橋面吊機在斜拉橋中的施工與應(yīng)用

張 星

中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司 陜西 咸陽 712000

引言

一些大橋的主橋應(yīng)用了雙塔平行雙索面，上部結(jié)構(gòu)為鋼混疊合梁，對這類橋梁進(jìn)行施工時應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁承載情況使用橋面吊機。施工前需要對橋面吊機進(jìn)行載荷設(shè)計，提高載荷設(shè)計值，在編制《跨南水北調(diào)橋鋼箱梁架設(shè)專項施工方案》的同時結(jié)合現(xiàn)場實際情況明確鋼箱梁架設(shè)方案，確保各項施工步驟順利開展。

1 工程概況

西四環(huán)（大河路-南四環(huán)）位于鄭州市西部，全長21.6km。規(guī)劃四環(huán)紅線寬80m，兩側(cè)各控制50m綠化帶，標(biāo)準(zhǔn)段總控制寬度為180m。本項目是鄭州市四環(huán)線及大河路快速化工程-西四環(huán)段第一標(biāo)段，起止樁號（K72+320-K73+996，K74+096-K78+375）。南起西四環(huán)光明路口向南300m，北至西四環(huán)晨星路口向北160m，全長5.95km。整個路段中有一座獨塔雙索面斜拉橋，橋梁總長300m，寬49.16m，主梁為鋼箱梁，橋塔為混凝土結(jié)構(gòu)，塔高88.485m，中心線位置梁高3.5m。該獨塔雙索面斜拉橋位于西四環(huán)的正上方，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。

2 施工總體方案

上跨南水北調(diào)原有橋梁跨徑108m，采用懸拼橋面吊裝鋼箱梁共計11個節(jié)段（S3-S13)，總長127.8m、總重3730t，鋼箱梁提前在西側(cè)加工場地內(nèi)加工成形；待主塔施工至拉索區(qū)，第一根索具備掛索張拉條件后，利用4組可調(diào)節(jié)運梁車橫移至主線對應(yīng)線性內(nèi)，然后沿橋梁縱向移至指定位置，通過2臺185t橋面吊機垂直提升，精調(diào)，臨時固定，環(huán)向焊接，掛索初步張拉。梁段安裝是橋梁橋面安裝的首要步驟。S3梁段長12m，重332.7t，將橋面吊機移到吊裝位置，應(yīng)用專門的吊具將梁段吊裝到位，栓焊后張拉斜拉索，將吊機前移。除了S3梁段，還有S4-S12標(biāo)準(zhǔn)梁段需要安裝，長度和S3梁段相同，也需要應(yīng)用橋面吊機完成吊裝與栓焊。S13梁段安裝需要將梁段在原位提前安裝完成，等S12梁段的斜拉索張拉后，前移橋面吊機，再經(jīng)過48小時的測量，找出最佳合攏時間和長度，合攏焊接后，將臨時固結(jié)結(jié)構(gòu)拆除即可。圖1 為工程平面布置圖。

圖1 工程平面布置圖

在鋼箱梁制造及運輸環(huán)節(jié)，應(yīng)按照主梁假設(shè)施工方案需求，結(jié)合鋼梁結(jié)構(gòu)特點，考慮鋼箱梁制作和運輸?shù)确矫娴挠绊懸蛩?，科學(xué)編制制造方案和運輸方案。具體如下：（1）橋梁南側(cè)鋼箱梁單元板提前在武漢雙柳基地加工成型，采用汽車運輸?shù)姆绞綄⒉牧线\輸?shù)焦?jié)段胎架總成場地準(zhǔn)備節(jié)段拼裝。應(yīng)用液壓自平衡運輸車將節(jié)段運輸?shù)狡瘘c位置。與南側(cè)鋼箱梁相比，北側(cè)鋼箱梁的單元板加工后直接以陸地運輸?shù)姆绞竭\輸?shù)绞┕がF(xiàn)場準(zhǔn)備節(jié)段拼裝。（2）鋼箱梁運輸路線主要包含兩部分。一部分為單元件從加工基地運輸?shù)焦?jié)段總成場地；另一部分為將成型的階段從胎架總成場地運輸?shù)狡瘘c位置。（3）按照工程施工進(jìn)度與種類進(jìn)行鋼箱梁材料的包裝，需等待材料涂層干燥后再安裝。裝車后應(yīng)在材料下部放置枕木和墊木，墊木放在結(jié)構(gòu)交叉位置，單元件最多可疊放4層，防止其在運輸時受到損壞而變形。

3 橋面吊機在斜拉橋中的施工方法與步驟

3.1 塔梁臨時固定施工

采用懸臂拼裝施工方法對該半漂浮體系下的斜拉橋進(jìn)行塔梁臨時固定施工。建模計算后發(fā)現(xiàn)鋼箱梁可能擁有縱向水平推力，拉索鋼箱梁時應(yīng)在第一根斜拉索前對主梁結(jié)構(gòu)與索塔做臨時固定，這樣做可以為塔梁做臨時約束。應(yīng)用橫向抗風(fēng)制作進(jìn)行塔梁臨時固結(jié)的橫向設(shè)計，以此滿足塔梁臨時固結(jié)狀態(tài)；應(yīng)用阻尼器與主塔下橫梁相結(jié)合的方式對塔梁進(jìn)行縱向設(shè)計，為塔梁固結(jié)設(shè)置限位鋼擋塊。等到整個橋梁建成后再拆除臨時塔梁固結(jié)結(jié)構(gòu)，拆除后續(xù)安裝阻尼器。

