南沙港铁路鸡鸦水道公铁合建连续钢桁梁合龙技术

麦小金

（中国铁路广州局集团公司江门工程建设指挥部）

1 工程概况

西江特大桥跨鸡鸦水道主桥是南沙港铁路建设重、难点控制性工程之一，是公铁合建连续钢桁梁桥，全长381m，钢梁自重14513.5t。下层为I 级双线电气化铁路，设计速度120km/h；上层为双向6 车道高速公路，桥面全宽34.2m， 设计速度100km/h。主桥孔跨布置为102+175+102m，边支座中心距端梁1.0m，钢桁梁采用华伦形桁式结构，桁高16.4m，主桁节间长度边跨12.75m，中跨12.5m，全桥由30 个节间组成。钢桁梁采用两片竖直主桁，桁间距15.0；副桁上弦桁间距为33.5m，公路桥面横向采用辅助桁架，钢桁梁断面呈倒梯形。（见图1）

1.1 工程特点及难点

钢梁主跨采用全悬臂拼装架设，最大跨度长度达87.5m，拼装作业面距离水面10m～17m，下部船舶通行，钢梁水上、水下、高空、大悬臂拼装安全风险高，施工难度大。

钢梁在跨中进行合龙，合龙杆件多，精度要求高，且受通航条件和施工成本限制，主跨不设置临时墩，钢梁精确合龙是本工程的重、难点。

主桁杆件之间采用栓接方式，构件制作线形决定拼装线形，在加工厂需要严格按照要求进行杆件试拼装，加工制作精度要求。

1.2 主桁构件

主桁下弦杆采用箱型截面，内宽1300mm（中支点处加宽至1900mm），内高1800mm，板厚24mm～48mm。杆件重量：除了E8 杆重98216.0kg，其余重19811.8kg～59446.9kg。（见图2）

图2 1/2 主桁立面图 （单位：mm）

主桁上弦杆采用箱型截面，内宽1300mm（中支点处加宽至1900mm），内高1400mm，板厚24-52mm。杆件重量：除了A7 杆重99323.6kg， A8 杆重73810.9kg，A9 杆重77134.0kg 外，其余重15167.7kg～55434.5kg。

主桁腹杆根据内力的大小，采用王字形截面及箱型截面；副桁上弦杆采用工字形截面，副桁杆件采用箱型截面。

铁路桥面系采用纵横梁明桥面，在两片钢桁下弦节点处设置横梁，横梁通过四根纵梁相连接；公路桥面系采用密横梁多纵梁-混凝土组合桥面结构。

1.3 理论预拱度

在静活载作用下，边跨（E2、E2’）、中跨E15 分别产生36.5mm，223.5mm 的竖向挠度。边跨杆件的伸缩值分别是+36mm、-6mm、+19mm，-11mm、-4mm、-8mm、+4mm，中跨分别是-62mm、+27mm、+28.5mm、+8.5mm。预拱度通过保持下弦及桥面系长度不变，伸长及缩短其他杆件来实现。

2 施工方案

钢梁在工厂制造时各构件间全部为焊接，在工地拼装除桥面板焊接外其余为栓接。

钢桁梁主节点A7、A8、A9、E8 构件通过水路运输至施工现场船吊直接吊装，其余构件通过公路运至施工现场拼装。

678#-679#、680#-681#墩边跨采用支架法架设，中跨采用悬臂架设，提前在678#、681# 墩配置Ф40 的PSB1080 精轧螺纹钢墩顶锚固或混凝土块压重，压重后抗倾覆系数不小于1.3。

2.1 大里程侧架设方法

大里程侧设置预拼场，681# 墩处设置1100t.m 塔吊提升站。E0’～E2’节间利用塔吊拼装，拼装完成后，在上桁拼装70t 桥面吊机及运梁小车，除了A7、A8、A9、E8杆件采用全回旋浮吊拼装，其余杆件采用桥面吊机拼装。合龙前退回至680#主墩上方。

