重庆东水门长江大桥2号墩起始节段钢桁梁架设方案

李明欢

(中铁大桥局集团第八工程有限公司， 重庆　400020)



重庆东水门长江大桥2号墩起始节段钢桁梁架设方案

李明欢

(中铁大桥局集团第八工程有限公司， 重庆400020)

摘要：以重庆东水门长江大桥为例，介绍2号墩墩顶起始节段的钢桁梁架设方案、关键施工技术及施工控制要点，供同类桥梁施工参考。

关键词：斜拉桥；起始节段；钢桁梁架设；施工方案

1工程概况

重庆东水门长江大桥主桥为3跨双塔单索面斜拉钢桁梁公轨两用桥，其下层为双线轨道交通，上层为双向4车道汽车交通。主桥桥跨布置为222.5 m+445 m+190.5 m=858 m，共55个节间，桁宽15 m，上桥面全宽24.0～39.2 m[1]。除渝中区侧边跨由于上层公路线形与下层轨道线形不平行，桁梁设置为变高度外，其他主桁采用等高度三角形桁式；除索塔处节间长度为14.5 m外，其余等节间布置，节间长度16 m。单个标准节间主要由上弦杆、下弦杆、腹杆、中纵梁及上、下层桥面板组成。主桁杆件为焊接箱形截面，采用整体节点，上、下层桥面采用正交异性钢桥面板[2]。单个构件最大安装吊重67 t。东水门长江大桥主桥桥型布置如图1所示。

图1　东水门长江大桥主桥桥型布置示意

2起始段架设难点

2号墩起始段钢梁位于墩顶区，共5个梁段，主要由N41、N45节间下弦杆、腹杆及下层桥面板和N42～N44节间组成，其中钢梁N43节间上弦杆下方50 cm有1道横系梁。2号墩起始段钢梁布置如图2所示。

图2　2号墩起始节间钢梁

起始段钢梁架设主要存在以下难点。

1) 2号墩桥位处可直接利用场地几乎为零，墩侧为重庆市渝中区，靠近解放碑商务区，无场地可租用，钢梁预拼场地的选择成为关键。

2) 东水门长江大桥处于朝天门港区，航运繁忙，其起始段钢梁若采用大型浮吊起吊则安全性不能保障，且浮吊占位受长江水位影响较大。

3) 横系梁的设置致使初始阶段渝中区侧钢梁不能采用整体方式滑移。

3起始节段钢梁架设方案

3.1总体方案

起始节段的钢梁采用在墩旁托架上散拼安装[3-5]，起重设备为WD120桅杆吊及架梁吊机。考虑到施工场地租赁及钢梁运输周转成本较高，且2号墩侧无场地可利用，故在1号墩下游侧布置5 828 m2(124 m×47 m)钢平台预拼场，其用于预拼全桥钢梁；钢梁预拼好后，用驳船将其运至2号墩下游江边，并用桅杆吊将其提升至墩旁托架上；用下游侧桅杆吊先在墩旁托架上拼装N45节段下弦杆及下层桥面板，然后多次滑移拼装N44及N43节段下弦杆及下层桥面板、N43节段南岸侧腹杆及上弦杆、N42节段、N41节段下弦杆和下层桥面板及腹杆；待以上节段滑移拼装至设计位置后安装渝中区侧桥面吊机，并用桥面吊机拼装N43、N44、N45节段剩余杆件。这就是起始段钢梁“桅杆吊散拼+滑移+架梁吊机散拼”架设方案。

3.2施工流程

东水门长江大桥2号墩起始节段钢梁架设具体步骤如下。

1) 利用桅杆吊在2号墩南岸区侧墩旁托架上拼装N45节段下弦杆、下层桥面板，并将拼好的钢梁整体向渝中区侧滑移(未滑移至设计位置)，留出拼装N44节段的空间。

2) 用桅杆吊在墩旁托架上拼装N44节段下弦杆、下层桥面板，将N43节段上弦杆、渝中区侧腹杆放在N44节段下层桥面板上，并将拼好的钢梁整体向渝中区侧滑移(未滑移至设计位置)。

3) 用桅杆吊在墩旁托架上拼装N43节段下弦杆、下层桥面板，并将拼好的钢梁整体向渝中区侧滑移(未滑移至设计位置)。

4) 用桅杆吊在墩旁托架上拼装N42节段下弦杆、下层桥面板，并将拼好的钢梁整体向渝中区侧滑移(未滑移至设计位置)。

5) 用桅杆吊在墩旁托架上拼装N43节段南岸区侧腹杆、N42节段渝中区侧腹杆、N43节段南岸区侧1节上弦杆、中纵梁、上层桥面板，并将拼好的钢梁整体向渝中区侧滑移(滑移到设计位置)。

6) 用桅杆吊拼装N42节段上弦杆、腹杆、中纵梁、上层桥面板，N41节段下弦杆、腹杆、下层桥面板(此时N41节段悬臂伸出墩旁托架，N42节段上层桥面板已经施工完成，N42节段上有空间安装桥面架梁吊机)。

