悬拼桥面吊机架设桥梁节段梁施工技术探析

尹小峰，李志浩，张晓

（山东宇通路桥集团有限公司，山东 广饶 257300）

0 引言

当前国内斜拉桥主要遵循钢箱梁节段拼装设计理念，按照钢箱梁结构或钢筋混凝土结构设计斜拉桥，将预制场预制好的节段梁运输至施工现场通过桥面悬拼吊机吊装就位，悬拼吊机主要借助桥面钢箱梁设置锚固点与起吊点，考虑到桥面板通常为钢结构，锚固点与吊点设置较为便捷，故该吊装工艺应用较为广泛。对于纯钢混结构连续刚构梁桥预制节段的拼装主要受到吊点设置、吊机锚固、梁段长度、节段种类等限制，大多选用贝雷拼装吊机。该形式吊机机身笨重、吊机刚度有效利用程度不高、操作难度大、安全性没法保证、工效低下。为此，必须结合桥梁施工实际，积极探索节段梁悬拼桥面吊机应用的可行方案，并逐渐取代贝雷拼装吊机，提高施工质量和安全。

1 工程概况

某高速公路特大桥采用双塔双索面钢筋混凝土叠合梁斜拉桥设计形式，跨径为（54+71+360+71+54）m，边跨为预应力钢混T形梁，中跨为钢梁框架、混凝土桥面叠合梁，桥面宽28m，斜拉索横向索距27m。中跨叠合梁梁段分为A 段、B 段和C 段，其中A 梁段长12m，为钢混结构设计，在0#块混凝土梁内锚固长3m，故外露段长9m；B梁段单节段长12m，为标准节段设计，单岸共设置13 个节段，依次标号B1～B13；C 梁段长8m，属于合龙段。

叠合梁框架为“上”字形边主梁、横梁与小纵梁的组合结构，各标段梁框均由两条边主梁、3 条横梁、9 条小纵梁组成，并通过摩擦型高强螺栓连接后形成牢固的框架结构。每个标准节段均包含12 块面板，且面板均提前预制，吊装至钢梁框架后设置湿接缝，并将其与顶面剪力钉连接，形成桥面板和框架叠合梁，其中最左侧为叠合梁，最右侧为框架，中间段为湿接缝浇筑前的情况，叠合梁B 梁段单片边主梁、单片横梁、单片小纵梁、单块桥面板设计吊重分别为28.97t、16.81t、0.78t、16.25t。结合桥梁工程实际特征，采用先边跨主梁混凝土现浇施工，再从边跨梁顶将钢梁运输至中跨散拼施工的次序。

2 施工方案

2.1 方案比选

结合桥梁施工条件，可以选择的施工方案包括绳索吊、履带吊、全回转吊机及挂篮桥面吊机等，几种方案的比较见表1。

表1 节段梁悬拼施工方案比较

经过对四种施工技术安全性、可操作性、经济性及工效等方面的综合比较，最终选择方案四，即箱形梁桥面吊机悬拼施工方案。

2.2 方案实施难点

桥面吊机主桁上增设起吊系统，从吊机尾部开始喂梁、起吊并吊装至前端后安装，以实现起吊系统前后、左右行走。考虑到喂梁的方便性，设置2 片主桁，为尽可能减小天车承重梁跨径，按照21m 确定2 片主桁横向中心距，从而在主桁左右幅分别预留出9m 的操作空间。主桁必须设置在该桥梁斜拉索中心距范围内，而左右主梁横向中心距与斜拉索中心距相同，所以天车横向走行距离必然减小，无法一次性将边主梁吊装就位[1]。

为此，在吊机上设置调节系统以保证边主梁横向就位。具体而言，先借助天车将边主梁吊放于调节系统上，借助调节系统的位移使边主梁横移至斜拉索中心；为确保边主梁能精确就位，所使用的调节系统具备横、纵、竖三向位移功能。以吊机前后横梁为移动轨道，使调节架纵梁横向滑动于轨道之上；以调节架整体结构为轨道，使架体上部纵向移动于轨道上；将千斤顶设置在调节架前后，对边主梁实施竖向调节。

