)拼裝

1)胎架上定位系桿1、系桿2和系桿3,系桿非合攏段間的焊接,按照底板間對(duì)接焊縫 →頂板的對(duì)接焊縫→腹板的對(duì)接焊縫的順序進(jìn)行系桿的焊接。系桿各合攏節(jié)段配切余量及開(kāi)設(shè)坡口,系桿各合攏節(jié)段焊接。

2)胎架定位橫梁,焊接橫梁底板與系桿的焊縫→焊接橫梁頂板與系桿的焊縫→橫梁腹板與系桿的焊縫。

3)搭設(shè)拱肋安裝支架,吊裝兩側(cè)的GL1節(jié)段,吊裝兩側(cè)的GL2節(jié)段,吊裝合攏段GL3節(jié)段。

4)由兩側(cè)向跨中及系桿1向系桿2方向按順序吊裝橋面板各單元。吊桿安裝,張拉吊桿時(shí)對(duì)稱進(jìn)行,分3次張拉,每次張拉均測(cè)各桿的應(yīng)力,每次張拉值均由設(shè)計(jì)提供。

4 鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)

4.1 吊裝方案

主橋下整體吊裝采用130 t、110 t和80 t三艘浮吊進(jìn)行吊裝。三臺(tái)浮吊抬梁在一定程度上存在超靜定問(wèn)題,浮吊船是非常好的可調(diào)彈性支承,鋼梁又存在較高的抗扭能力。

4.2 吊點(diǎn)的選擇

兩頭以大浮吊的起重索直接承重,不另準(zhǔn)備千斤索。小浮吊在中間起重為保證吊裝運(yùn)作過(guò)程負(fù)荷的均衡性,在設(shè)置的千斤索上設(shè)置一個(gè)滑輪與起重鉤連接,見(jiàn)圖5。為了增加橋梁整體穩(wěn)定性,在中間兩側(cè)的吊桿處,設(shè)置型鋼斜撐,將拱肋和外側(cè)系桿連接起來(lái)。

圖5 鋼梁吊點(diǎn)及千斤索布置圖

4.3 試吊

80 t的浮吊先起吊,不超過(guò)標(biāo)定噸位,使中間松動(dòng)0.5～2 mm,110 t的浮吊起吊,80 t的浮吊卸載20%,將拱橋橋端離支架0.5～2 mm,130 t的浮吊再起吊,將拱橋橋端吊高0.5～2 mm。試吊可得到安全操作的控制數(shù)據(jù)。

4.4 起吊就位

起吊高度：達(dá)到支座平面以上100～150 mm即可,這樣有利于可單船就位操作而確保不卸載的浮吊船的起重能力仍在標(biāo)定范圍內(nèi)。采取低速航行浮運(yùn),兩端大浮吊以攬船索點(diǎn)式牽引為主,必要時(shí)用拖輪輔助；船舶動(dòng)力采取以一船為主,三船協(xié)作操作的方式,中間小浮吊隨航的辦法。初步到位后先將后錨攬落地并安裝錨攬鋼絲繩,采取調(diào)整錨攬力度,達(dá)到垂直安裝位的上空。

4.5 落梁就位

先將固定支座端浮吊就位并卸載1/2；同時(shí)小浮吊卸載1/4,然后進(jìn)行另一端浮吊全卸載就位；同時(shí)小浮吊卸載1/4,再將固定支座端浮吊完全卸載,小浮吊卸載剩余的2/4的吊荷。

5 結(jié) 語(yǔ)

新阜寧大橋主橋上部結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)系桿拱橋，具有重量輕，施工質(zhì)量易于保證，施工周期短，無(wú)須斷航等優(yōu)點(diǎn)。主橋跨徑雖不大，其主橋鋼結(jié)構(gòu)的加工、拼裝、吊裝有一定的施工難度，故本施工技術(shù)可供類似工程施工時(shí)參考。