吳銀根

（無錫市市政質(zhì)量監(jiān)督站，江蘇 無錫 214002）

安泰路直湖港大橋鋼桁拱架設(shè)方案優(yōu)化

吳銀根

（無錫市市政質(zhì)量監(jiān)督站，江蘇 無錫 214002）

直湖港大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為計(jì)算跨徑80m的單跨鋼桁梁，現(xiàn)有航道不具備單片桁梁整片吊裝的條件，經(jīng)優(yōu)化：將整片桁梁分段，采用邊段在橋位處安裝、中段在拼裝場組拼后浮吊吊裝架設(shè)。對(duì)架設(shè)方法進(jìn)行了驗(yàn)算，為類似工程提供借鑒。

鋼桁梁；架設(shè)方案；優(yōu)化

1 工程概況

1.1 總體布置

安泰路延伸段工程項(xiàng)目起于振胡路，向東延伸，終于芙蓉北路，全長約 517 m，采用城市次干道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，雙向4車道，路面寬度為24 m。直湖港大橋位于本項(xiàng)目跨越等級(jí)航道直湖港段，與規(guī)劃航道線右偏角為87°，大橋橋跨布置采用3× 30 m+（1～82.1）m+3×30 m，總長266.36 m。主橋采用一孔82.1m鋼桁拱結(jié)構(gòu)跨越直湖港，兩側(cè)引橋各采用一聯(lián)支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。直湖港為六級(jí)航道，現(xiàn)狀河道寬44～46 m，規(guī)劃河道寬60m，通航凈空45 m×5 m。

主橋上部結(jié)構(gòu)采用單跨鋼桁拱梁結(jié)構(gòu)，計(jì)算跨徑80 m，拱肋上弦至系梁中心高度為14.6 m。拱頂桁架高度3.1 m。在順橋向拱腳處一端設(shè)置固定支座，另一端設(shè)置滑動(dòng)支座，整體結(jié)構(gòu)為無推力體系，受力明確。

1.2 主要構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

直湖港主橋鋼桁拱主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)見表1。

表1 主要構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2 施工方案優(yōu)化

直湖港北起錫溧漕河口，南至閭江口，根據(jù)直湖港沿線橋梁參數(shù)資料，現(xiàn)狀共有18座橋梁跨越直湖港航道，其中僅1座S342直湖港大橋滿足四級(jí)航道橋梁的通航凈空要求，大部分橋梁僅能滿足六級(jí)航道橋梁的通航凈空要求。直湖港大橋橋位附近區(qū)域河道44～46 m，按五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)理論通行100 t噸級(jí)船舶，但實(shí)際通航有300t級(jí)左右的船舶。

鋼桁拱原設(shè)計(jì)采用橋位附近拼裝場組拼、單片鋼桁拱整體吊裝架設(shè)。單片鋼桁拱重434.1 t，單片整體安裝需800 t浮吊，800 t浮吊船體主尺寸72 m×27 m×5 m（型長×型寬×型深），現(xiàn)狀航道不能滿足其吊裝作業(yè)條件，致使無法進(jìn)行單片鋼桁拱整體吊裝。

經(jīng)過橋位、直湖港大橋橋位附近直湖港及上游130 m汊口處錫滏線航道（六級(jí)航道，幾乎不通航、通航的船舶噸級(jí)很低）等的實(shí)地勘測(cè)、浮吊性能參數(shù)等的綜合比選，選擇整片鋼桁拱化整為零，一分為三：11.8 m（邊段）+56.4 m（中段）+11.8 m（邊段）（見圖1）。11.8 m邊段在橋位處岸上設(shè)支架拼裝，56.4 m中段在位于直湖港、錫滏線交叉口東南岸拼裝場的支架上組拼，單片56.4 m長中段鋼桁拱重265 t，可以利用400 t浮吊吊裝架設(shè)。

圖1 鋼桁梁分段圖（單位：mm）

優(yōu)化后的施工方案優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

（1）施工可行，可選擇合適的浮吊；

（2）選擇最優(yōu)中段、邊段長度，邊段支架位于陸地，不占航道，支架搭設(shè)、拆除不影響通航；

（3）邊段施工后，邊段及其支架對(duì)中段鋼桁拱架設(shè)過程中的穩(wěn)定性有利。

3 鋼桁拱架設(shè)

3.1 邊段橋位處組拼

每幅桁架拱邊段拼裝設(shè)A1、A2、B1、B2共4組臨時(shí)支架，支架采用格構(gòu)柱支架，主管采用φ478×10 mm鋼管。A1、A2支架直接坐落在主墩承臺(tái)上與主墩承臺(tái)采用預(yù)埋件聯(lián)接。B1、B2支架兼作中段合攏用臨時(shí)支撐，B1、B2支架采用平板基礎(chǔ)。支架及基礎(chǔ)需滿足拼裝鋼桁拱各階段受力要求。

邊段采用150 t履帶吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。

3.2 中段拼裝場組拼

中段長約60 m，拼裝場選擇在直湖港河岸東側(cè)，沿直湖港與錫滏線汊口處直湖港駁岸布置，汊口航道略寬，便于浮吊轉(zhuǎn)體。拼裝采用支架立拼。拼裝區(qū)原為胡埭水泥廠碼頭，現(xiàn)場地基條件較好，可利用挖機(jī)回填50～60 cm建筑垃圾找平后澆筑平板混凝土基礎(chǔ)，搭設(shè)拼裝臨時(shí)支架。跨中分段拼接支架采用五組鋼桁支架，鋼桁支架主管采用φ273 mm×8 mm鋼管，立柱在系梁與拱肋對(duì)應(yīng)位置分別設(shè)有橫向分配梁，分配梁均采用雙拼I32a工字鋼，分配梁間采用I32a拉結(jié)成整體，增強(qiáng)立柱整體性，立柱其余部分采用20#槽鋼連接，支架布置見圖2，支架及基礎(chǔ)應(yīng)滿足鋼桁拱分段拼裝過程中受力要求。

