钢管拱桥中横梁吊装的施工实践

■吴典忠 ■福建省第二公路工程有限公司，福建 福州 350000

1 工程概况

上海青浦区秀横路油墩港桥主桥上部结构采用下承式钢管拱桥，桥宽35m，跨径80m;全桥横向采用两片拱肋，2道K字撑及1道一字撑;设置2道边纵梁、15根中横梁及2根端横梁;吊杆采用低松弛镀锌钢丝成品索，全桥共设13对(26根)。考虑到航道通行需要，设计采用“先拱后梁”法施工，即先采用“无支架”的方法吊装拱肋，然后按顺序逐根吊装预制中横梁，接着施工纵梁后浇段及桥面板，最后待桥面系全部完成后，调整吊杆力以控制桥面标高。图1～图2为主桥总体布置图。

图1 主桥总体布置立面图

图2 主桥总体布置平面图

2 中横梁吊装方案的确定

2．1 中横梁构造

中横梁预制长度35m，顶宽2．5，梁高1．85 ～2．2m，吊重达 165．7t。除与纵梁交叉部位采用箱形截面外，其余均为T形截面。

2．2 现场施工条件

(1)新建桥梁北侧离S26高架桥的距离仅19～26m，南侧约32m外正在施工100万伏的高压塔基础，吊装作业空间极为有限;(2)油墩港河道每日平均船舶通行量约200～300艘，应航道部门要求，施工期间每次断航的连续时间不能超过5h。

2．3 吊装方案比选

(1)若采用水中搭设支架并通过卷扬机吊装的方案，经计算其支架跨径难以满足双向通航的要求，而且用钢量大、成本高，该方案不适用;(2)若采用在驳船上通过顶升工艺安装，则靠近拱脚的1根横梁因受驳岸限制无法就位，同时顶升作业时间较长、多台千斤顶难以同步操作，因此该方案也不予考虑;(3)若采用浮吊安装，考虑到上下游船闸的限宽、设备性能参数和作业空间，拟采用200t和150t浮吊进行抬吊安装。该方案可以满足通航要求，且可直接利用浮吊进行中横梁卸车装船，节省岸边提梁门架的费用，但因新建桥梁与S26高架桥距离较近，需对150t浮吊的吊臂由45m改成25m。综合以上分析比较，本工程的中横梁吊装最终采用两台浮吊抬吊安装施工。

3 中横梁吊装施工

(1)千斤绳布置。采用兜底吊装的方法，千斤绳布置在纵梁外缘，选用6×61Ф83mm钢丝绳，经计算其安全系数K=9，满足规范要求。为防止千斤绳滑脱，中横梁预制时在吊点位的翼缘部位预留限位槽口，尺寸为10×10cm;同时在离腹板底30cm处设1个Ф60mm预留孔，吊装时穿入钢棒限制千斤绳外移，起双保险作用。

(2)卸车装船。受场地限制，运梁车只能通过地面辅道倒车靠近岸边，与河道大致垂直。当挂车车轮离驳岸约5m时(进入150t浮吊的作业半径)，150t浮吊就位起吊，使梁底离开挂车约30cm后，通过浮吊牵引运梁车同步、缓慢向河中移动;直至车头离驳岸约10m时(进入200t浮吊的作业半径)，200t浮吊就位进行两台同时抬吊作业，并装入驳船。浮吊作业时，吊臂仰角保持在55°左右，安全系数均达 1．4以上。图4为中横梁卸车装船示意图。

图4 中横梁卸车装船示意图

(3)安装就位。中横梁装入驳船后，150t浮吊先移动至S26高架与新建桥梁之间，然后牵引运梁驳船至待安装位置下方，最后200t浮吊就位进行抬吊安装。中横梁吊装由两侧往跨中间隔、对称逐根进行。图5为中横梁安装示意图。

图5 中横梁安装示意图

4 施工控制及计算

4．1 施工控制措施

在荷载作用下，如何平衡拱肋的水平推力，使拱脚位移和结构内力控制在预期值以内，是中横梁吊装施工的关键所在。施工过程中，主要通过以下两个措施:(1)在端横梁顶部设置2组纵向临时水平钢束，每组钢束由4根光面钢铰线成品索(PEJ15H-22D)组成，在中横梁吊装期间分批次张拉;(2)在各个拱脚正下方设置临时水平抗推装置，由25mmQ345D钢板及若干高强锚栓组成，在拱脚现浇时预埋。水平抗推装置和墩柱间设一块2cm厚的橡胶块，以保护墩柱砼。

4．2 施工控制计算

(1)临时钢束索力及拱脚位移计算。兼顾施工方便及有效控制的原则，采用桥梁专用软件对施工过程进行分析，拟定临时钢束分三个阶段张拉:第一阶段:拱肋吊装完成后，安装临时钢束，对每根钢束进行初张拉，张拉值均为300KN;第二阶段:拱肋砼达到设计强度要求后，张拉其中的2根钢束，张拉力为1800KN;第三阶段:中横梁吊装完成一半后，张拉剩余2根钢束，张拉力为1800KN。按以上步骤张拉，通过计算比较，临时钢束的最大索力及拱脚位移均发生在纵梁后浇段砼浇筑完成时。此时索力为2060．5KN，其最大应力为674Mpa，远小于其强度标准值1860Mpa;拱脚向活动支座一端位移12mm，施工时以此值作为位移预警值。

(2)临时水平抗推装置计算。在各个阶段施工过程中，临时水平抗推装置将产生不同的水平反力，计算结果见表1。

表1 临时水平抗推装置反力计算结果(kN)

由表1知，最大反力仍发生在纵梁后浇段的砼浇筑阶段，其结果为3263KN，根据此值采用简化方法计算临时水平抗推装置与梁底结合面的应力为142Mpa＜295Mpa，满足要求。

5 结束语

本工程主桥中横梁于2014年11月底吊装完成，每根中横梁从浮吊驳船就位、卸车装船、吊装完成及浮吊驳船进入停泊区等操作过程，总时间均在4h左右;施工期间拱脚最大位移为10mm，未超过计算预警值;临时水平抗推构件未发生变形。通过施工实践，验证了在有限条件下进行重大预制构件的浮吊安装及控制措施是可行的，可为其它类似工程提供参考。

［1］JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范［S］．

［2］GB 50936-2014钢管混凝土结构技术规范［S］．

［3］周水兴，何兆益，邹毅松．路桥施工计算手册［M］．北京:人民交通出版社，2001．

［4］蒋建武，朱冠华．系杆拱桥中横梁预制吊装施工新技术［J］．公路工程，2011(06)．