七都大橋北汊橋主橋中跨合龍施工關(guān)鍵技術(shù)研究

趙 建 鋼

(上海市基礎(chǔ)工程集團有限公司，上海 200002)

1 概述

鋼混疊合梁斜拉橋是目前較為常見的大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)形式，其上部結(jié)構(gòu)主梁施工一般分節(jié)段循環(huán)進行，每個節(jié)段的施工工藝順序通常以橋面吊機對稱吊裝、焊接鋼梁、澆筑橋面板濕接縫、張拉橋面懸拼預(yù)應(yīng)力、張拉斜拉索的順序進行，最后實施中跨合龍。

橋梁中跨合龍之前，需根據(jù)事先確定的合龍方式，結(jié)合現(xiàn)場施工環(huán)境，進行工況分析、施工測量、余量切配等，以保證安裝精度。合龍節(jié)段起吊進入合龍口后，需進行精確調(diào)整、臨時鎖定節(jié)段、解除塔梁固結(jié)等，所有的工序必須在預(yù)先設(shè)定的施工時間范圍內(nèi)完成，以最終確保橋梁順利合龍。

對于七都北汊橋工程，中跨合龍采用降溫自然合龍的方式，由于合龍節(jié)段長度較短，無法直接采用兩側(cè)橋梁吊機直接抬吊，因此設(shè)計了專用的合龍段吊裝系統(tǒng)，實現(xiàn)了合龍節(jié)段的順利起吊就位，并在預(yù)定的時間內(nèi)，完成了合龍段的精調(diào)、鎖定，順利實現(xiàn)了中跨合龍。

2 工程概況

溫州市七都大橋北汊橋工程主橋為5跨雙塔中央索面鋼混疊合梁斜拉橋，跨徑組合為58 m+102 m+360 m+102 m+58 m。

中跨合龍段采用鋼梁與混凝土橋面板組合梁，二者通過剪力釘相結(jié)合。橋面板寬度37.62 m，梁高(鋼箱梁)3.5 m，順橋向長度4 m，理論重量173.4 t。

鋼梁采用橫向單箱三室布置，兩側(cè)邊腹板傾斜布置，中間兩道腹板豎直布置，普通梁端中心線處鋼箱梁高3.05 m。鋼梁由底板、中腹板、邊腹板、橫隔板和頂板組成。中間設(shè)兩道橫隔板，間距2.0 m，橋面板同鋼梁在工廠內(nèi)完成疊合。合龍段結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 中跨合龍施工關(guān)鍵工藝

3.1 概述

中跨合龍施工采用降溫自然合龍的方式。合龍施工主要工作包括合龍前測量、余量切割、合龍段吊裝、體系轉(zhuǎn)換、節(jié)段調(diào)整焊接、接縫施工等。

本工程合龍時間為6月下旬，根據(jù)溫州當?shù)貧鉁丶爱數(shù)厮臈l件，主要的工作安排為：

合龍施工前一周左右完成起吊系統(tǒng)的加工及安裝，完成合龍口的測量，確定理論合龍長度；

根據(jù)潮汐情況，合龍段定于下午起吊，接近合龍口后，至夜間待日照影響消除后，將節(jié)段吊裝進入合龍口，隨后臨時鎖定，精調(diào)鋼梁；

鋼梁臨時鎖定后，同步解除塔梁臨時固結(jié)，隨后進行鋼梁焊接，完成結(jié)構(gòu)合龍。

3.2 合龍前測量

待最后一段標準節(jié)段的斜拉索張拉完成后，將主梁吊機前移至合龍段吊裝位置，對合龍段安裝空間進行連續(xù)測量，每1 h～2 h采集數(shù)據(jù)，分析溫度對合龍口長度的影響，特別是在預(yù)計的合龍段就位時間段，加密采集數(shù)據(jù)，確定合龍段的安裝長度。

測點布置在合龍口兩側(cè)，布置如圖2所示。合龍口空間尺寸同時間溫度變化關(guān)系曲線如圖3所示。

3.3 合龍段余量切割

合龍段鋼梁在加工時兩端各預(yù)留了15 cm左右的加工余量，合龍段提前運輸至橋位，在現(xiàn)場對合龍段安裝空間完成測量后，現(xiàn)場根據(jù)數(shù)據(jù)對鋼梁端口的余量進行切割，切割控制標準為切割完的梁段長度比實測的安裝空間(梁段就位時段的數(shù)據(jù))短1 cm左右。

3.4 起吊系統(tǒng)改造

主橋中跨標準節(jié)段長度為8 m，橋面吊機前后支錨點位置以及主縱梁長度根據(jù)節(jié)段長度設(shè)置。本工程橋面吊機主體結(jié)構(gòu)尺寸為14 m×3.8 m×12.5 m，其中橋面吊機前支點至吊點軸線縱向水平距離最少為3.85 m，由于合龍段長度較短(4 m)，無法采用兩側(cè)橋面吊機直接聯(lián)合吊裝，因此在吊裝合龍段之前，設(shè)計專用的合龍段吊裝系統(tǒng)。

吊裝系統(tǒng)主要由兩側(cè)橋面吊機、荷載分配系統(tǒng)、起吊系統(tǒng)組成。起吊系統(tǒng)總體布置如圖4所示。

3.5 臨時鎖定系統(tǒng)安裝

合龍節(jié)段進入合龍口后，為保證合龍口在焊接過程中焊縫處于無應(yīng)力狀態(tài)，采用臨時鎖定裝置將焊縫兩端臨時鎖定，鎖定裝置由錨板、內(nèi)支撐、對拉桿組成，在底板布置6處，主要布置如圖5所示。

