南京仙新路跨江通道塔区钢箱梁荡移安装施工技术研究

摘要 随着技术的不断发展，悬索桥的应用越来越多，為了解决在环境受限情况下悬索桥塔根部梁段的安装问题，文章以南京仙新路过江通道为依托开展了相关研究。提出了一种荡移辅助吊装施工方法，利用荡移支架配合缆索吊机解决梁段存放位置的转移。设计了荡移支架结构，并进行了受力分析，满足了荡移施工的要求，现场应用表明这种辅助施工方法能够便捷地完成塔区钢箱梁的安装，是一种有效的施工方法。

关键词 悬索桥；钢箱梁；起吊安装；荡移施工

中图分类号 U448.25 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）04-0064-04

0 引言

随着技术进步，桥梁的跨径不断突破，大跨径及超大跨径桥梁在跨江跨河工程中得到了充分的发展。目前在建的张靖皋长江大桥南航道桥跨径已经达到2 300 m^[1]。

对于跨径悬索桥梁的相关研究较多，主要集中在悬索桥的结构体系、静力性能及其抗震性能、抗风性能等方面的研究^[2-5]。也有对其极限承载能力、极限跨径方面的研究。对悬索桥的施工技术研究也有一定的开展，如基坑、沉井等下部结构施工技术，主缆安装及线形控制技术研究，以及缆索吊装施工技术等^[6-7]。这些研究主要针对悬索桥下部结构，主缆、主梁安装施工技术，总体上形成了较为成熟的大跨径悬索桥施工技术。

但对于特定施工环境下施工细节技术与桥梁工程的特点和施工环境，需要根据具体的情况和条件提出相应的解决方案。

为了解决在索塔根部位置不具备浮吊和存梁条件下，悬索桥根部钢箱梁安装的技术难题，该文以仙新路跨径通道主桥为依托，对塔区钢梁安装技术进行了研究，形成一种荡移辅助吊装施工技术。

1 项目概况

仙新路过江通道距上游南京长江二桥约5.9 km，距下游南京四桥约4.3 km。南起自G312以北科创路与仙新路交叉处，跨越长江后接入S501，项目全长13.17 km，其中：主线桥梁长约11.81 km、占比达89.67%。主线按城市快速路标准建设，采用双向六车道，设计车速80 km/h。跨江大桥主桥采用主跨1 760 m的单跨门型塔整体加劲梁悬索桥，主桥跨度布置采用（580+1 760+580）m，矢跨比1/9，如图1所示。

主桥加劲梁采用单跨悬吊形式，加劲梁理论总长1 757.4 m。主桥平面上直线布置，纵断面关于主跨中心线对称设置2.5%双向人字纵坡，圆曲线半径32 000 m，除离主塔中心线约80 m长范围内加劲梁位于2.5%的直线纵坡上，其余加劲梁均位于圆曲线内。

加劲梁采用整体加劲梁方案，加劲梁标准断面如图2所示，梁高4 m，梁宽31.5 m，主要由纵向腹板之间的加劲梁主体结构及两侧风嘴、检修道组成，材质采用Q345qD。加劲梁吊索横向布置间距为27.7 m，纵向标准间距为18 m。吊索通过销轴与加劲梁腹板耳板进行连接，吊索连接区域腹板进行局部加厚，吊索耳板与边侧纵腹板焊为一体。

2 荡移安装施工方法

2.1 钢梁安装技术问题

该项目位于南京市经济技术开发区，周边市政道路路网发达，南侧毗邻栖霞大道，北侧毗邻疏港大道等社会道路，交通便捷，道路情况良好，目前已修筑施工便道贯通至南北主塔施工平台。

南北两侧均已布置码头平台与栈桥，栈桥已连通社会道路与场内便道，新型材料可通过水上运输从现场码头平台上运输至施工区域。加劲梁施工时在南北两侧设置滑移（存梁）支架，浅（无）水区梁段运输至现场后采用起重船吊装至支架后滑移到位。

加劲梁施工时利用南北两侧后场混凝土拌和站与钢结构加工场，进行混凝土拌和与支架钢结构加工，在索塔区域布置材料堆放区，用于缆载吊机构件临时存放。以北侧为例，在存梁支架搭设时支架无法搭设到SG`-1、SG`-2、SG`-3对应的位置，现场位置关系如图3所示。如何将SG`-1、SG`-2、SG`-3移动到其对应位置，以满足拉索吊机的起吊安装的要求是该桥塔根区域钢梁安装的关键问题。

2.2 荡移安装施工方案设计

为了解决桥塔根部加劲梁的吊装问题，该次吊装施工提出了一种荡移辅助吊装施工方案。以北岸测为例，先进行南岸SG`-5梁段吊装，然后进行塔区SG`-1梁段荡移至塔下进行安装，再以此完成SG`-2、SG`-3梁段加劲梁的荡移与安装，如图4所示，最后进行SG`-4合龙段加劲梁吊装。