7) 用桅杆吊拼装渝中区侧桥面架梁吊机，用架梁吊机依次拼装N43节段腹杆、剩余上弦杆、中纵梁、上层桥面板，N44节段腹杆、上弦杆、中纵梁、上层桥面板，N45节段腹杆。

8) 渝中区侧架梁吊机前移，拼装南岸区侧桥面架梁吊机，进行标准节段钢梁拼装。

在钢梁双悬臂架设前，2号墩支座纵向临时固结，将钢梁和支座调整到位、连接，并将支座和垫石固结，以利用支座承受纵向水平力和横桥向水平风力。

3.3起重设备选择及布置

钢梁架设施工的主要起重设备为WD120桅杆吊和70 t全回转架梁吊机。

3.3.1桅杆吊

WD120桅杆吊主要用于2号墩钢梁起始段吊装、架梁吊机安装、起始段之后钢梁起吊上桥。2号墩位于桥址处长江北岸，因受塔身位置及从运输驳船上吊梁的影响，该吊机施工作业范围为塔身以南。桅杆吊臂长55 m(回转角度±95°)，最大起重量为80 t。 因桥面距地面较高，且考虑到吊机的起吊高度，吊机支架采用N型万能杆件拼装。支架高40 m，支架支腿下方基础采用直径1.5 m钻孔灌注桩，支架顶设置箱型分配梁以分配吊机底座荷载。WD120桅杆吊工作性能参数及结构布置分别如图3、图4所示。

图3　WD120桅杆吊起重曲线及吊高曲线

3.3.2架梁吊机

受2号墩横系梁及桅杆吊吊装范围的影响，在南岸区侧采用桅杆吊拼装好架梁吊机，其负责渝中区侧起始节段钢梁吊装及后续所有杆件的悬臂拼装。吊机自重220 t，额定吊重70 t，最大吊高135 m，可360°全回转，完全满足东水门长江大桥钢梁架设所需参数要求(最大起重力矩1 500 tm，最大控制工况吊距24 m时吊重62 t，最大吊重67 t，吊距9.7～25 m)。架梁吊机与上弦杆的预焊耳板通过销轴连接。

3.4墩旁托架系统

3.4.1托架结构

2号墩墩旁托架作为墩顶节间钢梁架设的拼装平台及纵横移调整的工作平台，也是第一对斜拉索挂设前钢梁重量的支撑结构[6-7]。其在钢梁架设到达0号桥台、3号墩前托架不拆除，继续支撑钢梁。

图4　WD120桅杆吊结构布置

墩旁托架由立柱、承重钢箱梁(滑道梁)、垫梁(滑座)及三向位移调整装置等组成。按照钢桁梁的位置关系，墩旁托架沿横桥向中轴线对称布置在2号墩两侧，其总宽15.0 m，总长36 m，长度能满足安装N42～N44共3个节间钢梁下弦杆的要求。单个墩墩旁托架共4组立柱，每组立柱为8根热轧宽翼缘工字钢(HW414 mm×405 mm)组成的格构式构件。格构式构件共有4个分肢，分肢之间采用万能杆件作为缀条连接；每个分肢为2根HW414 mm×405 mm工字钢，工字钢之间采用缀板连接。单组立柱横截面如图5所示。

图5　墩旁托架单组立柱横截面

2号墩单侧2组立柱之间采用钢管(Φ630 mm×8 mm)连接，纵桥向和墩身之间采用钢管(Φ325 mm×8 mm)连接。墩身两侧立柱顶均设置箱型滑道梁，Q345B材质，梁高1.5 m。采用32根直径32 mm PSB930精轧螺纹钢筋将两侧滑道梁进行对拉，以使南北2个托架形成整体受力体系，并进行预张拉，单根预拉力为25 t。钢梁下弦杆放在滑道梁上，滑道梁与托架上端采用铰接，托架下端与承台采用焊接。

3.4.2托架安装

墩旁托架采用现有塔吊和桅杆吊进行拼装。托架立柱根据吊重能力采用8 m整节段(吊重22 t)吊装。内外侧立柱拼装到一定高度后，安装相应位置的联接系；联接系安装完成后，再依次完成墩旁托架其他节段立柱的拼装；拼装完成后，将单根滑道梁组装成整体(自重14 t)，并将其用桅杆吊安装至托架上；最后安装滑座、纵移装置等，至此完成墩旁托架的拼装。墩旁托架拼装完成后，对墩两侧托架进行对顶预张拉，并对精轧螺纹钢筋采取包裹等绝缘措施进行保护，以保证整个结构受力安全。

托架作为无索区钢梁架设的支撑受力结构，需严格控制其施工质量。施工过程中需分阶段复查重要受力部位状况，并对托架立柱进行应力监测。

3.5钢梁架设及滑移控制要点

3.5.1钢梁架设控制要点

钢梁杆件大多数是超大、超长、超重杆件，为确保其起吊安全和方便架设对位，须设计专用的吊具和吊点[8]，如弦杆、腹杆、中纵梁吊具，桥面板焊接吊点，且采取措施以方便对位和防止吊点打滑。拼装脚手架应事先挂于节点旁，并随同杆件起吊。

