懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)研究?

周敏 周思全 朱文恒

摘 要：懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁安裝的難度較高，相關(guān)研究和實(shí)踐屬于業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。基于此，本文以某雙塔單跨懸索橋作為研究對(duì)象，深入探討懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)，技術(shù)在應(yīng)用中取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，希望研究涉及的蕩移施工技術(shù)能夠給同類(lèi)工程帶來(lái)一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：懸索橋;淺灘區(qū);鋼箱梁吊裝;蕩移法

0 引言

懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝施工很容易對(duì)航道造成影響，這種影響在傳統(tǒng)施工技術(shù)應(yīng)用中較為常見(jiàn)，如高低支架牽引移位和存梁施工。本文研究主要圍繞蕩移法進(jìn)行懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁施工，該施工技術(shù)在適應(yīng)性、操作便利性、經(jīng)濟(jì)性等方面均具備顯著優(yōu)勢(shì)，由此可見(jiàn)本文研究具備較高實(shí)用性。

1 工程概況

以某雙塔單跨懸索橋作為研究對(duì)象，采用雙向八車(chē)道的高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度、橋梁寬度分別為100km/h、40.5m，跨徑布置、矢跨比分別為（360+1200+480）m、1∶9.5，主纜橫橋向中心間距、吊索順橋向標(biāo)準(zhǔn)間距分別為42.1m、12.8m。橋梁設(shè)置有88片標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、94榀鋼箱梁段，存在E類(lèi)的最長(zhǎng)梁段，重346.3t，如圖1所示為雙塔單跨懸索橋布置圖，由此可直觀了解工程情況。

鋼箱梁工程共存在6種梁段類(lèi)型，即A、B、C、D、E、F，長(zhǎng)度分別為8.8m、12.8m、12.8m、8.8m、14.4m、12.8m，重量分別為290.4t、267.3t、285.4t、290.3t、346.3t、308.9t，梁段數(shù)量分別為1個(gè)、88個(gè)、2個(gè)、1個(gè)、1個(gè)、1個(gè)，分別屬于無(wú)吊索梁段、標(biāo)準(zhǔn)梁段、特殊吊索梁段、無(wú)吊索梁段、特殊吊索梁段、特殊吊索梁段，如圖2所示為鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面。

工程所處水道河面寬廣呈喇叭形，河網(wǎng)密布，水系發(fā)達(dá)，逕流量變幅大。水量大，屬于典型的潮汐水道。根據(jù)施工期間觀測(cè)可以確定，水道水位處于-0.5～+2m區(qū)間，最低通航水位、最高通航水位（國(guó)家85高程）分別為-0.700m、+3.124m，單孔雙向通航1114m×49m。

2 懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1總體安裝方案

工程按照從跨中向塔柱方向的順序，采用跨纜吊機(jī)依次對(duì)稱(chēng)安裝鋼箱梁。在具體安裝過(guò)程中，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和水深實(shí)測(cè)情況，保證合攏段能垂直起吊安裝，基于實(shí)測(cè)河床標(biāo)高，淺灘區(qū)主要包括西塔處的無(wú)吊索梁段、東塔處的無(wú)吊索梁段，編號(hào)為t1、t2，以及1#～3#吊索梁段、91#～92#吊索梁段，跨纜吊機(jī)無(wú)法負(fù)責(zé)這類(lèi)梁段的垂直起吊安裝。為減少航道受到的傳統(tǒng)鋼箱梁安裝方法影響，縮短施工周期、降低施工投入，工程采用蕩移法安裝淺灘區(qū)梁端，由此即可保證懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝施工的效率和質(zhì)量。

