王道義 （中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230023）

1 工程背景

甬江特大橋主橋設(shè)計為（54+50+50+66+468+66+50+50+54）m雙塔雙索面鋼箱混合梁鐵路斜拉橋，主跨以468 m一跨過甬江，邊跨設(shè)計為混凝土箱梁作為錨固跨，設(shè)4個輔助墩，中跨419 m為鋼箱梁，混合梁接頭采用鋼混結(jié)合段聯(lián)接過渡，結(jié)合面在索塔向跨中側(cè)24.5 m處。甬江特大橋主橋立面布置圖見圖1。

圖1 甬江特大橋主橋全橋立面布置圖（單位：m）

邊跨混凝土箱梁采用單箱三室等高截面，截面全寬21 m，中心處梁高5 m，中跨鋼箱梁采用帶風(fēng)嘴的單箱五室截面，截面外形輪廓尺寸與混凝土箱梁相同。順橋向每隔3 m設(shè)置一道橫隔板。鋼箱梁為正交異性板結(jié)構(gòu)，由頂板、底板、斜底板、中縱腹板、邊縱腹板及邊板圍封而成。根據(jù)受力和剛度過渡要求，鋼箱梁在不同區(qū)段采用了不同的板厚，共分6個區(qū)，7個梁段類型（鋼-混結(jié)合段除外）。鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長9 m,中跨合攏段長4.9 m。全橋共計45個節(jié)段鋼箱梁（含合攏段），標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段最大重量約181.2 t。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段鋼箱梁截面詳圖見圖2。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段鋼箱梁截面詳圖

2 鋼箱梁總體施工方案

節(jié)段鋼箱梁單元件在工廠加工，現(xiàn)場胎架采用“5+1”長線法組拼；拼裝合格后，將節(jié)段鋼箱梁運輸至主橋橋尾提梁門架下方，通過提梁門架將節(jié)段鋼箱梁提升至混凝土箱梁梁面，放置在運梁小車上，由梁面運梁小車運輸節(jié)段鋼箱梁至橋面懸臂提梁機(jī)中，并由懸臂提梁機(jī)完成節(jié)段鋼箱梁的起吊、前移、轉(zhuǎn)體、拼接等過程。節(jié)段鋼箱梁拼裝完成后，張拉對應(yīng)斜拉索，前移懸拼提梁機(jī)，進(jìn)入下一節(jié)段施工。重復(fù)以上施工步驟，直至鋼梁合攏。

3 主要施工設(shè)備介紹

3.1 提梁門架

綜合考慮節(jié)段鋼箱梁的結(jié)構(gòu)尺寸及最大吊重，提梁門架設(shè)計為（M t 120+120）噸門式起重機(jī)，設(shè)計起吊重量為240 t，起吊設(shè)備主要由2臺10 t卷揚機(jī)及2臺150 t天車，卷揚機(jī)采用Φ26 m m防旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，12倍率動滑輪組。提升速度0~0.7 m/m i n。

提梁門架主體結(jié)構(gòu)為鋼管立柱+貝雷梁形式，凈空與凈寬滿足鋼梁運輸及提梁需要，4臺200 t輪軌式走行臺車，2臺主動2臺從動設(shè)置，組合貝雷梁作為走行桁車，前后桁車間距9.6 m，與鋼梁吊點對應(yīng)設(shè)置，中間設(shè)置連接系梁，桁車走行速度0~1 m/m i n。提梁門架布置圖如圖3所示。

3.2 運梁小車

根據(jù)鋼梁外形，設(shè)計生產(chǎn)D F Y-200輪軌式運梁車，作為鋼箱梁梁上運輸?shù)膶Ｓ迷O(shè)備。D F Y-200輪軌式運梁車適應(yīng)200 t以下節(jié)段鋼箱梁梁上運輸，主架體尺寸為10 m×7 m，承重梁頂面設(shè)計成與鋼梁斜底板一致的坡面，并加橡膠襯墊，該運梁小車結(jié)構(gòu)圖見圖4，運梁車的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

圖3 提梁門架布置圖

圖4 DFY-200輪軌式運梁車結(jié)構(gòu)示意圖

3.3懸臂提梁機(jī)

本橋鋼梁架設(shè)選用了H M F-200懸拼提梁機(jī)，H M F-200懸拼提梁機(jī)適應(yīng)200 t以下節(jié)段鋼箱梁吊裝，整機(jī)總重約142 t，由主框架、起升系統(tǒng)、縱移系統(tǒng)、可調(diào)支撐、附屬結(jié)構(gòu)、液壓及電氣系統(tǒng)等組成，主架體結(jié)構(gòu)呈倒梯形布置，H M F-200懸拼提梁機(jī)結(jié)構(gòu)圖見圖5，主要技術(shù)參數(shù)見表2。

