桥面吊机设计与施工工艺探讨

王兴阔 王化劼 王殿学

【摘 要】随着我国桥梁建设的高速发展，桥面吊机作为大型跨江、跨河钢桥架设的关键设备，得得了越来越普遍的应用[1]，本文以平阴黄河大桥QMDJ150悬臂式桥面吊机为研究对象，结合实际工作经验对其主体结构形式及现场施工工艺进行分析和探讨，为同类工程的施工提供参考。

【关键词】桥面吊机；主体结构；施工工艺；探讨

一、工程概况

青兰线黄河公路大桥主桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨径布置为180+430+180m，钢主梁由顶板、底板、横隔板及挑梁通过焊接形成钢构架，其上架设预制桥面板，现浇混凝土湿接缝，与钢梁顶板上的剪力钉形成整体，组成钢—混组合箱型梁，箱梁采用单箱三室断面，全宽35.5m，悬臂长4.75m，截面中心梁高4.0m。

全桥钢梁总长789.0m，为方便制造和运输，全桥共划分了101个梁段，分为近塔区梁段（A、B梁段）、标准梁段（C梁段）、共用墩梁段（D～H梁段）和中跨跨中段（I梁段），各梁段之间采用工地现场焊接形成整体。其中标准梁段重量为101.72t，最大吊装重量为跨中I梁段134.80t。

二、设计方案

（一）设计要求

针对平阴黄河大桥的桥梁特点和性能要求，桥面吊机应满足以下设计要求：

1）起吊重量根据跨中合拢段I段确定为134.8t；

2）平阴黄河大桥为双塔单索面斜拉桥，为防止吊机纵移施工与斜拉索干涉，吊机横连设计为可拆卸式丝杆连接；

3）吊机前支点和后锚点位置需要纵向支撑在钢箱梁横隔板上，位置按钢箱梁的设计确定；

4）吊具需要满足将箱梁整体旋转90°后提升；

5）吊架需满足不同长度和重心的标准段及合拢段箱梁提升；

6）吊机需满足提升过程中纵向位置可调；

7）吊机控制系统需精确控制调位精度；

8）吊机结构自重尽可能轻巧；

9）吊机结构强度和稳定性需满足规范要求安全系数和抗倾覆稳定性系数大于1.5。

（二）组成概述

如下图所示，桥面吊机主要由主桁系统、提升系统、行走系统三部分组成。其中主桁系统为菱形桁架结构；提升系统包括卷扬机、回转吊具、吊架和箱梁纵、横向调整机构；行走系统包括行走轨道、反压机构、顶推机构。

（三）构件介绍

1.主桁系统

主桁系统由桁架、横梁联系杆、滑座、斜撑杆和后锚组成。其中单片主桁架杆件之间通过销轴和高强螺栓连接成整体；两片主桁架之间通过联系杆连接，整机纵移过程中可快速拆卸；底部滑座安装在行走轨道上；斜撑杆底部与钢箱梁锚固在一起用于提高桁架整体稳定性；后锚通过销轴与钢箱梁上的耳板连接在一起用于提供提升工况的后支点反力。

2.提升系统

提升系统由卷扬机、回转吊具、吊架及液压系统组成。其中卷扬机型号为JM10t，钢丝绳型号为6×37+1-26，具体选型计算过程见桥面吊机计算报告；回转吊具为机械式自动旋转，该装置由两台变频电机共同作用，双重启动、制动，能够可靠、稳定的完成重载在空中360°旋转，本桥只需完成梁段的±90°转向，从而完成梁段的对位及满足桥梁线性要求；吊架为焊接钢箱梁结构；液压油缸用于纵向调节钢箱梁位置，保证提升过程钢箱梁具有足够的安装间隙，液压油缸使钢箱梁重心始终位于回转吊具正下方，保证提升过程的稳定性。

3.行走系统

行走系统由行走轨道、剪力钉垫块、反压机构和纵移油缸组成。其中行走轨道为焊接箱型结构，其上表面焊接3mm不锈钢板，轨道纵向分两节，每节长约8m，两节中间通过销轴连接；钢箱梁上焊接轨道锚固耳板，通过锚固销轴将轨道锚固在钢箱梁上；剪力钉垫块为π形结构用于支撑行走轨道，防止行走轨道破坏钢箱梁表面剪力钉；反压机构反扣在行走轨道上翼缘板外侧，防止整机行走过程中向前倾覆；纵移油缸与滑座通过销轴连接用于提供整机纵移的推动力。

三、施工方案

步骤一：运梁平车将塔区0～1#梁段从梁场运至桥位下，采用履带吊安钢箱梁；

步骤二：在已吊装钢箱梁上安装轨道——桥面吊机在地面拼装好后利用履带吊整体提升至施工位置并进行提升施工前调试；

步骤三：桥面吊机调试完毕后吊装2#梁段；

步骤四：2#梁段吊装就位后，解除吊架钢丝绳，向前移动滑梁让开空间后张拉2#梁段斜拉索；

步骤五：顶升中支点千斤顶，在前方通过销轴接长轨道，并通过锚固销轴对轨道进行锚固；

步骤六：收缩中支点千斤顶并解除后锚点销轴，整机开始纵移，此时后悬挂点通过反压轮反扣轨道（纵移过程中需拆除与斜拉索冲突的横向联系杆，为保证吊机整体稳定性，联系杆不与斜拉索干涉后应及时安装）；

步骤七：吊机纵移就位后安装后锚机构，准备提升3#梁段；

步骤八：3#梁段提升就位后，张拉斜拉索，重复步骤三～六依次吊装剩余节段（中跨钢箱梁需通过吊具将钢箱梁旋转90度后安装就位）；

步骤九：进行中跨合拢，如图所示吊架底部横梁安装在外侧法兰上，顶部卷扬机随滑梁移动到合适位置后下放吊架提升箱梁合拢段。

步骤十：跨中合拢段安装完毕后在桥面拆除桥面吊机。

四、结束语

随着我国大型基础设置建设工程的不断增多，大型公路和铁路桥梁的设计和建设水平迅猛提升，桥面吊机设计及施工工艺具备了广阔的应用前景[2]，是一种全新的值得推广的施工工艺，本项目的工程实践及成果具有重要的参考价值。

【参考文献】

[1]梁磊磊.橋面吊机设计与施工[J].《公路交通科技（应用技术版）》，2018（06）

[2]柳鑫星，贾兵团，周林，高权.之江大桥桥面吊机设计[J].《公路》，2014（06）