马来西亚柔佛州双塔单索面斜拉桥上部结构架设施工

摘要: 马来西亚士乃-迪沙鲁高速公路柔佛州大桥（Malaysia Sungai Johor Cable Stay Bridge)为双塔单索面斜拉桥，主跨500m，其中主跨及两边跨各119.5m，为钢－砼结合梁。此桥除主塔段梁段采用大吨位浮吊单片吊装外，其余标准梁段均采用桥面步履式吊机悬臂拼装，最大起吊重量约240t。文章介绍了其上部结构的施工工艺及其线形控制。

关键词：双塔单索面斜拉桥；斜拉桥架设施工；悬臂拼装；步履式吊机；钢－砼结合梁

中图分类号：U448文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0175-03

一、工程概述

马来西亚士乃-迪沙鲁高速公路柔佛州大桥为双塔单索面斜拉桥，全长1700m，其中主跨500m，主跨及两边跨各119.5m为钢－砼结合梁，上部为预制的混凝土桥面板，钢加劲箱梁全长739m，两端与边跨混凝土箱梁连接。箱梁采用上部开口扁平流线型单箱单室结构，断面主要尺寸为：桥轴线处箱梁净高3.21m，2.5%的双向横坡，全宽23.16m。桥东西主塔锚箱均为钢结构。钢加劲箱梁及钢锚箱总重约5737t，结合梁共划分为5种类型，共61个梁段，分别为54个标准梁段，梁段长12m，重量约为240t（含混凝土桥面板）；2个主塔段，梁段长26m，2个跨中梁段，梁段长8m；2个过渡梁段，梁段长10.5m；1个合拢段长2m。全桥除主塔段梁段采用大型浮吊进行吊外，其余标准段采用桥面步履吊机安装，最大起吊重量约240t。结合梁构造如图1所示：

二、施工方案概述

本标段结合梁梁段按施工顺序分为主塔梁段安装、双向悬臂对称安装、边跨合拢、主跨单向悬臂安装、主跨跨中合拢。主塔梁段的安装采用在主塔承台上搭设支承托架，形成支架平台，然后利用大型浮吊将主塔梁段吊运至支架上，在支架上调整、固定梁段，然后张拉斜拉索等。

其它结合梁标准梁段安装交替对称悬臂拼装：将加工好的标准节段结合梁浮运到安装位置，采用桥面吊机直接从运输驳船上起吊，安装，并进行斜拉索张拉，按此方法依次进行直至边跨合拢，然后单侧向跨中进行安装直至中跨合拢。

对于中跨合拢，采用桥面吊机安装完两个跨中梁段30#，32#后，对两悬臂端测量、调整，根据实测结果，对嵌补梁段31#的板单元进行配切，在合适的时机采用汽车吊机散拼合拢段，并进行梁段间全断面焊接。拆除桥面吊机，解除塔梁临时固结，完成体系转换。

三、结合梁架设施工顺序

根据本桥的结构特点及拉索施工的要求，本桥从主塔向两边跨方向交替安装、拉索，边跨1#边跨方向为混凝土梁段。结合梁梁段架设施工顺序如图2所示：

（一）主塔梁段架设施工

主塔梁段在总拼场制造完成后，由驳船通过下水码头装船运输至桥址安装位置，主塔梁段的安装施工程序如下（以西主塔为例），钢支承托架预制→钢支承托架安装→分节段（S10-1）下水装船→分节段运输至主塔附近→大型浮吊就位→浮吊吊运梁段至支架顶面→吊装S10-1上桥面板→分节段（2-S10-2）下水装船→分节段运输→浮吊吊运梁段至支架顶面→吊装S10-2上桥面板→分节段（S10-1+2-S10-2）调整、连接、焊接→现浇接缝施工→安装拉索并张拉。

浮吊到场后，驳船运输梁段（S10-1）至桥址位置，抛锚就位，定位误差小于0.5m。节段S10-1重量75t，根据浮吊的起重曲线，节段S10-1可以放置在距离支架的中心约5.2米位置，下落时使梁段横隔对正滑座，如图3所示。

采用浮吊接着安装节段S10-1上的桥面板T7，由于其伸出梁段边缘约800mm，故桥面板需垫高300mm，以方便节段S10-2安装，然后滑移至支架理论中心位置固定, 如图4所示。

梁段顺斜面向支架中心滑移时，滑移动力由2台15吨电动导链葫芦提供。

采用同样的方法将节段S10-2从承台两侧吊运至托架上。先吊装钢梁段，再吊装桥面板，节段S10-2起吊重量102t，下落时与节段S10-1保持间隙约200mm，以便滑移调整，如图5所示:

主塔梁段在总拼场已经进行了预拼装，且节段之间也已安装了定位的匹配件。在支架上采用倒链葫芦或手动机械千斤顶拖动梁段S10-2前移，再采用机械顶、液压扁顶配以钢楔块、钢板等在支架上精确调整，连接匹配件，使三节段的相对高差及中线误差满足预拼装要求，同时调整各支座的高程,使整个节段S10满足3%的坡度线形，达到设计标高，然后进行断面的全位置焊接。

