钢桁梁悬索桥平联安装吊架系统设计及应用

庄 开 伟

(四川公路桥梁建设集团有限公司，四川 成都 610000)

钢桁梁悬索桥平联安装吊架系统设计及应用

庄 开 伟

(四川公路桥梁建设集团有限公司，四川 成都 610000)

钢桁梁悬索桥上平联及桥面板安装常规施工缺乏操作平台，难于设置安全保护措施，给节段连接施工带来相当大的难度及安全隐患。葫芦口大桥钢桁梁施工首次自行设计并使用平联安装吊架，保证了施工安全的同时，节约了工期。该系统体现出较高的适用性，具有在同类桥梁施工中推广意义。

桥梁工程；悬索桥；钢桁梁；平联安装吊架

0工程背景

悬索桥加劲梁可以分为钢箱梁、钢桁架梁、预应力混凝土加劲梁。大跨径悬索桥一般采用钢箱梁或者钢桁梁架两种形式[1]。

金沙江葫芦口大桥为白鹤滩水电站蓄水前连接地方道路与水电站进场专用道路主要通道，电站建设所需的外来物资都需从此经过；蓄水后其为连接川滇两省的永久道路。葫芦口大桥主跨656 m，加劲梁采用钢桁架加劲梁形式。钢桁架梁一般采用预制杆件现场拼装成节段，然后吊装就位后合拢成为整体加劲梁[2]。吊装节段由主桁架，横梁，上下平联，钢纵梁等几部分组成[3]，如图1。

钢桁架式加劲梁分节段吊装到位后，节段通过吊索、索夹与主缆连接[4]。节段间的连接就需要作业人员通过连接板和高强螺栓实现，节段吊装按照从中间向两岸顺序对称进行。在全部节段没有吊装完成期间，节段间暂时性使用连接板和50 cm销栓进行铰接，待全部节段吊装完毕条件达到后使用高强螺栓刚结[5]。

图1钢桁梁标准节段Fig.1Standard section of steel truss girder

1施工要点

当全部节段吊装完成后，需要进行一项相当重要，但是安全风险大的工作项目，就是节段间平联安装[6]，如图2。

图2未进行平联安装的节段Fig.2Sections without flat coupling installation

节段间平联安装作为高空作业，受空间限制，可使用的施工机械相当有限。因此常规施工主要采用人工施工方法安装[7]。上平联杆件较长，单根重量达到0.8 t，平联框架中心部位有连接板，连接板重量有0.11 t，杆(板)件的尺寸及重量给人工作业造成了相当大的困难。以往的悬索桥施工在上平联安装作业环节中，效率低，耗时长，安全风险大给施工管理及工期带来了很大压力[8]。

由于葫芦口大桥工期要求紧，采用常规施工方法达不到工期要求，在优先使用自有材料条件下，笔者提出设计并加工制作钢桁梁上平联安装吊架系统的构想[9]。为方便安装上平联以及考虑到后续桥面板落位工序的使用，上平联安装吊架系统必须具备以下功能及要求：① 方便作业人员走动；② 具有小型化起重、吊运功能；③ 作业人员安全保障功能；④ 施工效率大于常规施工方法。

基于吊架功能要求，拟采用型钢结构以及电动葫芦组成平联安装吊架系统。

2上平联安装吊架设计及计算

平联安装吊架系统初步设计验算如图3。

图3吊架结构Fig.3Flat coupling installation system structure

图3中：系统主要由钢结构支架及电机行走轨道组成。支架主要由Φ426×5 mm钢管立柱，2I56b工字钢横梁，H200×200型钢平联，14b槽钢竖斜联构成；行走轨道由I45b工字钢构成。行走轨道工字钢上安装MD1-5型电动葫芦，通过接线连接电源，形成整个钢桁梁平联安装吊架系统[10]。吊架系统直接放置于加劲梁横梁上弦顶面。吊架主要承受架体自重、平联及拼接板重量、风荷载、机械荷载、人荷载等，对吊架进行有限元软件应力模拟分析，结果如图4。

图4吊架应力和位移Fig.4Flat coupling installation system stress and displacement

通过验算，平联安装吊架受力及位移特性满足使用要求及规范规定，整个吊架设计可行。

项目部及经验丰富的协作队伍管理人员进行讨论后对初步设计进行了优化改进：由于上平联及斜联影响电动葫芦，因此去除吊架上顶面平面连接系；截短轨道梁至上横梁位置，减小轨道梁间距，改横梁底面焊接为横梁顶面与轨道梁焊接。形成最终的平联安装吊架系统方案[11]。最终吊架形式如图5。