3 桥面吊机选用

本桥梁工程使用TJ-160 型箱形梁悬拼吊机进行节段梁吊装，该吊机机架包括上下主梁、上下横梁、前中后斜杆、卷扬机平台等杆件，以上杆件也是承受起重机荷载的主体结构[2]，其上安装天车系统和卷扬机。吊机技术参数详见表2。

表2 TJ-160型箱形梁悬拼吊机技术参数

该吊机走行系统由前后滑靴、顶升支腿、行走油缸及轨道等组成，其前后滑靴均连接支座，步履式行走，油缸系统设计行程60cm。JM2×115kN 型卷扬机单根绳索拉力250kN，设计出绳速度为12m/min，直径ϕ70cm 卷筒长60cm，抗扭型钢丝绳直径ϕ28mm，可有效避免高空吊钩组打转；卷扬机可容纳长度260m 的绳索；ZQ-75型减速器功率45kW。

天车系统包括导向轮、横梁、定滑轮组轮箱等三大子系统，以型钢和钢板为主要材料。天车主要借助上主梁所固定的设计行程120cm 的纵移油缸实现移动，并借助横梁系统上所固定的设计行程20cm 的横移油缸调节轮箱横向位置。将4个临时吊点孔增设在该桥面吊机天车横梁系统上，待梁段提升到位后，将4根精轧螺纹钢吊杆从桥面吊机天车临时吊点孔中穿过并与吊具横向分配梁上吊点孔连接，以便通过精轧螺纹钢吊杆将梁荷载直接传递至天车系统，防止卷扬机长期受力。值得注意的是，应使用双螺母精轧螺纹钢，且螺母外露出的螺纹钢长度在4cm以上。

旋转吊钩组则包括吊杆系统和滑轮组轮箱。在栓接吊杆间增设推力调心轴承，通过螺母固定吊钩两端。考虑到上下横梁之间未设置锁定装置，待起吊梁段按直角旋转后，安装上下横梁间的锁定螺栓，以对吊钩旋转施加约束，避免梁段在起吊期间自由旋转；待梁段就位后将螺栓拆除。

吊具包括2个转换节、调节块、横纵梁、精轧螺纹钢锚具等组成部分。将行程30cm 横移油缸设置在横梁上，分纵梁同时设置设计行程30cm 的纵移油缸，通过横移及纵移油缸的调节便能进行梁段横纵方向微调。调节丝杠设置于横梁和调节块间，可对4840～5360mm间的横向吊点间距进行调节。

4 节段梁悬拼施工

该桥梁三跨一联连续梁由0#块、悬拼节段梁、湿接缝、边跨现拼段等组成。在悬拼施工时以0#块为基准段，将TJ-160 型箱形梁悬拼吊机安装其上，用于节段梁吊装及拼接缝、预应力施工。通过悬臂拼装方式进行节段梁吊装施工，结合节段梁设计尺寸、重量、断面形状及施工荷载，确定使用单机重量70t 的TJ-160型吊机。

4.1 0#块浇筑

结束墩身浇筑后进行墩顶0#块现浇支架搭设并浇筑0#块，完成后将墩顶支架全部拆除，并通过体系转换将墩顶0#块支撑于钢管混凝土结构。借助汽车吊进行悬拼吊机安装，检查完安装效果后进行载荷试验。在吊装孔位设置吊机支腿位置，钢丝绳由卷扬机带动后再通过吊装扁担吊起节段梁。