2.2具體施工流程

工程基于牽引蕩移和吊索蕩移開(kāi)展懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝施工，牽引蕩移施工通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)水平牽引吊機(jī)吊具，跨纜吊機(jī)卸載需在連接完成后進(jìn)行，以此完成牽引蕩移。吊索蕩移需將吊機(jī)吊具與其他梁段的吊索相連，由主動(dòng)卸載或加載的跨纜吊機(jī)引導(dǎo)吊索加載或卸載，梁段的移動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)，在具體安裝過(guò)程中，需將梁段放置在支撐支架上或進(jìn)行連接施工，以此完成吊索蕩移。如吊機(jī)的允許范圍之內(nèi)存在跨纜吊機(jī)的傾角，采用牽引蕩移進(jìn)行施工，如存在較長(zhǎng)的牽引距離，則采用吊索蕩移進(jìn)行施工。吊索蕩移施工過(guò)程中可配合采用牽引蕩移，蕩移安裝的距離可由此變長(zhǎng)，本文研究工程主要采用吊索蕩移施工方式。在工程的吊索蕩移施工中，跨纜吊機(jī)的鋼箱梁垂直起吊需在第a根吊索處進(jìn)行，吊機(jī)吊具上的轉(zhuǎn)換工裝需要與第（a+i）根永久吊索連接。逐級(jí)卸載的跨纜吊機(jī)至第（a+i）根吊索垂直受力，跨纜吊機(jī)松勾。行走至第（a+i+j）個(gè)索夾處的跨纜吊機(jī)，連接轉(zhuǎn)換工裝與吊具。對(duì)于逐漸受力的跨纜吊機(jī)，逐漸偏轉(zhuǎn)的吊索最終至跨纜吊機(jī)鋼絞線垂直，蕩移施工的一個(gè)周期正式完成。其中，主纜的傾斜度和吊機(jī)的性能要求直接影響i和j的取值，施工過(guò)程中吊機(jī)的允許角度必須大于跨纜吊機(jī)的偏轉(zhuǎn)角度[1]。

2.3實(shí)例分析

以西塔側(cè)的牽引蕩移施工為例，蕩移施工共分為12個(gè)環(huán)節(jié)，如圖3所示為1-3環(huán)節(jié)的安裝示意圖，具體安裝過(guò)程如下：（1）完成無(wú)吊索梁段支撐托架施工和驗(yàn)收，4#吊索處跨纜吊機(jī)就位，t1梁段由運(yùn)梁船運(yùn)輸至跨纜吊機(jī)正下方，鋼箱梁臨時(shí)吊耳與跨纜吊機(jī)下放吊具相連，t1梁段由跨纜吊機(jī)垂直起吊至蕩移高度;（2）2#吊索牽拉至吊具處，連接吊具與2#吊索;（3）逐級(jí)卸載跨纜吊機(jī)，逐漸受力的2#吊索最終將全部鋼箱梁荷載轉(zhuǎn)移至吊索上;（4）將吊具與跨纜吊機(jī)錨頭連接解除，固定行走至1#吊索處的跨纜吊機(jī)，連接吊具與牽拉跨纜吊機(jī)錨頭;（5）逐級(jí)加載跨纜吊機(jī)以提升鋼箱梁，此時(shí)存在受力逐漸減小的吊索，在鋼箱梁荷載全部轉(zhuǎn)移完成后，梁段解除與吊索的連接;（6）水平牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)布置于邊跨側(cè)，連接吊具與卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩，梁段蕩移至安裝位置，下放至支架和支座上，解除鋼箱梁臨時(shí)吊耳與吊具的連接，行走在4#吊索對(duì)應(yīng)位置的跨纜吊機(jī)需繼續(xù)進(jìn)行Z1梁段（1#吊索對(duì)應(yīng)）起吊;（7）行走至4#吊索處的跨纜吊機(jī)進(jìn)行Z1梁段的垂直起吊，連接吊具與2#吊索;（8）逐步卸載跨纜吊機(jī)，轉(zhuǎn)移鋼箱梁荷載至2#吊索處;（9）行走至1#吊索處的跨纜吊機(jī)連接吊具與鋼絞線;（10）逐級(jí)加載跨纜吊機(jī)，吊索逐漸將鋼箱梁荷載轉(zhuǎn)移至跨纜吊機(jī)，鋼箱梁吊耳與1#吊索連接，跨纜吊機(jī)卸載，連接t1與Z1間的臨時(shí)連接件，Z1梁段吊裝可由此完成;（11）在4#索夾處由跨纜吊機(jī)進(jìn)行Z2梁段的垂直起吊，鋼箱梁由水平牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)牽拉至2#吊索位置處，連接鋼箱梁吊耳與2#吊索，跨纜吊機(jī)卸載，并將Z1梁段與Z2梁段間的臨時(shí)連接件連接，Z2梁段的吊裝由此完成;（12）重復(fù)上一環(huán)節(jié)，連接Z3鋼箱梁吊耳與3#吊索，跨纜吊機(jī)卸載，并將Z3梁段與Z2梁段間的臨時(shí)連接件連接，Z3梁段的吊裝由此完成[2]。