图5吊架整体Fig.5Flat coupling installation system

3吊架施工作业

3.1上平联安装(图6)

吊架辅助下的节段间上平联安装施工流程为：吊架就位→上平联杆件移动就位→安装连接板→高栓施工→吊架移位。

具体施工步骤如下：首先，吊架在桥墩处，拼装焊接完成后，由缆索吊系统吊至第一处平联安装位置(第1节段与第2节段间)。吊架到达指定位置后，采用链子葫芦将吊架下横梁与钢桁加劲梁横梁进行连接，使其稳固，然后松脱吊架与缆索吊系统连接。然后进行上平联安装，在吊架系统的下平联顶面横桥向放置人行走道(采用葫芦口大桥检修走道临时使用)作为施工人员施工平台。使用钢绳连接电动葫芦和上平联杆件(吊装节段时已临时固定于吊装节段间)，作业人员操作吊架轨道梁上电动葫芦移动杆件使其到达指定位置。上平联杆件就位后，人工进行上平联连接板安装及高栓施工。第1、2节段间上平联安装完成后，连接吊架与缆索吊系统，然后松开吊架与横梁连接的链子葫芦，利用缆索吊系统把吊架移动至2、3节段间上平联安装位置进行下一个施工循环。

吊架横向宽度小于猫道间净宽度，也小于桁梁宽度，利用缆索吊系统，吊架可不受影响的在桁梁上部和两主缆间纵向移动，到达指定安装位置。

采用安装吊架进行施工后，上平联安装效率得到了有效提升。整体36段上平联安装时间缩短到至20 d。在工期缩短的同时，高空作业人员的安全也得到了一定程度的保证。

图6安装上平联Fig.6Flat coupling installation

3.2桥面板安装(图7)

进行完上平联安装及钢桁架上弦杆刚结工作后，下一步进行的工序为钢纵梁安装，再下一步进行的工序就是桥面板安装(桥面板采用预制混凝土“π”形板)。这个工序施工中，平联安装吊架系统也起到了相当大的作用。

与上平联安装施工基本类似，桥面板的起吊及落位均可使用改制后的平联安装吊架系统(去除吊架立柱间下部横向连接，避免影响桥面板移动)。基本施工流程为：吊架就位→桥面板移动落位→吊架移位。具体施工步骤为：首先利用缆索吊系统将吊架移动至指定位置，然后进行吊架与钢纵梁临时固定，固定好吊架后，松开吊架与缆索吊连接，操作人员利用吊架上的电动葫芦和钢束移动预制桥面板至纵梁上安装位置，桥面板安装好后，松开吊架临时固定，通过缆索吊系统将吊架移动至下一个桥面板安装位置。

图7桥面板精准就位Fig.7Precast slab in position

4结语

新型钢桁梁平联安装吊架系统的设计及应用，给葫芦口大桥上平联安装及桥面板安装提供了相当大的便利。不仅节约了成本及工期，同时给高空作业人员提供了一个相对安全可靠的施工平台。此种结构措施可以推广应用到以后的钢桁梁悬索桥施工中，或者作为参考指导后续悬索桥施工。

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(责任编辑：刘韬)

Design and Application of Flat Coupling Installation System Used in the Suspension Bridge with Steel Truss Girder

ZHUANG Kaiwei

(Sichuan Road & Bridge (Group) Co. Ltd., Chengdu 610000, Sichuan, P. R. China)

In the flat coupling and precast slab installation of steel truss girder suspension bridge, the regular construction lacks appropriate service platform; therefore, it is hard and dangerous for the construction of section connection because the safety protection measures are hard to set up. In the construction of steel truss girder of Hulukou Bridge, the flat coupling installation system was firstly designed and applied. The proposed system ensures the construction safety and saves the construction time, which has high applicability and promotion significance in the construction of similar bridges.

bridge engineering; suspension bridge; steel truss girder; flat coupling installation system

U445.469

A

1674-0696(2017)10-015-04

2016-05-17；

2016-11-18

庄开伟(1975—)，男，四川阆中人，工程师，主要从事桥梁吊装施工及管理方面的工作。E-mail：23222358@qq.com。

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.10.03