桥面吊机在斜拉桥中的施工与应用

张 星

中铁一局集团第四工程有限公司 陕西 咸阳 712000

引言

一些大桥的主桥应用了双塔平行双索面，上部结构为钢混叠合梁，对这类桥梁进行施工时应根据钢结构桥梁承载情况使用桥面吊机。施工前需要对桥面吊机进行载荷设计，提高载荷设计值，在编制《跨南水北调桥钢箱梁架设专项施工方案》的同时结合现场实际情况明确钢箱梁架设方案，确保各项施工步骤顺利开展。

1 工程概况

西四环（大河路-南四环）位于郑州市西部，全长21.6km。规划四环红线宽80m，两侧各控制50m绿化带，标准段总控制宽度为180m。本项目是郑州市四环线及大河路快速化工程-西四环段第一标段，起止桩号（K72+320-K73+996，K74+096-K78+375）。南起西四环光明路口向南300m，北至西四环晨星路口向北160m，全长5.95km。整个路段中有一座独塔双索面斜拉桥，桥梁总长300m，宽49.16m，主梁为钢箱梁，桥塔为混凝土结构，塔高88.485m，中心线位置梁高3.5m。该独塔双索面斜拉桥位于西四环的正上方，上部结构为预应力混凝土箱梁。

2 施工总体方案

上跨南水北调原有桥梁跨径108m，采用悬拼桥面吊装钢箱梁共计11个节段（S3-S13)，总长127.8m、总重3730t，钢箱梁提前在西侧加工场地内加工成形；待主塔施工至拉索区，第一根索具备挂索张拉条件后，利用4组可调节运梁车横移至主线对应线性内，然后沿桥梁纵向移至指定位置，通过2台185t桥面吊机垂直提升，精调，临时固定，环向焊接，挂索初步张拉。梁段安装是桥梁桥面安装的首要步骤。S3梁段长12m，重332.7t，将桥面吊机移到吊装位置，应用专门的吊具将梁段吊装到位，栓焊后张拉斜拉索，将吊机前移。除了S3梁段，还有S4-S12标准梁段需要安装，长度和S3梁段相同，也需要应用桥面吊机完成吊装与栓焊。S13梁段安装需要将梁段在原位提前安装完成，等S12梁段的斜拉索张拉后，前移桥面吊机，再经过48小时的测量，找出最佳合拢时间和长度，合拢焊接后，将临时固结结构拆除即可。图1 为工程平面布置图。

图1 工程平面布置图

在钢箱梁制造及运输环节，应按照主梁假设施工方案需求，结合钢梁结构特点，考虑钢箱梁制作和运输等方面的影响因素，科学编制制造方案和运输方案。具体如下：（1）桥梁南侧钢箱梁单元板提前在武汉双柳基地加工成型，采用汽车运输的方式将材料运输到节段胎架总成场地准备节段拼装。应用液压自平衡运输车将节段运输到起点位置。与南侧钢箱梁相比，北侧钢箱梁的单元板加工后直接以陆地运输的方式运输到施工现场准备节段拼装。（2）钢箱梁运输路线主要包含两部分。一部分为单元件从加工基地运输到节段总成场地；另一部分为将成型的阶段从胎架总成场地运输到起点位置。（3）按照工程施工进度与种类进行钢箱梁材料的包装，需等待材料涂层干燥后再安装。装车后应在材料下部放置枕木和垫木，垫木放在结构交叉位置，单元件最多可叠放4层，防止其在运输时受到损坏而变形。

3 桥面吊机在斜拉桥中的施工方法与步骤

3.1 塔梁临时固定施工

采用悬臂拼装施工方法对该半漂浮体系下的斜拉桥进行塔梁临时固定施工。建模计算后发现钢箱梁可能拥有纵向水平推力，拉索钢箱梁时应在第一根斜拉索前对主梁结构与索塔做临时固定，这样做可以为塔梁做临时约束。应用横向抗风制作进行塔梁临时固结的横向设计，以此满足塔梁临时固结状态；应用阻尼器与主塔下横梁相结合的方式对塔梁进行纵向设计，为塔梁固结设置限位钢挡块。等到整个桥梁建成后再拆除临时塔梁固结结构，拆除后续安装阻尼器。