2.2 小里程侧架设方案

因受场地限制，在小里程侧设置小型预拼，陆地上E0E1 节间利用150T 履带吊拼装，其余杆件及合龙口通过300T 全回旋浮吊拼装。

3 合龙方案

3.1 合龙口状态计算

根据设计计算和现场监控的结果，找出针对X、Y、Z方向最有效的调整值。并灵活决定调整方法，确定作用力的大小及其所用的工具。

为预测合龙口状态，采用Midas Civil 2019 有限元分析软件，对合龙工况进行计算分析，分析结果如下（见图3、表1）：

⑴转角：南沙港侧=0.0029rad（0.168°），鹤山侧=0.0025rad（0.144°）。

⑵竖向偏差：南沙港侧钢梁比鹤山侧高28mm 左右。

⑶纵向偏差：上弦合龙口为闭合状态，闭合值为-64.4mm；下弦合龙口为闭合状态，闭合值为24.9mm。

图3 合龙前合龙口状态示意图 （单位：mm）

表1 合龙前合龙口状态

3.2 钢梁合龙敏感性分析

采用Midas Civil 2019 有限元分析软件对钢梁合龙时敏感性分析，主要考虑温度变化(升温)10°，主墩处标高变化(升高)10mm。（见表2）

表2 钢梁合拢口敏感性分析 (mm)

3.3 合龙设计

钢梁合龙需要调整合龙口的横向偏差、竖向偏差及转角、纵向偏差。

⑴调整横向偏差。利用横向纠偏装置移动钢梁，调整合龙口横向偏差。

⑵调整竖向偏差及转角。利用竖向起顶装置，对主墩钢梁进行顶梁，调整合龙口纵向偏差及转角。通过计算得出，在679#墩起梁299.2mm，鹤山侧合龙口下弦dz=308.6mm；在680#墩起梁256.2mm，南沙港侧合龙口下弦dz=257mm，可消除合龙口的竖向偏差及转角。下弦△z=51.6mm，利用南沙港侧梁整体起梁来消除。

（3）调整纵向偏差。利用纵向纠偏装置或合龙口顶拉装置，调整合龙口的纵向偏差。根据计算结果，将鹤山侧钢梁纵移13.4mm，将南沙港侧钢梁纵移11.7mm（纵移值根据实测值进行调整），再结合龙口顶拉装置进行微调，消除合龙口的纵向偏差。

3.4 合龙步骤

⑴悬臂拼装后的监控量测数据及分析。（见表3）

⑵合龙杆件如图4 所示。合龙前，保持678#、681#边墩墩顶钢梁不动，通过利用千斤顶调整679#、680#主墩墩顶高差来满足合龙挠度要求（图5、图6）。

⑶合龙前详细测量两侧钢梁的纵横竖偏移及转角和温差、日照影响，根据测量资料认真分析研究调整方法与步骤。

⑷利用679#(680#)墩墩顶的三向千斤顶，先调整合龙口的横向位移，用倒链在合龙点横向对拉，贯通主桁中线；利用679#墩墩顶千斤顶消除鹤山侧钢桁梁竖向偏差及偏角，利用680#墩墩顶千斤顶及681#墩墩顶竖向千斤顶消除南沙港侧钢桁梁竖向偏差、偏角及与鹤山侧钢桁梁竖向差值；利用679#(680#)墩墩顶的千斤顶将钢梁整体向合龙点纵移。将各主梁支点调整至设计状态，进行下弦杆合龙。钢桁梁合龙在结构上采用长圆孔加圆孔合龙铰的措施。

表3 钢梁安装监测数据及分析

图5 1000T 三向千斤顶

图6 液压系统

⑸利用千斤顶在上弦节点施加张力，使得上弦节点栓孔对应，安装上弦合龙节点，最后合龙腹杆，接着再安装上、下平联。

⑹合龙后，起顶678#、681#墩钢梁，并将临时支座更换为正式支座；679#、680# 墩顶钢梁起顶抽出钢垫板，之后落顶使钢梁和正式支座连接。

4 结语

西江特大桥跨鸡鸦水道公铁两用钢桁梁采用桥面吊机及全回旋浮吊等设备配合下，选取合适的架设方案及合龙方案，利用监控量测的数据修正，已于2018 年11 月架设完工，各项指标符合设计及规范要求。