4.2 1#节段吊装

4.2.1 架设1#节段梁

通过两台起重天车吊起1#节段并吊至与已拼装梁段同一高度，再通过慢速调整纵移油缸，使1#节段梁和墩顶0#块距离保持在20cm。待1#节段梁达到稳定状态后，借助吊具所具备的三向调整功能调节梁段位置。根据设计要求安装天车和分配梁辅助吊杆，通过横梁连接节段梁左右两侧吊杆，并将1 个60t 液压千斤顶设置在横梁和天车之间。借助千斤顶微调节段梁标高及高度偏差，确保节段梁能够对位精确。此后，通过以下步骤调整节段梁拼装过程：节段梁纵向位置通过纵向移动起重小车实现调节；节段梁高度通过起重小车上卷扬机实现调整；节段梁横向位置调节通过微调起重小车上横向千斤顶实现；节段梁横纵向倾角通过调节吊具上千斤顶实现。

4.2.2 安装1#劲性骨架

通过20cm 宽的湿接缝连接墩顶0#块和预制梁。具体而言，先通过悬拼吊机进行1#节段对称吊装，将1#节段移动就位后进行钢楔块安装，并借助三向调节装置调整1#节段空位，通过焊接劲性骨架锁定梁段。将四道劲性骨架设置在墩顶0#块和1#节段之间，并在具体施工过程中将6根长0.45m的Φ25mm型钢筋预埋于单道劲性骨架上，埋入段和外露段分别长0.35m 和0.1m。在预埋钢筋上部增设长×宽×厚为0.5m×0.5m×0.02m 的钢板，钢板与梁端相距0.5m，通过2个M25螺帽连接钢板和预埋钢筋。钢板上设置232b 槽钢劲性骨架支撑，箱室顶板上部及箱室结构下部刚性支撑长度分别为2.2m和1.5m。槽钢和钢板通过双侧方式焊接，并在单侧加装加劲板。

4.3 吊机移位及验收

将轨道铺设至下一阶段前端头后将天车退回吊机末端，拆除锚固连接并启动走行顶推，在走行油缸伸缩作用的带动下油缸两端同步顶出50cm，将油缸反力座销轴解除后油缸缩回50cm。通过以上操作的重复进行，吊机便移位至下一节段，锚固桥面吊，架设下一节段梁，并对称起吊[3]。

将悬拼吊机移位至下一节段后，在起吊前必须按照以下方面检查验收：箱室节段梁及实心节段梁横向间距分别控制在498.4cm 和510cm，且与梁端距离均为50cm；后锚点必须为4 根型号ϕ40mm 的PSB-930 精轧螺纹钢；后锚点外露丝杆长度至少为3丝。剩余节段梁架设步骤完全一致，边跨悬拼吊机的拆除通过汽车吊完成。

4.4 节段梁黏结固化

待完成预制节段梁拼装后使其脱开梁体，向外侧平移0.6m，为涂胶施工及临时预应力张拉预留空间。所涂黏结剂完全固化后张拉预应力束，并对真空管道实施压浆处理，启动天车后两侧同步松钩。

4.5 边跨现拼段拼装

在标准节段吊装施工期间穿插搭设边跨拼装支架，边跨现浇段底部钢管支撑架通过汽车吊吊装。在边跨现浇段钢管柱支架施工时，部分支架基础落在承台结构上，其余部分支架基础则通过碎石分层回填，并浇筑混凝土。借助汽车吊将边跨过渡段吊装至拼装支架，并采用预制拼装、黏结剂涂抹、临时及正式预应力张拉等工艺展开边跨支架现拼段和过渡段胶结施工。

5 结语

该高速公路双塔双索面钢筋混凝土叠合梁斜拉桥所采用的TJ-160 型箱形梁悬拼吊机成功解决了钢筋混凝土连续梁桥块段拼装过程中吊装复杂、工效低、安全性无保证等问题，所用吊机对于梁段重量150t 以内、梁段长度5.0m 以内所有混凝土梁段吊装施工均较为适用；吊机可借助梁段结构自身竖向预应力实现自锚固，并能走行于已拼装好的梁段上，吊机在桥面上位置及节段梁吊装标高等调整精确，有效保证了节段梁吊装就位的精度；大大减轻了劳动强度，简化了吊装操作，可为类似工程提供参考。