3.6 運梁船定位

根據(jù)合龍期間甌江潮汐情況，合龍節(jié)段起吊安排在下午高平潮時間起吊，運梁船在平潮時段進入吊裝水域，拋錨完成定位，吊裝期間需對通行航道進行臨時封鎖。

3.7 合龍段吊裝

運梁船定位前，提前下放吊具，待運梁船完成定位后，施工人員安裝吊具，隨后先提升合龍段，穩(wěn)定一段時間，檢查起吊系統(tǒng)以及合龍節(jié)段的受力情況，確認無誤后，正常提升節(jié)段(見圖6)。

3.8 合龍節(jié)段就位

合龍節(jié)段吊裝接近合龍口后，暫停提升，對合龍口進行連續(xù)測量，至夜間，待接近理論合龍溫度，且日照對鋼梁影響消失后，將合龍段提升進入合龍口。

3.9 合龍段臨時鎖定

合龍節(jié)段進入合龍口后，利用提升系統(tǒng)調(diào)整標高，利用小型螺旋千斤頂及手拉葫蘆調(diào)整橫向位置及坡度，待初步調(diào)整完成后，安裝底板位置的臨時鎖定裝置，同時在頂板位置，利用焊接碼板進行合龍口上部的固定。

3.10 臨時固結(jié)解除

合龍段臨時鎖定裝置安裝完成后，開始對安裝在主塔位置的塔梁臨時固結(jié)裝置進行解除。臨時固結(jié)分為縱向、橫向及豎向，其中豎向臨時固結(jié)在主塔豎向支座安裝完成后，先行解除，而縱向及橫向固結(jié)裝置必須在第二天凌晨日照對鋼梁產(chǎn)生影響前拆除完畢。

3.11 鋼梁焊接

臨時鎖定安裝完成后，進行鋼梁的精確匹配調(diào)整，調(diào)整完成后，進行碼板固定。碼板完成后，進行端口處理，開始鋼梁焊接。鋼梁焊接兩端同步開展，在第二天日出前，完成頂板全部焊縫以及底板、腹板焊縫的打底工作。

3.12 濕接縫施工

合龍段焊接完成后，進行焊縫檢測，檢測合格后，進行濕接縫的施工，包括鋼筋、預(yù)應(yīng)力、模板安裝以及混凝土澆筑(見圖7)。

4 實施控制要點

1)合龍前測量是合龍準備工作的重點，在合龍段安裝前進行鋼梁的連日溫度變形觀測，分析合龍期間的氣象資料，找出溫度變化對梁體影響的規(guī)律，以作為合龍節(jié)段加工長度的參照。

2)鋼梁在加工時，一般依據(jù)設(shè)計給定的理論溫度進行加工及預(yù)拼裝，在合龍段加工時，應(yīng)考慮預(yù)計合龍時的環(huán)境溫度對鋼梁的影響，同時要結(jié)合現(xiàn)場已經(jīng)完成安裝鋼梁實際安裝尺寸(通過合龍前測量)，加工時兩側(cè)預(yù)留出足夠的余量，待運輸至現(xiàn)場后再精確切割。

3)一般鋼梁制作時端口分段線為垂直于底板，由于橋梁存在縱曲線，因此最后的標準節(jié)段拼裝完成后，橋梁合龍口會形成上寬下窄，對合龍段就位會產(chǎn)生影響，為解決這一問題，本工程將最后一個標準的端口(對應(yīng)合龍節(jié)段位置)處理成斜面，即上口不變，下口向主塔方向縮短5 cm左右，兩側(cè)節(jié)段安裝完成后合龍口形成一個上窄下寬的倒梯形結(jié)構(gòu)，同時將合龍段加工成上窄下寬的正梯形結(jié)構(gòu)，以便于合龍段就位。

4)合龍段鋼梁余量切割一般在現(xiàn)場進行，切割時根據(jù)合龍前測量數(shù)據(jù)預(yù)估的合龍口尺寸進行切割。余量切割時應(yīng)保留一定的余量，待進入合龍口時再進行修正，以防止就位時由于實際溫度未達到的預(yù)估溫度，導(dǎo)致合龍段焊縫寬度過大影響焊接質(zhì)量。本工程在余量切割時，在兩側(cè)多預(yù)留了5 mm的余量，確保鋼梁順利就位。

5)合龍段吊裝一般可采用兩側(cè)橋面吊機聯(lián)合抬吊的方式，對于合龍段長度較短的，一般采用單側(cè)橋面吊機直接吊裝，另一側(cè)采用壓配重以及調(diào)整索力的方式，確保合龍口兩側(cè)標高一致。但采用此種方式對施工控制要求較高，對后期索力調(diào)整也會有一定的影響，本工程是采用設(shè)置專用合龍段吊裝系統(tǒng)的方式，解決了合龍節(jié)段長度較短難以抬吊的問題。

6)合龍段就位后，應(yīng)立即將節(jié)段進行鎖定，隨后解除臨時固結(jié)體系。應(yīng)在第二天日照對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響前，完成臨時固結(jié)的拆除及鋼梁端口焊縫的初步焊接，完成體系的轉(zhuǎn)換。

7)合龍段鋼梁焊接完成后，進行合龍段濕接縫施工，施工前先完成鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量的檢測，在施工濕接縫過程中，應(yīng)注意橋面預(yù)應(yīng)力管道的安裝以及鋼絞線穿束，濕接縫混凝土澆筑完畢后，應(yīng)注意養(yǎng)護。

5 結(jié)語

七都北汊橋主橋合龍采用自然合龍，通過施工前充分的技術(shù)準備，包括測量、節(jié)段切割、起吊方式的確定、合龍時間的確定等，在合龍施工過程中，通過設(shè)置專用吊裝系統(tǒng)，使得合龍口兩側(cè)節(jié)段平衡受力，解決了合龍段的起吊問題，最終實現(xiàn)了精確合龍。