3.2 桥面吊机安装

对于桥面吊机的安装施工，施工技术要点如下：（1）桥面吊机组拼与安装。在工厂内预拼装，在施工现场正式安装，桥面吊机预拼装后续在工厂内重新涂装杆件，按照杆件编号将其运输到施工现场。

（2）桥面吊机行走。在液压系统的驱动作用下，起重机整机走行为步履式走行，运行速度为每分钟0.5m，通过油缸顶推换步达到自动走行的效果。底盘下部设置两条纵向轨道，使桥面吊机两侧走行能够同步进行。准备走行时，将天车移动到距离立柱的7.5m处，对后锚固与抗风装置予以解除，同步顶升前、后顶升油缸将吊机顶起50mm，将前机械顶支承在桥面上，让轨道梁悬空。应用液压油缸将轨道梁前推5m左右的距离，这时轨道可以在滑靴下悬挂，和钢箱梁不产生接触，轨道表面也不产生荷载。将前支座机械顶支撑解除，使前后顶升油缸同步落顶，在顶推油缸的作用下，将架梁起重机的主机架顶向前推进5m左右。重复以上操作使起重机向前走行，将主机架移至预设位置，顶起主机架，安装机械顶，使顶升油缸收缩，机械顶承力后安装锚固系统。完成以上步骤后，将吊具调整到下一处梁段的吊装位置，重复上一梁段的吊装作业。

（3）吊装作业完成后需要对桥面吊机进行一次试吊，查看吊机技术性能，对其进行荷载试验。试验前应做好相关准备工作，保证金属构件的安装与拼装正确，符合图纸设计要求，检查金属构件连接是否牢固，保障焊接质量，拧紧螺栓。要求滑动机构不能有卡滞情况，对制动器松紧度进行调整，检查钢丝绳死头的固定情况，钢丝绳应在卷扬机和滑轮中正确穿绕。查看润滑系统是否畅通，在润滑点处添加润滑油。

3.3 钢箱梁标准梁段安装

钢箱梁标准阶段的长和宽分别为12m和49.16m，应用桥面吊机为10个标准梁段与1个边跨合拢梁段进行吊装。

在安装钢箱梁标准梁段时，需等待桥面吊机安装并调试完成后，对标准梁段进行悬拼施工。根据运输环境，对桥梁承载能力展开分析，运梁车运输道路纵坡最大为2%，要求运输前对运输道路进行换填砖渣硬化钢筋网混凝土承载力不小于500KPa，再对截水沟与防护网予以保护，应用长度为80m、宽度为4m、高度为4.5m的扶壁式垂直C35混凝土挡土墙防护。拆除既有防护网，安装16a槽钢，槽钢间用钢筋连接成骨架，在上方铺设花纹钢板，使桥梁处于封闭状态。架梁起重机支撑点以钢梁吊点为中心线对称布置，前支点间距0.6m+3m+0.6m，走行系统间距5.4m，起顶装置间距6.6m。将桥面吊机的吊具和钢箱梁连接起来，吊具通过钢丝绳、轮组、销轴与钢箱梁设计吊耳销接，调整钢梁重心。连接钢箱梁上的临时吊点与吊具上的吊耳，做好起吊准备工作。起钩时应保持平稳匀速，起吊接近桥面时应减速，让吊点中心与其重心重合，保持钢箱梁为水平状态。用变幅机构中纵向调位油缸推动提升到位箱梁节段至已安装箱梁节段边缘50mm内，用单台桥面吊机升、降调整箱梁节段与已安装箱梁节段横向相匹配。

4 总结

总而言之，本文以某斜拉桥作为工程案例，在了解桥面吊机结构受力情况的前提下，监测桥面吊机内力和主梁姿态，做好施工前的所有准备工作，将预制好的钢箱梁运输到施工现场。按照施工总体方案进行塔梁临时固定施工、桥面吊机安装以及钢箱梁标准梁段安装，完成斜拉桥桥面吊机的拼装施工，使各个箱梁阶段能够相互匹配。