简支桁架钢梁浮拖架设方案探讨

周冠华　许国祥

摘要：针对航道简支桁架钢梁架设施工时不能长时间中断通航和铜梁构件自重大的特点，采用浮拖法施工。取得了良好的效果，为类似工程提供借鉴。

关键词：桁架；钢粱；浮拖

中图分类号：U445.2

文献标识码：A

文章编号：1006－8937(2009)16－0143－02

某桥原为51.6m下承式预应力钢筋混凝土系杆拱桥，由于损坏须拆除重建。新桥设计为两幅108m单跨下承式简支钢桁梁，跨越京杭运河。钢梁主桁采用带竖杆的三角形腹杆体系，节间长度6.75m，共16个；主桁高度11m，高跨比为1／9.82；主桁中心距为11.2m；主桁上下弦杆均采用箱形截面，截面宽度600mm，高度均为640mm，板厚16～36mm。上、下平面纵向联结系均采用双x形式，与弦杆在节点处相连；在桁梁两端斜杆所在的斜平面设置桥门架，上弦每2个节点处设一道横向联结系(图1)。单跨钢梁自重800t，采用工厂焊接、工地拼装方法施工。

1方案比较分析

根据以往施工经验，钢梁架设方法可考虑有支架和无支架两种，由于大桥横跨京杭运河，航道运输繁忙，对河道部分不考虑有支架施工。而对无支架施工可考虑悬臂拼装和浮拖架设两种方案。

①悬臂拼装方案：对单跨简支钢梁而言，为平衡悬臂拼出的钢梁重力，须在钢梁支座后面设置平衡稳定设施；悬拼时，杆件应力较大，需加固的杆件较多，加固所用钢料约占钢梁总重的7％，且不能回收利用；悬拼期间，对钢梁进行计算和调整控制的工作量也较大；施工周期长，施工难度大。

②浮拖架设方案：钢梁整体拼装后，纵移上船，在水中边浮边拖，到达主墩后落梁就位，施工周期短。虽浮拖架设所需临时设施较多，如上下滑道、浮船(体)支墩、牵引设备等，但可再利用率较高。

2浮拖架设方案概述

搭设钢管支墩并在支墩上沿主桁中心线设两道通长托梁(下滑道)；钢梁在托梁上全部拼装完毕，钢梁下弦底面安装拖船(上滑道)，并将拖船固定在下弦上；上下滑道间为铸钢滚杠，卷扬机拖拉钢梁在下滑道上行走；钢梁前端走出下滑道后，浮船排水，钢梁落在浮船支墩上并与之固定，然后钢梁在水中浮拖行进；到达北侧主墩附近时，解开钢梁与浮船支墩的联结，浮船压水退出，钢梁在下滑道上再次拖拉到位。

3具体施工方法

3.1搭设钢管支墩，铺设托梁形成通长下滑道

在运河南北两侧搭设钢管支墩，连同新老桥墩(台)共同作为下滑道托梁的支撑。支墩顶部采用纵横向工字钢分配梁，横桥向：1#～9#支墩采用2136b工字钢，10#～19#支墩(包括水中支墩)采用4136b工字钢；纵桥向除水中支墩外，均采用2组2I36b工字钢，水中支墩则是4组。纵向每组分配梁下布置两根φ426×8mm钢管柱或水中钢管桩。岸上支墩基础采用无筋混凝土扩展基础，水中支墩基础采用打入钢管桩(入土深度为9.4m)。

下滑道在支墩上沿主桁中心线通长布置，其中1#-10#支墩间及17#-20#支墩间托梁均为4155a工字钢，10#-16#支墩间托梁为2H700x 300 mm型钢(图2)。

3.2拼装前十节钢梁，安装上滑道

钢梁在托梁上全部拼装完毕后，在钢梁下弦底面安装上滑道。上滑道钢板加工，高10cm，长210cm，通过锚固拉杆将拖船与钢梁固定。上下滑道间放铸钢滚杠，卷扬机拖拉钢梁在下滑道上行走。上滑道两头设圆弧过度段，以便于滚杠进出。

3.3搭设浮船支墩。并进行压水试验

浮船采用运输铁驳，浮船总长44.8m，最大船宽9.85m；最大船高4.8m；空载吃水0.6m，满载吃水2.5m。铁驳船舱容积750m³，最大排水体积1247.6m³。为了防止舱内压满水时水的大体积流动，利于浮拖施工时调节舱内压水量，船舱内用钢板隔成4个区。

