張偉良 張秀國(guó)

（江蘇舜通路橋工程有限公司 常州 213164）

金塔大橋位于金壇市開(kāi)發(fā)區(qū)和白塔鎮(zhèn)境內(nèi)，橫跨丹金溧漕河航道，橋梁與航道夾角78.65°，斜橋正做，航道改建標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí)。橋梁中心樁號(hào)K0＋433.00，起點(diǎn)樁號(hào) K0＋181.282，終點(diǎn)樁號(hào)K0＋584.66，橋梁全長(zhǎng)403.378m。主橋總寬30.1m，引橋總寬27.7m。橋跨布置為10×20 m（預(yù)應(yīng)力混凝土空心板）＋97m（下承式鋼管混凝土系桿拱）＋5×20m（預(yù)應(yīng)力混凝土空心板）。

主橋上部結(jié)構(gòu)采用下承式鋼管混凝土勁性骨架系桿拱，計(jì)算跨徑96m，矢跨比1／5，矢高19.2 m，拱軸線為二次拋物線；系梁采用箱形截面，梁高2.0m，寬1.2m，拱腳處加寬至1.4m，加高至3.3m；拱肋采用啞鈴形鋼管混凝土，每個(gè)鋼管外徑1.0m，鋼管及腹板壁厚14mm，鋼管內(nèi)充C40微膨脹混凝土，腹腔中不填充混凝土，拱肋高度為2.4m；每片拱肋設(shè)間距為5.0m的吊桿，共16根，吊桿為剛性吊桿，采用PESF7－61新型低應(yīng)力防腐拉索；風(fēng)撐采用5道一字型鋼管風(fēng)撐，2道K字風(fēng)撐，鋼管壁厚為14mm；端橫梁高2.0m，中橫梁高1.35m，寬0.6m，兩側(cè)設(shè)牛腿以支撐行車道板；行車道板采用25cm高實(shí)心板。

1 主橋施工順序

金塔大橋主跨上部結(jié)構(gòu)采用下承式鋼管混凝土系桿拱結(jié)構(gòu)，計(jì)算跨徑96m，并采取“先拱后梁”法施工，先吊裝右幅鋼管拱及勁性骨架，然后進(jìn)行左幅鋼管拱及勁性骨架的吊裝，半幅主橋施工具體步驟如下：

（1）鋼管拱及系桿勁性骨架在廠家加工完成后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接成整體，安裝風(fēng)撐和臨時(shí)橫梁。拆除臨時(shí)支點(diǎn)，在勁性骨架上安裝系桿底模、綁扎鋼筋、安裝內(nèi)心模。

（2）利用3 000kN和5 000kN浮吊整體將鋼管拱及系桿勁性骨架整體吊裝就位，同時(shí)拉好風(fēng)纜，以保證其穩(wěn)定性。

（3）拱腳及端橫梁混凝土澆筑，張拉端橫梁全部預(yù)應(yīng)力束。

（4）壓注鋼管拱下鋼管混凝土，養(yǎng)護(hù)待其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，張拉系桿2束N7至1 800kN。壓注鋼管拱上鋼管混凝土，養(yǎng)護(hù)待其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，張拉系桿2束N8至1 200kN。

（5）側(cè)模安裝，澆筑系桿混凝土，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%，張拉系桿第一批預(yù)應(yīng)力束（2N1、2N4）；安裝吊桿，進(jìn)行吊索第一次張拉。

（6）對(duì)稱安裝1，4，5，9，10，14，15，18號(hào)共8道中橫梁，澆筑橫梁濕接頭，待其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%；對(duì)稱安裝剩余10道中橫梁，澆筑橫梁濕接頭，待其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%，張拉中橫梁第一批預(yù)應(yīng)力束（1N1，1N4）；張拉系桿第二批預(yù)應(yīng)力束（2N1，2N5）。

（7）對(duì)稱安裝行車道板，張拉中橫梁第二批預(yù)應(yīng)力束（（1N2，1N3））；張拉系桿第三批預(yù)應(yīng)力束（2N3，2N6）；吊索第二批張拉。

（8）橋面鋪裝、護(hù)欄施工；瀝青攤鋪及進(jìn)行其他附屬設(shè)施施工。

2 浮吊選擇

3 000kN浮吊船長(zhǎng)46m，船寬11m，船艏2側(cè)各設(shè)2個(gè)浮箱，浮箱寬5.5m，長(zhǎng)10m；船尾兩側(cè)各設(shè)1個(gè)浮箱，浮箱寬5m，長(zhǎng)10m，船總寬22 m，吃水深度2m，扒桿長(zhǎng)度為50m，起吊最佳角度60°時(shí)，起吊能力為2 350kN。

