钢箱梁桥面吊装关键技术*

张 磊，钟伟斌，吴 彬，羊樟发，薛新华

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.四川大学水利水电学院，四川 成都 610042)

0 引言

随着桥梁大批量建设，许多桥梁朝着大型化、异形化、美观化的方向发展[1-5]。然而，在桥梁施工过程中，常常面临一定的技术难题。如绝大多数桥梁建设都涉及构件吊装，而吊装过程中的精确性、安全性值得重点关注。许多学者已经对此进行研究。朱劲松等[6]以怀来官厅水库特大桥为依托，对钢-混凝土组合梁悬索桥吊装施工颤振稳定性及动力特性进行研究；田仲初等[7]通过有限元软件对梅溪河特大桥缆索吊装系统的安全性进行了验算；王晓明等[8]建立了空间索形悬索桥的吊装施工过程分析方法；周旭[9]以荆岳长江公路大桥为例，详细介绍了变幅式桥面吊机的安装调试与试吊、钢箱梁吊装施工技术。此外，张东岭等[10]、张玉平等[11]、王亚维[12]也对不同桥梁的吊装施工进行了系统探究。

1 工程概况

北支江大桥工程位于富阳区北支江上游，南北连接高尔夫路与东洲岛规划中心路，采用两跨空间异形斜拱桥，双向六车道方案。

北支江大桥主桥桥型采用(35+95+95+35)m四跨下承式钢拱梁组合桥，北侧引桥采用2×25m的连续钢箱梁，南侧引桥采用(30+28+32)m的连续钢箱梁，桥跨全长407.6m，下部采用柱式墩、桥台采用U形台，基础采用钻孔灌注桩。上部结构采用钢拱-梁组合体系，主拱肋设计跨径90m，矢高23.5m，矢跨比接近1/4，拱圈外斜角15°；副拱肋设计跨径90m，矢高28.125m，矢跨比接近1/3.2，拱圈外斜角15°。主桥桥面宽度44～50.4m；引桥桥面标准宽度43m。北支江大桥主桥、引桥、拱肋钢结构均采用Q355D型钢，钢箱梁总用钢量11 900t。主桥总长度260m，为箱形梁及T形板和桥面板的组合梁体。北侧引桥总长度50m，为变截面钢箱梁，箱梁高度1.7～2.4m，宽度43～48m；南侧引桥总长度90m，为变截面钢箱梁，箱梁高2.4～1.7m，宽43～48m。桥面系沿纵向每隔3m设置1道横隔梁，与吊杆位置间隔对应，一般横梁为工字钢梁，梁长22.7m。北支江大桥总体平面布置如图1所示。

2 安装流程

1)步骤1 现场场地处理，并使用80t履带式起重机吊装钢管桩，搭设东西两侧栈桥和支栈桥，栈桥搭设至3号墩位置处，并进行栈桥验收。

2)步骤 2 栈桥验收后开始搭设引桥支撑架，并继续搭设剩余部分栈桥及支栈桥，之后对栈桥进行验收。

3)步骤 3 搭设引桥剩余支撑架及主桥支撑架。使用80t履带式起重机搭设主桥支撑架。使用80t履带式起重机搭设0～2号墩及6～8号墩之间引桥支撑架。

4)步骤 4 将与挑臂冲突的支栈桥部分拆除，使用80t履带式起重机搭设挑臂下方的拱肋支撑架。

5)步骤 5 门式起重机进场并调试完毕，拆除支栈桥。

6)步骤 6 使用2台门式起重机进行北侧0～2号墩引桥结构的安装。纵向安装顺序为从0号墩至2号墩，横向安装顺序为从西侧向东侧，构件吊装就位后即同步进行焊接作业。

7)步骤 7 北侧0～2号墩引桥安装结束后，使用2台门式起重机进行主桥纵梁安装，安装顺序为从2号墩至6号墩，安装过程中相邻纵梁之间先用码板固定好，再进行焊接作业。其中，双机抬吊的纵梁只能从北侧场地开始起吊。

8)步骤 8 单机吊装的纵梁从南北两侧场地起吊。在主纵梁安装焊接完成后开始横梁安装，横梁纵向安装顺序为从南北两侧向中间吊装。

9)步骤 9 使用2台门式起重机吊装6～7号墩及7～8号墩之间第1段的引桥，先吊装钢箱梁后安装翼缘部分，翼缘部分散拼安装，钢箱梁横向安装顺序为从东侧向西侧。

10)步骤 10 箱梁安装焊接基本完成，利用2台门式起重机从南北两侧向中间打包(1捆5张板、1捆5根小横梁或小纵梁)吊装小横梁、小纵梁及桥面板等构件。

11)步骤 11 使用2台门式起重机吊装挑臂，挑臂打包后由门式起重机输送至安装部位，纵向安装顺序为从南北两侧向中间。同时搭设8～9号墩引桥支撑架和挑臂上方拱肋支撑架。

12)步骤 12 门式起重机退场开始拆除栈桥，使用180t履带式起重机吊装7～9号墩引桥的箱梁并焊接。

13)步骤 13 桥梁整体安装焊接完成后，使用180t履带式起重机进行拱肋吊装，从两拱脚处向顶部进行。且履带式起重机行驶路线下方铺垫路基箱板。

14)步骤 14 拱肋吊装后进行线形调整，在焊接完成后卸载支撑架。卸载完成后安装吊杆并进行第1次张拉，然后拆除拱肋支撑架。

15)步骤 15 对桥体进行卸载并进行吊杆第2次张拉。拆除主梁临时支墩及支撑架(且拆除东侧栈桥)，先拆除引桥支撑架，主桥支撑架从4号墩开始至南北侧两边拆除结束。最后桥面铺装及附属设施施工，进行吊杆第3次张拉并调整整体线形。