钢梁主桁拼装时，各联结点均需设置作业平台，同时须为施工人员提供安全防护通道。各作业平台及防护栏杆应便于拆装，绝不允许在钢梁杆件的任何部位(除设计图规定的焊接栓钉外)进行电焊或打火。

杆件拼装时，为保证拼装线形，主桁杆件需先按孔眼总数的50%打入冲钉定位，并拧足孔眼总数35%的高强度螺栓，其他杆件打入30%冲钉和拧足30%的高强度螺栓，并作一般拧紧后可松钩。松钩后立即补足剩余孔眼的高强度螺栓，并作一般拧紧。然后将冲钉换成高强度螺栓，并作一般拧紧。1次卸下的冲钉数量最多不超过冲钉总数的20%。将全部冲钉换成高强度螺栓后，按工艺要求进行初拧和终拧；终拧后的螺栓检查合格后，用相应油漆作标志。螺栓施拧应从栓群中心向四周进行，以利板束压平及减少螺栓之间的相互影响，且终拧后的螺栓用相应油漆作标记。另外，冲钉应经常检查，发现因磨耗偏小者应及时更换，以保证冲钉受力。

钢梁架设测量和监控应及时、准确，每架设1个节间，就需测量1次钢梁中线、各节点高程、斜拉索索力、钢梁主要杆件应力及主塔变位，以判断钢梁安装质量，进行下一步操作[9]。

3.5.2钢梁滑移控制要点

托架滑道梁上布置了反力座、滑座、垫梁及纵移千斤顶、竖向千斤顶，钢梁纵向滑移通过在滑座和反力座之间穿设钢绞线，利用纵移千斤顶张拉钢绞线来实现。滑座为钢梁纵向滑移和竖向支撑装置，垫梁为钢梁与滑道梁之间的承重结构，竖向千斤顶为墩顶5个节间钢梁起顶装置，其中滑座和垫梁顶布置钢梁横移千斤顶也是钢梁的横向微调装置。

在滑座和滑道梁之间设置不锈钢板和MGE滑块，形成纵滑移面。滑座、垫梁和钢梁间增设石棉以增大摩擦。竖向千斤顶、垫梁须准确支撑在钢梁、滑道梁支撑传力处，并通过安装钢垫板来增加传力可靠性。钢梁滑移过程中，滑座需得到相对限位保护，不滑动时应将其进行固定。

钢梁滑移过程中，应分阶段计算其滑移各工况下托架的受力，以确保托架安全。同时，拼装过程中，由于钢桁梁自身不平衡，故需计算起始节段钢桁梁整体抗倾覆性。

4结束语

重庆东水门长江大桥2号墩起始节段钢桁梁采用“桅杆吊散拼+滑移+架梁吊机散拼”的施工方案架设。该方案避开了横系梁对起始节段钢梁架设的影响，有效解决了钢桁梁单侧起吊、单件散拼的难题，大大节约了施工成本，使施工安全及质量得到保证。

参 考 文 献

[1]马振栋，赖亚平. 重庆两江大桥钢桁梁标准化设计的研究与实践[J].钢结构，2015(6)：22-26.

[2]王卫红. 重庆东水门长江大桥钢桁梁关键制作技术[J].钢结构，2014(3)：72-75.

[3]赵鲲鹏，潘胜平.厦漳跨海大桥北汊斜拉桥墩顶区钢箱梁架设方案[J].桥梁建设，2012(5)：109-113.

[4]张红心.武汉天兴洲公铁两用长江大桥3号主塔墩墩顶4节间钢桁梁拖拉架设施工[J].桥梁建设，2008(3)：5-7.

[5]张宇宁.大跨度钢桁斜拉桥钢梁架设方案优化[J].科技情报开发与经济，2011(19)：212-214.

[6]秦顺全.武汉天兴洲公铁两用长江大桥关键技术研究[M].北京：人民交通出版社，2009.

[7]胡汉舟，刘自明，秦顺全，等.武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉桥技术总结[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[8]邓永锋.大跨度斜拉桥斜主桁钢桁梁架设及施工控制措施研究[D].长沙：中南大学，2013.

[9]冯海舟.大跨度钢桁梁斜拉桥施工监控研究[D].武汉：湖北工业大学，2013.

Erection Scheme of Steel Truss Beams at Initial Segment of Pier No.2 of Chongqing Dongshuimen Yangtze River Bridge

LI Minghuan

Abstract:With Chongqing Dongshuimen Yangtze River Bridge as an example, this paper introduces the erection scheme, key construction techniques and construction control main points of steel truss beams at initial segment of pier No.2 top to provide a reference for construction of similar bridges.

Keywords:cable-stayed bridge; initial segment; erection of steel truss beams; construction scheme

文章编号：1009-6477(2016)01-0074-05

中图分类号：U445.4

文献标识码：B

作者简介：李明欢(1983-)，男，湖北省随州市人，本科，工程师。

收稿日期：2015-11-06

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.01.017