圖5 HMF-200懸拼提梁機(jī)結(jié)構(gòu)圖

4 鋼梁架設(shè)技術(shù)

4.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)架梁順序，在總拼裝胎架上進(jìn)行平位預(yù)拼裝，采用“5+1”長線法預(yù)拼裝，每輪預(yù)拼裝5個梁段，每輪次預(yù)拼裝后保留一個復(fù)位梁段參與下一輪次預(yù)拼裝，其他梁段通過船臺小車運至臨時存梁區(qū)和噴砂房，進(jìn)行涂裝作業(yè)。修整、表面噴漆、涂裝后，存放至成品梁存放區(qū)。

HMF-200懸拼提梁機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 表2

在主橋橋尾兩端簡支梁跨拼裝提梁門架，提梁門架基礎(chǔ)分別落在墩身承臺與混凝土主梁橫隔板梁面上，采用鋼管立柱加貝雷梁形式，縱梁上設(shè)置走行軌道及臺車，走行橫梁由貝雷片拼裝而成，橫梁上設(shè)置2臺天車，提梁門架作為大型設(shè)備，在投入使用前需做試吊、試運行試驗，合格后方可投入使用。

節(jié)段鋼箱梁在拼裝場檢查驗收合格后，用船臺小車通過運梁軌道橫向運輸至提梁門架下方，準(zhǔn)備提梁架設(shè)。

對鋼箱梁預(yù)拼裝人員進(jìn)行技術(shù)交底，并進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，使其掌握該橋特點、施工重點、施工步驟等，同時現(xiàn)場技術(shù)員應(yīng)對每個節(jié)段鋼梁進(jìn)行自檢，檢查其結(jié)構(gòu)尺寸、相關(guān)技術(shù)評定資料、焊縫探傷情況是否符合規(guī)范及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 節(jié)段鋼箱梁提升

4.2.1 鋼梁吊耳設(shè)計

鋼箱梁每個節(jié)段的橫隔板處設(shè)置臨時吊點，后續(xù)施工前吊點兼做懸臂提梁機(jī)后錨點。其具體布置見圖6。

圖6 吊點平面布置圖

提升吊點主要由耳板、錨座、加勁板、高強(qiáng)度螺栓結(jié)構(gòu)組成，在鋼箱梁橫隔板及頂板上開孔，利用高強(qiáng)螺栓將錨座固定在橫隔板上，然后在利用高強(qiáng)螺栓將錨座與耳板相連。吊點構(gòu)造見圖7。

4.2.2 提梁門架吊具設(shè)計

吊具主要由扁擔(dān)梁、吊環(huán)、調(diào)節(jié)螺桿及銷軸組成，與臨時吊點匹配設(shè)計，吊具結(jié)構(gòu)尺寸為1.2 m×6 m，共2個吊具，扁擔(dān)梁高700 m m，鋼梁偏心通過調(diào)節(jié)螺桿調(diào)節(jié)，吊具吊環(huán)與吊點通過銷軸相連，提梁門架卷揚機(jī)設(shè)置動滑輪與扁擔(dān)梁連接，銷軸直徑均為Φ140 m m。吊具構(gòu)造見圖8。

圖7 吊點構(gòu)造詳圖

圖8 吊具構(gòu)造圖

4.2.3 節(jié)段提升

將提梁門架吊具與節(jié)段鋼箱梁吊點連接，開動提梁門架天車提升節(jié)段鋼箱梁至40 m高度（箱梁底高于梁面小車），再開動走行臺車電機(jī)，兩臺桁車同步向跨中走行24 m，將節(jié)段鋼箱梁放置在混凝土梁面運梁小車上。

圖9 軌距拉桿示意圖

4.3 節(jié)段鋼箱梁運輸

在已施工完成的混凝土梁上鋪設(shè)運梁軌道，根據(jù)運梁小車的設(shè)計，軌道軌距為7 m，采用P 60鋼軌，下墊15 c m×15 c m方木作枕木，枕木間距為50 c m。軌道通過軌距拉桿與混凝土梁面擋碴墻連接固定，見圖9。

運梁小車從橋尾提梁門架接梁，通過梁面軌道將節(jié)段鋼箱梁運輸至前端懸臂提梁機(jī)中。節(jié)段鋼箱梁運輸見圖10。

圖10 節(jié)段鋼箱梁運輸示意圖

4.4 節(jié)段鋼箱梁對位

節(jié)段鋼箱梁通過橋面懸臂提梁機(jī)提梁、前移、旋轉(zhuǎn)及對位，其施工步驟如下。

步驟一：運梁小車將節(jié)段鋼箱梁從后方運送至懸臂提梁機(jī)內(nèi)，懸臂提梁機(jī)起升小車后移至指定位置，連接提梁機(jī)吊具與鋼箱梁吊耳，準(zhǔn)備提梁（見圖11）。