5 000kN浮吊船長(zhǎng)49m，船寬11.6m，船艏和船尾2側(cè)各設(shè)2個(gè)浮箱，浮箱寬6.5m，長(zhǎng)10 m；船總寬24.6m，吃水深度2.1m，扒桿長(zhǎng)度為50m，起吊最佳角度60°時(shí)，起吊能力為3 300 kN。

綜上所述，本工程鋼管拱吊裝采用3 000kN和5 000kN浮吊進(jìn)行吊裝，扒桿長(zhǎng)度為50m，起吊最佳角度60°，其起重能力5 650kN。根據(jù)2臺(tái)以上起重機(jī)雙抬吊重物時(shí)必須按額定吊裝載荷的80%計(jì)算，5 640kN×80%＝4 520kN＞4 380 kN（主橋鋼管拱及勁性骨架等吊裝的總重量見(jiàn)表1），能夠滿足施工要求。由于航道局部不能滿足要求，施工時(shí)對(duì)河道局部進(jìn)行了改造。

表1 主橋半幅鋼管拱勁性骨架及施工輔助設(shè)施重量

3 吊點(diǎn)位置確定、加固和受力分析

（1）吊點(diǎn)位置確定及加固。確定吊點(diǎn)位置主要考慮浮吊的起重高度、起吊重量、主橋橋墩距離河岸邊的位置及鋼管拱的變形量等因素。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和充分利用鋼管拱風(fēng)撐抵抗吊裝產(chǎn)生的水平力，鋼絲繩應(yīng)盡量靠近風(fēng)撐鋼管，對(duì)于不在風(fēng)撐位置的吊點(diǎn)處設(shè)置直徑80cm、壁厚8mm的鋼管橫向進(jìn)行加固，以防拱肋鋼管橫向、豎向變形；每臺(tái)浮吊在單片拱肋上設(shè)2個(gè)吊點(diǎn)，共設(shè)置8個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)設(shè)雙股吊裝鋼絲繩，吊點(diǎn)與拱肋的軸線呈30°～60°布置。鋼絲繩分別捆綁在3與4號(hào)、6與7號(hào)、10與11號(hào)、13與14號(hào)風(fēng)撐之間，其在鋼管拱水平投影長(zhǎng)度的間距為22.98，15.58，18.87，15.58，22.98m。吊點(diǎn)處采用角鋼（L75mm×75mm×8mm）和圓弧鋼板（厚20 mm，寬800mm）進(jìn)行加固，從而防止拱肋鋼管局部變形。見(jiàn)圖1。

圖1 鋼管拱及勁性骨架吊點(diǎn)布置圖（單位：cm）

（2）受力分析。由于鋼管拱及勁性骨架吊裝時(shí)，其跨度和矢高比較大，采用一般的方法進(jìn)行力學(xué)分析時(shí)不能真實(shí)反映其受力狀態(tài)，故分析時(shí)采用midas軟件見(jiàn)圖2，圖3。對(duì)安裝鋼管拱及勁性骨架建立輔助模型進(jìn)行分析。

圖2 彎矩模型圖

圖3 變形模型圖

將鋼管拱簡(jiǎn)化為一般的平面桿系進(jìn)行力學(xué)分析不能真實(shí)反映其受力狀態(tài)，故分析時(shí)采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器軟件按鋼管拱實(shí)際尺寸建立輔助模型進(jìn)行分析。

吊裝時(shí)最大彎矩引起的應(yīng)力為吊點(diǎn)處臨時(shí)增加的橫梁為28.5MPa，滿足施工要求。

在吊裝過(guò)程中，構(gòu)件的最大變形為38.7 mm，滿足要求。

鋼絲繩最大拉力為：991.2kN。每個(gè)吊點(diǎn)處設(shè)置4股鋼絲繩，則單股鋼絲繩承受的拉力為247.8kN。吊裝采用的鋼絲繩為6×37、直徑56 mm、鋼絲強(qiáng)度極限為1 700N／mm2的鋼絲繩。

查表得該型號(hào)鋼絲繩Fg＝2 000kN，取不均衡系數(shù)α＝0.82，取安全系數(shù)K＝6，則鋼絲繩的容許拉力：［S］＝α·Pg／K＝2 000×0.82／6＝273 kN＞S＝247.8kN，滿足要求。

4 鋼管拱及勁性骨架試吊

為了保證鋼管拱及勁性骨架吊裝順利進(jìn)行，并檢驗(yàn)各種技術(shù)參數(shù)是否符合要求，在安裝前進(jìn)行了試吊，試吊主要對(duì)吊裝設(shè)備和鋼管拱進(jìn)行下列檢查。

（1）檢查浮吊吃水深度和航道水深是否滿足要求，保證安裝過(guò)程中浮吊能夠順利前移和轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）檢查吊裝鋼絲繩是否滿足要求，如不符合要求應(yīng)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行調(diào)整。