3 引桥分段方案及吊装分析

引桥钢箱梁为单箱8室截面，现场安装时使用门式起重机或履带式起重机分段吊装，即：北引桥使用门式起重机吊装；南引桥的YD，YE段使用门式起重机吊装，YF，YG段使用180t履带式起重机吊装。根据箱段运输条件、公司设备状况及设计施工图要求、钢厂轧制钢板规格、桥位架设等多方面因素，对钢箱梁进行分块制造。纵向分段避免跨中出现对接焊缝，宽度方向按箱式进行分段。下面以北引桥为例进行介绍。

根据桥墩形式、桥体结构及现场情况，桥段纵向分为3段(见图2)，其中YA段长20m、YB段长15m、YC段长15m。因翼缘板横向宽度5.127m超过运输限制，故散运至现场地面拼装后进行吊装。

图2 纵向分段

横向划分按照箱室和运输条件，根据划分原则，分为以下3种情况(见图3)。

图3 北引桥钢箱梁横向划分平面

1)YA段 横向分为9块(YA1～YA9)+2个翼缘，其中YA1段包含2块腹板，其余箱室均只有1块腹板；翼缘部分因宽度超过运输限制，采用上盖板、隔板分块运输至现场散拼。

2)YB段 横向分为9块(YB1～YB9)+2个翼缘，其中YB1段包含2块腹板，其余箱室均只有1块腹板。

3)YC段 横向分为9块(YC1～YC9)+2个翼缘，其中9个箱室均只有1块腹板。

各分段质量及尺寸统计如表1所示。

表1 各分段质量及尺寸统计

4 主桥及桥面分段方案及吊装分析

4.1 横梁分段方案

2～6号墩为主桥段，共有5段横梁。因横梁总长均为21.698m，满足运输要求，故长度方向不分段。宽度方向分段如下。

1)2，6号墩支点横梁 端横梁最大宽度为3.38m，最大高度为2.4m，均满足运输宽度和高度的限制，因此宽度、高度均不分段(见图4)。

图4 2，6号墩端横梁宽度方向横截面

2)3号墩支点横梁 根据划分原则，横向分为3段。HB1段含有2块腹板、HB2段含有2块腹板、HB3段含有2块腹板。3号墩端横梁宽度方向横截面如图5所示。

图5 3号墩端横梁宽度方向横截面

3)4号墩支点横梁 根据划分原则，横向分为5段。HC1段含有3块腹板，HC2～HC5段均含有2块腹板。4号墩端横梁宽度方向横截面如图6所示。

图6 4号墩端横梁宽度方向横截面

4)5号墩支点横梁 根据划分原则，横向分为3段。HD1段含有2块腹板、HD2段含有2块腹板、HD3段含有2块腹板。5号墩端横梁宽度方向横截面如图7所示。

图7 5号墩端横梁宽度方向横截面

2～6号墩横梁分段信息统计如表2所示。

表2 2～6号墩横梁分段信息统计

4.2 主桥纵梁分段方案

主桥桥面钢结构现场分为主纵梁、横梁、小纵梁、一般节段横梁及桥面板安装。2～6号墩为主桥段，长度260m，根据运输条件和现场吊装质量限制，对主桥箱梁进行分段。因个别桥墩支座不足以满足分段所需支撑，故2，4，6号桥墩处放置临时支撑。

纵梁分段长度为A段长22.41m、B段长22m、C段长20.8m、D段长22m、E段长20.745m、F段长21m、G段长20.595m、H段长22m、I段长22m、J段长20.8m、K段长22m和L段长22.65m。分段信息统计如表3所示。

表3 纵梁分段信息统计

4.3 主桥面构件吊装分析

主桥面主要通过现场的2台额定吊重80t门式起重机进行吊装。主纵梁部分构件质量<80t的采用1台门式起重机单机吊装，构件质量>80t的采用2台门式起重机双机吊装；端横梁构件均采用1台门式起重机单机吊装；其余桥面系构件质量较小，均采用1台门式起重机单机吊装。主桥2～4号墩之间安装构件均从北侧起吊场地起吊，4～6号墩之间构件可从南侧起吊，以减少门式起重机的开行时间，另外，需采用门式起重机双机抬吊的构件均从北侧起吊场地起吊。主桥面吊装流程如图8所示。

图8 主桥面吊装流程

5 桥下支撑架搭设方案

5.1 主桥

主纵梁下部支撑架钢管桩采用1台80t履带式起重机和DZ150型振动锤在两侧搭设的支栈桥上进行搭设。采用臂长19 m、工作半径12m、额定吊重19.55t规格即可满足主桥支撑架吊装需要。

5.2 引桥

引桥下部支撑架采用1台80t履带式起重机和DZ90型振动锤在填平区域进行搭设。80t履带式起重机采用臂长19m、工作半径12m、额定吊重19.55t规格即可满足引桥支撑架的吊装需要。

6 结语

依据北支江大桥桥梁结构与现场施工情况，对吊装施工过程中的关键工艺进行研究。通过对总体安装流程，引桥分段方案、吊装，主桥及桥面分段方案、吊装，支撑架搭设等施工技术要点和难点的阐述，形成了一套适用于大型桥梁吊装施工作业方案。该施工方案在北支江大桥建设中的安全应用，可为类似大型桥梁吊装施工提供经验与参考。