圖11

步驟二：懸拼提梁機(jī)起升小車提升節(jié)段鋼箱梁，梁底高于運梁小車后，運載鋼箱梁向前走行至最前端，起升小車適當(dāng)下落鋼箱梁，使其滿足旋轉(zhuǎn)空間要求（見圖12）。

圖12

步驟三：開動懸拼提梁機(jī)旋轉(zhuǎn)吊具帶動鋼梁旋轉(zhuǎn)90度，通過吊具可調(diào)絲桿調(diào)整鋼梁姿態(tài)（見圖13）。

圖13

步驟四：節(jié)段鋼箱梁緩慢下落，起升天車后移，完成鋼梁對位（見圖14）。

4.5 節(jié)段鋼箱梁拼裝

4.5.1 節(jié)段鋼箱梁焊接平臺

鋼箱梁吊裝到位后，在拼縫處設(shè)置操作平臺，供節(jié)段鋼箱梁與既有梁段焊接及后期涂裝使用。焊接平臺見圖15。

圖14

圖15 焊接平臺構(gòu)造圖

圖16 鋼箱梁臨時匹配件布置圖

4.5.2 鋼箱梁臨時匹配件設(shè)置

鋼箱梁在加工過程中各連接面提前焊接好臨時匹配件，臨時匹配件的布置見圖16。臨時匹配件采用普通角焊縫焊接，質(zhì)量等級為Ⅱ級，磁粉探傷檢測，探傷比例為100%。

4.5.3 鋼箱梁拼接施工程序

①節(jié)段鋼箱梁吊裝到位后，按照腹板→斜底板→頂板→底板的順序檢查接口臨時連接件。臨時連接件連接合格后，按照監(jiān)理工程師的指令進(jìn)行對接縫的馬平，馬平時宜先馬平箱口剛性較大的拐角部位（腹板與底板角部、底板與斜底板角部、腹板與頂板角部），然后固定其余部位，采用定位板和火焰矯正的方法進(jìn)行局部調(diào)整，保證對接縫板面錯位不大于1.0 m m。

②初擰頂板U肋和V肋高強(qiáng)螺栓。

③施焊接口環(huán)縫，接口環(huán)縫的焊接應(yīng)先焊大環(huán)縫（腹板對接焊縫、縱隔板對接焊縫及頂、底板對接焊縫）后焊接縱向焊縫。

鋼箱梁的橋位焊接主要為梁段就位后頂板、邊板、邊中腹板、中縱腹板、底板和斜底板組成的環(huán)焊縫的焊接，其余為底板、斜底板U肋嵌補(bǔ)段、腹板板條肋嵌補(bǔ)段焊縫等。為了減少因焊接而產(chǎn)生的附加應(yīng)力、焊縫殘余應(yīng)力和邊緣材料局部應(yīng)力，消除或減少不規(guī)則變形，底板、斜底板橫向焊縫從橋軸中心線向兩側(cè)對稱施焊；所有腹板（包括邊板）采取從下到上的方向施焊；頂板從兩側(cè)向橋軸中心線施焊。

④量配頂板U形肋和V形肋拼接板螺栓孔，并標(biāo)記一一對應(yīng)編號。將量配數(shù)據(jù)及時返加工廠，進(jìn)行頂板U肋拼接板量配端孔的施鉆。同時組焊底板U形肋、板條肋嵌補(bǔ)段。

⑤組裝頂板U肋和V肋拼接板，并進(jìn)行高強(qiáng)螺栓初擰。

⑥終擰頂板U形肋和V形肋的拼接板高栓。

⑦每完成一個梁段的安裝后進(jìn)行箱梁橋軸線測量，測量數(shù)據(jù)作為下一梁段安裝控制依據(jù)。

5 結(jié)語

甬江特大橋主橋鋼箱梁有著結(jié)構(gòu)自重大、定位精度要求嚴(yán)、跨河作業(yè)風(fēng)險高等特點，對比常規(guī)的節(jié)段鋼梁通過海上運輸、江面船舶上提升鋼梁、懸拼架設(shè)的方法，甬江特大橋在鋼梁架設(shè)時另辟蹊徑，采用了鋼梁現(xiàn)場加工，橋尾提梁、梁上運梁架設(shè)的方法，有效規(guī)避了海上運輸?shù)娘L(fēng)險，方案自主性強(qiáng)，環(huán)境干擾影響小，省去了海上運輸、吊裝的船舶以及河中棧橋的投入，大大降低了施工成本。梁上運梁法架設(shè)技術(shù)的運用，有效地解決了鋼箱梁拼裝過程中復(fù)雜的技術(shù)難題，不但規(guī)避了安全風(fēng)險，而且經(jīng)濟(jì)效益明顯。

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