（二）桥面吊机的安装

本桥采用的2×120t步履式架梁起重机为专用提梁吊机，双机架结构，主要由机架、起顶及步履走行系统、起升系统、吊具及微调对位系统、电气系统、锚固系统等组成。起重机设有步履式驱动装置，可在桥面自行前进或后退。主要特点如下：（1）利用塔吊拼装桥面吊机，安装原则为从下至上、先结构后机械、电气，最后液压，根据塔吊的起吊能力或部件整体组装；安装完成后进行调试，包括各种安全装置，组拼完成后在墩位处进行空载试验；（2）采用两台120t步履式起重机起吊一个结合梁节段梁块，两台起重机的起升机构能够进行统一控制实现同步。且两台起重机的同步起升高差可以控制在50mm以内；（3）在吊具上设置有纵向坡度调整螺杆，可以完成梁段±3°纵向坡度的调整；（4）结合梁横桥向高差的调整靠两台起重机起升机构的分别动作来实现；（5）采用前、后油压千斤顶来完成起重机的水平调整。调平整机后，用螺旋顶调位支承，以适应架桥机上、下坡架梁的需要；（6）采用走行油缸驱动的步履式走行系统，可以实现起重机的纵向前后移位。

（三）对称悬臂拼装标准梁段

结合梁标准节段的安装从每个桥塔的东西方向共4个作业面进行，每个作业面布置2台桥面吊机联合提升、调整、对接。主塔梁段上的第一台步履吊机安装完成后，就可以进行首个标准节段的安装。标准梁段长度12m，最大起重量240t，最大起升高度29m。

（四）标准梁段的施工程序

前一梁段斜拉索安装→斜拉索第一次张拉→测量控制→桥面吊机前移→斜拉索第二次张拉测量控制→起吊拼装结合梁→结合梁定位→结合梁焊接→本梁段斜拉索安装→循环施工。梁段架设施工工艺流程如图9所示：

（五）边跨合拢施工

梁段安装至边跨2#，60#节段后，进入边跨合拢施工。由于过渡段1#，61#边跨方向以外的梁段为混凝土梁，与过渡段结合部位留有约600mm的间隙，所以按照标准梁段的安装程序提升、连接、焊接后，将钢梁与混凝土梁临时固定，随后张拉纵向钢丝束，现浇桥面板混凝土接缝，拉索，完成合龙段的施工。

（六）主跨跨中合拢施工

中跨合拢设计基础温度为30℃。为尽量减少实际温度对结构的影响，同时方便施工，根据本桥现场的实际情况及温度变幅的大小，拟采用顶推辅助合拢。

1．顶推辅助合拢。合龙前的准备有：（1）合龙前加强对已成桥线形、索力、塔偏位及应力等方面的监测，对不满足要求的部位及时进行调整；（2）步履吊机将合龙段板单元提升至桥面，步履吊机后退，在合龙口两侧梁段30#，32#上临时加载；（3）在东主塔临时支撑位置处，采用液压千斤顶将梁段向边跨顶移100mm的安装间隙；（4）采用汽车吊机安装合龙段板单元；（5）对合龙口两侧钢梁进行监测，调整端口尺寸及线形。焊接劲性骨架（上下游各一道，一端固定，一端滑动）。在合龙口两侧梁段上布设测量点，测量合龙口间距及相邻箱梁的标高、中线等，同时测量大气温度，箱梁内表温度，连续观察1～2昼夜。根据实测数据，确定合龙口两侧梁段长度及切割余量；（6）向主跨方向移动东悬臂使其与合龙段对接，并采用临时固定装置连接两悬臂；（7）焊接合拢接缝；（8）采用汽车吊机安装剩余的松散桥面板。

2．体系转换。在温度稳定时段，合拢段固结完成后，迅速解除塔梁临时水平约束，解除塔梁临时固结等临时设施。根据现场索力测试结果，确定是否需要对斜拉索索力进行调整。安装主塔的横向及纵向限位支座，完成斜拉桥的体系转换。

四、主跨单悬臂施工安全及保证措施

边跨合龙后，主梁进入主跨单悬臂施工阶段。柔佛州大桥主跨施工悬臂较长，结构刚度小；根据设计已知条件，柔佛州大桥没有位于台风地带，施工期间最大强风设计风速20.6m/s，为十年一遇。在常风的作用下，主梁也极易发生较大振动，给主梁定位和焊接带来困难，因此需采取以下措施，以确保梁段安装施工安全：（1）安装主塔位抗风支座，使梁段始终受到向下的抗拔力；（2）对称施工混凝土梁段，对称拉索，使主塔两侧恒载基本平衡，同时保证悬拼倾覆稳定；（3）严格控制伸臂端临时荷载，尽量使临时荷载在桥面上横桥向对称分布；（4）利用减振绳，控制斜拉索振动；（5）建立天气预报系统，及时与业主及当地气象部门沟通，在风力超过6级（13.8m/s,平均海平面10M标高处）时,应停止架梁作业,步履吊机、焊接平台就地与梁段锚固；在风力超过8级（20.7m/s,平均海平面10M标高处）时,应提前将步履吊机、焊接平台退至安全位置（后退三个节间）与梁段锚固；（6）合理安排工期：在工期安排上尽量避免在大风季节进行长悬臂施工，确保在大风季节来临前完成主桥跨中的合龙，规避风险。

五、结语

马来西亚柔佛州大桥工程是目前世界上第一座真正意义上的全飘浮单索面斜拉桥，技术难度大，施工复杂。文章介绍的采用步履式吊机悬臂拼装大吨位钢－砼结合梁梁段对于类似单索面斜拉桥上部结构拼装架设施工具有指导意义。

参考文献

[1]公路工程技术标准[S]．1981．

[2]Standard for Composite Steel Deck[S]．2006，（6）．

[3]重庆交通学院. 桥梁工程（中册)[M]. 北京：人民交通出版社，1980．

[4]Gotthard Franz. Konstruktionslehre des Stahlbeton[M]．Springer－Verlag, 1964．

[5]姚林森. 桥梁工程（公路与城市道路工程专业用）[M]．北京：人民交通出版社，2006．

作者简介：谢学强（1982-），男，湖北武汉人，中铁大桥局集团海外工程分公司助理工程师，从事桥梁施工管理工作。