在荡移过程中，缆索吊机对梁段进行起吊，在吊具上增设水平拉板，作为水平牵引的连接装置。同时在大桥承台上设置荡移拉索锚固支架，在支架上设置卷扬机，通过卷扬机拉动钢梁产生水平位置，至既定位置后缓慢下放钢梁，完成钢梁荡移，满足吊装要求。

3 荡移支架设计

3.1 荡移支架设计

荡移支架采用型钢焊接加工成型，支架底座均采用双拼HN600型钢加工而成，在门型立柱靠近受拉一侧设置三角形撑杆，撑杆型号为双拼HN600。支架顶部设置HN600纵梁，横向采用双拼[28号槽钢连接，在型钢立柱之间设置双拼[28号槽钢连接。以北岸侧为例，荡移支架的构造如图5所示。

3.2 荡移支架施工计算

为了保证荡移施工过程中支架的安全可靠，利用有限元模型对荡移支架的受力状态进行了分析，该次支架结构受力分析采用商业软件Midas Civil进行，计算模型各杆件的尺寸均按照实际尺寸进行模拟。

在荡移施工过程中钢丝绳牵引荡移力由荡移角度和钢梁节段重量决定。在钢梁荡移过程中钢梁吊具吊点位置的受力模式如图6所示，此时吊点位置的节点受力平衡见式（1）：

由式（1）求解可以得到荡移力2T与钢梁节段重力G之间的力学关系见式（2）：

T=G/2[cos（a1）cos（a2）/sin（a1）?sin（a2）] （2）

对于支架顶部滑轮位置受力平衡可知，頂部定滑轮及卷扬机锚固位置受到的荷载见式（3）：

在荡移支架计算过程中，按照上述受力关系，可以得到定滑轮及卷扬机锚固点位置承受的荷载，以节点荷载的形式施加在支架上。经分析，在荡移施工过程中最大荡移力出现在SG-2钢梁节段的第一次荡移过程中，此时荡移角度和位移均出现最大工况，计算时该工况为荡移支架的最不利工况，此时荡移力相关参数如表1所示，将荡移水平分力和竖向分力施加在各滑轮节点位置进行受力分析计算。

在SG-1～SG-3钢梁荡移过程中出现的最大荡移力为36.8 t，计算中保守地按照40 t进行计算。北岸荡移过程中采用两台卷扬机进行施工，在荡移支架计算过程中分别考虑工况一为两台卷扬机均匀受力（20 t/台），工况二为两台卷扬机不均匀受力（一台40 t，一台0 t）。支架受力计算结果表明，在两台卷扬机均匀受力荡移梁段的施工过程中，在结构自重和荡移力的共同作用下，在荷载基本组合下荡移支架的组合正应力分布情况如图7所示，最大应力为90.2 MPa，最大值出现在上部卷扬机锚固的横梁上，正应力均小于设计强度215 MPa，满足抗弯承载能力要求。对应的一阶稳定系数为9.7，荡移支架具有良好的稳定性。

在单台卷扬机工作状态下，支架的最大应力为179.8 MPa，最大值出现在上部卷扬机锚固的横梁上，正应力均小于设计强度215 MPa，满足抗弯承载能力要求，最大剪应力为48.8 MPa，最大值出现在顶部纵梁定滑轮连接处，剪应力均小于设计强度125 MPa，满足抗剪承载能力要求。此时对应的一阶稳定系数为4.8，在单台卷扬机工作下荡移支架具有良好的稳定性。

4 荡移安装实施效果

在仙新路跨江通道主桥塔根部钢箱梁节段的安装过程中，利用在主墩承台上设置的荡移支架与缆索吊机相配合，将钢箱梁段由存梁支架荡移至塔区的硬化场地上。在硬化场地上设置存梁支墩进行临时存放，确保了钢梁在竖直状态上进行起吊安装，荡移施工现场如图8所示。南岸侧共荡移2两个梁段，北岸侧共荡移3个梁段，荡移过程梁段位移平稳缓慢，巧妙地完成了钢梁存放移位，单个梁段的平均荡移时间为5 h。

5 结束语

为解决复杂吊装环境下悬索桥塔区钢箱梁安装难题，该文提出了一种荡移辅助吊装施工方法，并开展了相关研究与实践，得到了以下结论：

（1）在条件受限的情况下，塔区钢箱梁节段可以临时存放在其他位置的存梁支架上，吊装前利用临时荡移系统荡移至吊装位置再进行吊装。

（2）设计了一种由HN600型钢作为主要材料制作成形的荡移支架，这种荡移支架在荡移牵引力作用下具有良好的强度、刚度及稳定性，可满足荡移施工的要求。

（3）荡移施工工艺在南京仙新路过江通道主桥中得到了应用，应用效果表明这种工艺充分利用既有工作环境巧妙完成了塔区钢箱梁的安装，是一种有效的施工方法。

参考文献

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收稿日期：2023-12-08

作者简介：张国浩（1984—），男，本科，副高级工程师，研究方向：桥梁施工。