圖2 中段拼裝支架圖（單位：mm）

中段各構(gòu)件安裝采用150 t履帶吊吊裝作業(yè)。

3.3 中段鋼桁梁吊裝

中段鋼桁梁采用400 t浮吊安裝。400 t浮吊（蘇無錫工00168）船體主尺寸48.65 m×11.5 m× 3.1 m（型長×型寬×型深），盡管直湖港航道偏窄，但直湖港與錫滏線的汊口基本能滿足400 t浮吊轉(zhuǎn)體要求。

鋼桁拱吊裝的主要施工步驟：

（1）步驟1，400 t浮吊就位，直湖港封航。

（2）步驟2，400 t浮吊掛吊鉤（即吊住鋼桁拱中段A片），拆除鋼桁拱中段A片臨時(shí)支架，試吊。

（3）步驟3，400 t浮吊吊臂收高，向后、北移位并逐步轉(zhuǎn)體，注意轉(zhuǎn)體過程中鋼桁拱中段A片勿與支架上鋼桁拱B片分段相碰。

（4）步驟4，400 t浮吊轉(zhuǎn)體90°，鋼桁拱中段A片與直湖港河道正交。

（5）步驟5，通過連接岸邊地錨鋼絲繩牽引 ，400 t浮吊緩慢南移，靠近橋位。

（6）步驟6，鋼桁拱中段A片就位，連接西側(cè)定位鉸，通過東側(cè)邊段調(diào)整移位后，連接?xùn)|側(cè)定位鉸，實(shí)現(xiàn)單片拱肋合龍。

（7）步驟7，待攬風(fēng)繩固定后，400 t浮吊脫鉤。

（8）步驟8，同樣安裝拱肋中段B。

（9）步驟9，120 t浮吊安裝風(fēng)撐及橋面系。

4 架設(shè)方案驗(yàn)算

采用橋梁博士V3.3.0對(duì)單片拱肋進(jìn)行離散，活載通過橫向分布系數(shù)按杠桿法分配，計(jì)算分4個(gè)施工階段，第一階段浮吊吊裝；第二階段臨時(shí)成拱；第三階段吊裝剩余橫梁，平聯(lián)施工；第四階段上橋面板、二期鋪裝及欄桿施工。

整段優(yōu)化成分段架設(shè)，第一階段浮吊吊裝最為關(guān)鍵（受力圖略）。

浮吊階段計(jì)算結(jié)果表明拱肋上弦桿最大水平位移（向跨中方向）為3.9 mm，向下豎向位移為17.7 mm，轉(zhuǎn)角位移為8.68e-4弧度；拱肋下弦桿端部向內(nèi)水平位移（向跨中方向）為9.6mm，向下豎向位移為18.5 mm，轉(zhuǎn)角位移為1.05e-3弧度；系梁端部水平位移為向外0.41 mm，向下豎向位移為16.1 mm，轉(zhuǎn)角位移為9.49e-4弧度。

結(jié)果表明：第一階段浮吊吊裝結(jié)構(gòu)各構(gòu)件應(yīng)力水平均在規(guī)范容許范圍內(nèi)。

其他各階段（第二階段臨時(shí)成拱；第三階段吊裝剩余橫梁，平聯(lián)施工；第四階段上橋面板、二期鋪裝及欄桿施工。）的計(jì)算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)各構(gòu)件應(yīng)力水平均在規(guī)范容許范圍內(nèi)（受力圖略）。

5 結(jié) 語

直湖港大橋主橋仿照澳大利亞悉尼港灣大橋的形式，并根據(jù)項(xiàng)目的具體條件，設(shè)計(jì)為桁架拱梁橋，外形輪廓柔和，造型優(yōu)雅莊重雄偉壯觀，拱曲線與周圍環(huán)境融合協(xié)調(diào)，桁架式的拱梁結(jié)構(gòu)為全橋賦予古典美，線條簡潔的鋼梁主梁，體現(xiàn)了現(xiàn)代與古典的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了橋型、造型、環(huán)境、景觀、功能的和諧統(tǒng)一。

直湖港大橋鋼桁拱主橋施工因地制宜，選擇了合適的施工方案，做到了現(xiàn)場、設(shè)計(jì)、施工的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了“設(shè)計(jì)體現(xiàn)效果、施工實(shí)現(xiàn)效果”的融會(huì)。

2016年10 月大橋建成通車，通車前的動(dòng)、靜載等試驗(yàn)的各項(xiàng)實(shí)測(cè)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，大橋成為了當(dāng)?shù)氐男碌貥?biāo)。

[1]TB10022.2—2005,鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTG/T F50—2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]王俊,向中富.特大跨鋼桁拱橋建造技術(shù)計(jì)[M].北京:人民交通出版社股份有限公司,2014.

U445.46

B

1009-7716（2017）03-0167-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.045

2016-12-16

吳銀根（1971-），男，江蘇海安人，高級(jí)工程師，從事市政工程質(zhì)量監(jiān)督工作。