（3）檢查鋼管拱軸線是否發(fā)生變形，吊裝點(diǎn)處鋼管拱是否發(fā)生變形。如發(fā)生變形需對(duì)鋼管拱吊點(diǎn)進(jìn)行加固。

經(jīng)過(guò)施工前認(rèn)真準(zhǔn)備，以上要求在施工中均能滿足。

5 鋼管拱及勁性骨架吊裝

（1）出坑、起吊。出坑施工時(shí)先安排2艘浮吊船停泊在拼裝場(chǎng)地河岸邊，然后再指揮主桅桿吊臂角度在55°～65°范圍內(nèi)放下吊鉤鋼絲繩，并鉤住鋼構(gòu)件上事先已捆綁好的吊裝鋼絲繩，再指揮2艘浮吊船同步、緩慢起吊鋼構(gòu)件。且當(dāng)構(gòu)件起坑提升至距離臨時(shí)支點(diǎn)約0.2m高時(shí)應(yīng)停止提升，待構(gòu)件靜止后檢查浮吊各部安全后再繼續(xù)提升。

（2）水上運(yùn)輸。鋼構(gòu)件由2艘浮吊引鉤并懸于空中，通過(guò)浮吊船緩慢、勻速旋轉(zhuǎn)或前行來(lái)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的水上運(yùn)輸。浮吊船前進(jìn)速度不超過(guò)5km／h，以免慣性過(guò)大導(dǎo)致浮吊船不利調(diào)控。且浮吊攜懸于空中的構(gòu)件緩慢轉(zhuǎn)身穩(wěn)定后，然后緩慢、勻速駛?cè)氚惭b孔位，并停泊在指定位置。

（3）安裝就位。浮吊船運(yùn)梁至距橋位適當(dāng)距離時(shí)，指揮浮吊船拋錨減速，停泊穩(wěn)定后進(jìn)行構(gòu)件安裝就位，具體安裝就位方法如下：

①浮吊攜懸于空中的構(gòu)件略高于支座頂面后緩慢、勻速進(jìn)入安裝部位并橫向停泊在待安裝構(gòu)件位置的側(cè)面，然后指揮2艘浮吊吊臂角度均在60°～65°范圍內(nèi)對(duì)正安裝構(gòu)件位置后，先指揮一端3 000kN浮吊船緩緩落梁就位，再指揮另一端5 000kN浮吊船緩緩落梁就位，并焊接、支撐穩(wěn)定后，松開(kāi)鋼絲繩，解除掛鉤。

②待構(gòu)件落梁就位穩(wěn)定后立即將支座和臨時(shí)鋼支撐進(jìn)行焊接，再將4個(gè)方向的風(fēng)纜繩全部安裝就位，并用手拉葫蘆收緊風(fēng)纜繩后方可松開(kāi)吊鉤，浮吊船返回，從而完成鋼構(gòu)件的安裝。

5 測(cè)量控制

在主橋布置4個(gè)控制點(diǎn)，形成一個(gè)小四角的導(dǎo)線網(wǎng)，該網(wǎng)與原有導(dǎo)線網(wǎng)閉合，能夠滿足控制吊裝要求。吊裝過(guò)程中對(duì)拱腳處邊線進(jìn)行控制，以確保吊裝位置與設(shè)計(jì)吻合，另在拱頂沿拱軸線1／8，1／4，1／2，3／4，7／8跨徑布置小棱鏡作為觀測(cè)點(diǎn)；安裝時(shí)用全站儀對(duì)小棱鏡進(jìn)行觀測(cè)，并進(jìn)行鋼管拱軸線和高程的監(jiān)測(cè)。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著鋼管拱橋理論和施工工藝的日漸成熟，使得該橋型運(yùn)用較為廣泛。同時(shí)水上吊裝設(shè)備起重能力的提高，為在內(nèi)河實(shí)施鋼管拱及勁性骨架的整體吊裝提供了有力的保障。通過(guò)本工程的實(shí)施，整體吊裝與分段吊裝對(duì)比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）將水上拼裝轉(zhuǎn)化為陸地拼裝，提高了工程質(zhì)量，減少了高空作業(yè)次數(shù)和安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）整體吊裝不需要設(shè)置水上作業(yè)平臺(tái)和中間多個(gè)臨時(shí)支點(diǎn)，減少了浮吊的作業(yè)周次數(shù)，縮短了工期、節(jié)約了施工成本等。

（3）整體吊裝，降低了對(duì)于橋梁的軸線和高程的控制難度。

（4）可以充分利用鋼管拱和勁性骨架的剛度，在系桿混凝土澆筑時(shí)進(jìn)行吊模施工，減少了施工成本。