2.4吊具轉(zhuǎn)換工裝

一般情況下，鋼箱梁節(jié)段的重心與鋼箱梁永久吊耳處于不同斷面，為保證吊索蕩移施工過(guò)程中鋼箱梁平穩(wěn)，鋼箱梁永久吊耳與蕩移用的吊索不得連接，而是需要采用轉(zhuǎn)換工裝，以此保證鋼箱梁的重心與跨纜吊機(jī)的吊點(diǎn)在整個(gè)蕩移過(guò)程中處于同一個(gè)斷面上。吊具轉(zhuǎn)換工裝由吊具轉(zhuǎn)換工裝、扇形板及兩個(gè)連接板組成，吊索與扇形板的連接通過(guò)連接板1和三角板實(shí)現(xiàn)，扇形板直接連接跨纜吊機(jī)錨固座，吊具與扇形板的連接基于連接板2實(shí)現(xiàn)，采用銷(xiāo)接進(jìn)行各處連接。扇形板可在蕩移時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，跨纜吊機(jī)和吊索建的梁段荷載轉(zhuǎn)換可由此實(shí)現(xiàn)，通過(guò)增加扇形板的吊耳孔，多個(gè)周期的轉(zhuǎn)換需要也能夠得到滿足，需基于吊裝荷載設(shè)計(jì)確認(rèn)轉(zhuǎn)換工裝的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)尺寸要求[3]。

2.5施工成果分析

該工程的鋼箱梁蕩移施工于2018年11月20日開(kāi)始，在Z4梁段位置垂直起吊t1梁段至蕩移位置后，2#吊索牽拉并連接扇形板，單側(cè)、兩側(cè)跨纜吊機(jī)每級(jí)卸載分別為25t、50t，卸載過(guò)程平穩(wěn)，跨纜吊機(jī)卸載在30min后完成，2#吊索承擔(dān)全部鋼箱梁荷載，存在12°的蕩移角度。解除扇形板與跨纜吊機(jī)鋼絞線錨固座連接，行走至1#吊索處的跨纜吊機(jī)固定，扇形板連接錨固座至2#吊索處的牽引鋼絞線，單側(cè)、兩側(cè)跨纜吊機(jī)每級(jí)加載分別為25t、50t，加載過(guò)程平穩(wěn)，跨纜吊機(jī)在30min后承擔(dān)全部鋼箱梁荷載，此時(shí)存在處于松弛狀態(tài)的2#吊索及6°的蕩移角度。解除扇形板與2#吊索的連接，鋼箱梁由卷?yè)P(yáng)機(jī)水平牽引至支座和支架上方，卸載落梁，吊裝t1梁段的施工由此完成，共耗時(shí)1d，工程通過(guò)約12個(gè)月的鋼梁吊裝施工最終實(shí)現(xiàn)了全橋的合攏。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于蕩移法的懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝施工需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的總體安裝方案、具體施工流程、吊具轉(zhuǎn)換工裝、施工成果分析等內(nèi)容，則提供了可行性較高的懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝施工路徑。為更好保證懸索橋淺灘區(qū)鋼箱梁吊裝施工質(zhì)量，鋼箱梁的重心位置把握、吊機(jī)的使用安全控制、銷(xiāo)軸的受力安全保障、空中銷(xiāo)軸施工的安全措施應(yīng)用必須得到重視。

參考文獻(xiàn)

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