浮船支墩采用型钢托架形式，按照主桁中心线宽度，在船舱内对称布置两个支墩(中心距11.2m)。支墩顶为纵横向布置的工字钢分配梁，横向采用4I36b工字钢，纵向采用2组2I36b工字钢；纵向每组分配梁下设4根钢管柱，这样每个支墩下8根钢管柱，纵向间距1.8m，横向间距1.5m；另为保证浮船支墩的横向稳定性及整体性，在两支墩之间再设一排钢管(4根)，该钢管与支墩钢管之间用槽钢联结；钢管柱座于舱底沿船龙骨布置的工字钢分配梁上。

浮船支墩搭设好后，要考虑各种因素来计算浮拖施工所需的压舱水量，并通过压水试验掌握船舱压排水与吃水深度的关系，在浮拖过程中随时准确地调整钢梁标高，控制浮体平衡。同时绘制压排水量与吃水深度的关系曲线图，方便调整钢梁标高及浮船支墩平衡。浮船压水试验结束，及时根据浮船自重、船上机具自重、压水重及托架重计算浮船重心，确保浮船侧向稳定系数满足要求。

3.4安装拖拉设备

拖拉设备采用25t单筒慢速卷扬机一台，每分钟0.6m，在拼梁对岸钢桁梁中心延长线上设混凝土重力式锚锭。根据计算钢梁全部在上滑道上行走时，所需总牵引力T1=162.5kN；在水中浮拖行进时，所需总牵引力T2=63.7kN，拖拉设备选用按最大牵引力162.5kN考虑。同时为了调整浮拖过程中钢梁中线偏差，在浮船四个角上各设一台5t卷扬机，并在岸上适当位置处设置桩龙。

3.5实施浮拖架设

①利用设于船上四角的电动卷扬机牵引浮船靠近下滑道，使浮船上的两支墩中线与两主桁中心线基本重合，就位后临时锚固。同时向船舱内压水，并调整浮船标高低于下滑道。②主牵引卷扬机拖拉钢梁在下滑道上缓慢行走，当最前上滑道走出下滑道后，钢梁开始处于悬臂状态；钢梁继续拖拉，当预定钢梁节点位于浮船支墩正上方时，停止拖拉；浮船排水，浮船支墩承托钢梁并锁定。③解除浮船临时锚固，主牵引卷扬机缓慢拖拉钢梁及浮船在水中行进。④钢梁拖拉至老桥北侧主墩附近时，前上滑道再次走上下滑道。此时停止拖拉，将浮船锚固，浮船慢慢压水，前上滑道拖船慢慢落在下滑道上，解除浮船支墩与钢梁的固结；继续压水，浮船支墩脱离钢梁后退出。⑤钢梁继续拖拉就位。

3.6钢梁对接拼装。拼装完成后落梁

前十节钢梁浮拖施工到位后，后六节钢梁在桥位上直接采用支架进行对接拼装。整孔钢梁形成后，才能进行落梁，本桥钢梁下落高度为120cm。落梁采用钢支墩配合大吨位千斤顶(采用4台400t预应力施工用千斤顶)进行。落梁时两端交替进行，即一端落下一段，然后落另一端，不能两端同时落梁，每次落梁两端高差不得超过50cm(按落梁过程中最大允许0.5％的斜坡考虑)。

4浮拖架设施工重点分析

①压舱水量的确定浮船内压舱水量的确定既要考虑浮船的安全性与稳定性，又要考虑承托钢梁并自由进出的需要，主要包括：浮拖施工时的运河水位；浮船的吨位、构造和受力平衡；浮船承托钢粱的重量；浮船支墩的弹性压缩、方便浮船与钢梁脱离的必要间隙以及以外情况下浮船支墩的抬高。②在浮拖施工过程中，主要控制三个方面：钢梁水平标高控制，可控制在±3cm之内；钢梁中线偏移控制，可控制在±5cm之内；钢梁拖拉速度控制，根据施工经验钢梁拖拉速度不应超过0.8m／min。③钢梁拼装预拱度控制的重点是后六节钢梁。根据施工图设计中所设预拱度，前十节钢梁两端节点高差为61.9cm；而在平坡下滑道上拖拉时，两端节点基本上没有高差，相当于该段钢梁在竖平面内绕端节点处顺时针(逆时针)旋转了一个微小的角度；因此后六节钢梁拼装时各节点预拱度也要根据此角度来计算控制。④落梁由于只有前十节拖拉到位的钢梁与后六节支架拼装钢梁形成整孔钢梁后，才能落梁，因此落梁最大的难点是钢梁吨位大，本桥一孔钢梁800t，须选择大吨位的千斤顶，且在主副支墩设置上也要确保落梁的可靠性。

5结语

在施工中要采取必要措施确保安全，对施工所在航道距离施工区上下游500m左右设置警示牌，在施工水域设警示灯。目前该桥已成功建成，达到了节约成本和缩短工期的目的，不失为一成功的工程实例。希望为以后类似桥梁施工提供借鉴。