3.2 橋面吊機安裝

對于橋面吊機的安裝施工，施工技術(shù)要點如下：（1）橋面吊機組拼與安裝。在工廠內(nèi)預(yù)拼裝，在施工現(xiàn)場正式安裝，橋面吊機預(yù)拼裝后續(xù)在工廠內(nèi)重新涂裝桿件，按照桿件編號將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。

（2）橋面吊機行走。在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動作用下，起重機整機走行為步履式走行，運行速度為每分鐘0.5m，通過油缸頂推換步達(dá)到自動走行的效果。底盤下部設(shè)置兩條縱向軌道，使橋面吊機兩側(cè)走行能夠同步進(jìn)行。準(zhǔn)備走行時，將天車移動到距離立柱的7.5m處，對后錨固與抗風(fēng)裝置予以解除，同步頂升前、后頂升油缸將吊機頂起50mm，將前機械頂支承在橋面上，讓軌道梁懸空。應(yīng)用液壓油缸將軌道梁前推5m左右的距離，這時軌道可以在滑靴下懸掛，和鋼箱梁不產(chǎn)生接觸，軌道表面也不產(chǎn)生荷載。將前支座機械頂支撐解除，使前后頂升油缸同步落頂，在頂推油缸的作用下，將架梁起重機的主機架頂向前推進(jìn)5m左右。重復(fù)以上操作使起重機向前走行，將主機架移至預(yù)設(shè)位置，頂起主機架，安裝機械頂，使頂升油缸收縮，機械頂承力后安裝錨固系統(tǒng)。完成以上步驟后，將吊具調(diào)整到下一處梁段的吊裝位置，重復(fù)上一梁段的吊裝作業(yè)。

（3）吊裝作業(yè)完成后需要對橋面吊機進(jìn)行一次試吊，查看吊機技術(shù)性能，對其進(jìn)行荷載試驗。試驗前應(yīng)做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，保證金屬構(gòu)件的安裝與拼裝正確，符合圖紙設(shè)計要求，檢查金屬構(gòu)件連接是否牢固，保障焊接質(zhì)量，擰緊螺栓。要求滑動機構(gòu)不能有卡滯情況，對制動器松緊度進(jìn)行調(diào)整，檢查鋼絲繩死頭的固定情況，鋼絲繩應(yīng)在卷揚機和滑輪中正確穿繞。查看潤滑系統(tǒng)是否暢通，在潤滑點處添加潤滑油。

3.3 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)梁段安裝

鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)階段的長和寬分別為12m和49.16m，應(yīng)用橋面吊機為10個標(biāo)準(zhǔn)梁段與1個邊跨合攏梁段進(jìn)行吊裝。

在安裝鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)梁段時，需等待橋面吊機安裝并調(diào)試完成后，對標(biāo)準(zhǔn)梁段進(jìn)行懸拼施工。根據(jù)運輸環(huán)境，對橋梁承載能力展開分析，運梁車運輸?shù)缆房v坡最大為2%，要求運輸前對運輸?shù)缆愤M(jìn)行換填磚渣硬化鋼筋網(wǎng)混凝土承載力不小于500KPa，再對截水溝與防護(hù)網(wǎng)予以保護(hù)，應(yīng)用長度為80m、寬度為4m、高度為4.5m的扶壁式垂直C35混凝土擋土墻防護(hù)。拆除既有防護(hù)網(wǎng)，安裝16a槽鋼，槽鋼間用鋼筋連接成骨架，在上方鋪設(shè)花紋鋼板，使橋梁處于封閉狀態(tài)。架梁起重機支撐點以鋼梁吊點為中心線對稱布置，前支點間距0.6m+3m+0.6m，走行系統(tǒng)間距5.4m，起頂裝置間距6.6m。將橋面吊機的吊具和鋼箱梁連接起來，吊具通過鋼絲繩、輪組、銷軸與鋼箱梁設(shè)計吊耳銷接，調(diào)整鋼梁重心。連接鋼箱梁上的臨時吊點與吊具上的吊耳，做好起吊準(zhǔn)備工作。起鉤時應(yīng)保持平穩(wěn)勻速，起吊接近橋面時應(yīng)減速，讓吊點中心與其重心重合，保持鋼箱梁為水平狀態(tài)。用變幅機構(gòu)中縱向調(diào)位油缸推動提升到位箱梁節(jié)段至已安裝箱梁節(jié)段邊緣50mm內(nèi)，用單臺橋面吊機升、降調(diào)整箱梁節(jié)段與已安裝箱梁節(jié)段橫向相匹配。

4 總結(jié)

總而言之，本文以某斜拉橋作為工程案例，在了解橋面吊機結(jié)構(gòu)受力情況的前提下，監(jiān)測橋面吊機內(nèi)力和主梁姿態(tài)，做好施工前的所有準(zhǔn)備工作，將預(yù)制好的鋼箱梁運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。按照施工總體方案進(jìn)行塔梁臨時固定施工、橋面吊機安裝以及鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)梁段安裝，完成斜拉橋橋面吊機的拼裝施工，使各個箱梁階段能夠相互匹配。