鄧旭，劉志軒 （中交二航局結(jié)構(gòu)工程有限公司，湖北 武漢 430000）

1 工程概況

漠陽(yáng)江特大橋：橋梁全長(zhǎng)8.05km，橋梁分別跨越漠陽(yáng)江東河、漠陽(yáng)江、漠陽(yáng)江西河，于DK274+664～DK274+700處跨越漠陽(yáng)江航線，河流與線路大里程夾角為68。，跨徑134m。

134m鋼桁梁采用步履式頂推法進(jìn)行施工，施工前在工廠內(nèi)完成鋼桁架各桿件加工、制作，現(xiàn)場(chǎng)完成64m簡(jiǎn)支現(xiàn)澆梁及臨時(shí)施工平臺(tái)、頂推臨時(shí)墩的搭設(shè)，使其具備頂推施工的條件，確保鋼桁梁推進(jìn)安全順利完成，使所有措施必須符合規(guī)范要求[1]。

2 施工方案

2.1 方案總述

漠陽(yáng)江大橋鋼桁梁的推頂和架設(shè)工藝為：鋼桁梁制造、運(yùn)輸以及布置頂推設(shè)備→布置鋼桁梁組裝平臺(tái)和臨時(shí)支墩→使用一臺(tái)70t橫跨64m現(xiàn)澆梁龍門(mén)拼裝節(jié)段→頂推節(jié)段→鋼桁梁拼裝、焊接→頂推節(jié)段→依次按每次拼裝、頂推一個(gè)節(jié)間循環(huán)施工直至鋼桁梁拼完成→頂推到位→落梁→拆除頂推平臺(tái)、支墩等臨時(shí)設(shè)施。

鋼梁在工廠加工制造完成后，在廠內(nèi)全部試拼，試拼完成后經(jīng)陸地交通運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)鋼梁預(yù)拼場(chǎng)存放。最大頂推質(zhì)量為3300t，設(shè)計(jì)頂推力為400t。除此之外的相關(guān)設(shè)計(jì)，諸如配種總計(jì)的1000t以及將其系在鋼梁橋面，其目的便是要確保鋼桁梁的抗傾覆指數(shù)不低于1.5。

基于預(yù)先確定好的施工步驟，將先期分段的橋面、鋼梁等結(jié)構(gòu)依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)拼裝在鋼桁梁小里程側(cè)搭設(shè)鋼梁拼裝平臺(tái)之后，再將其往大里程方向推進(jìn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)位置[2]。

2.2 施工步驟優(yōu)化

主墩中心間距134m，而懸臂的長(zhǎng)度不得過(guò)長(zhǎng)也不宜過(guò)短，若過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，均會(huì)因臨時(shí)結(jié)構(gòu)的鋼導(dǎo)梁體量過(guò)大而使整體結(jié)構(gòu)受力不均，繼而對(duì)后續(xù)的頂推工作開(kāi)展造成困擾。因此，最適宜的方案可在兩主墩之間搭建臨時(shí)墩，來(lái)為后續(xù)的施工步驟提供方便。

在推動(dòng)鋼梁時(shí)設(shè)置兩個(gè)滑塊，并將至少20mm厚的鋼板覆蓋在滑動(dòng)梁的頂面，讓不銹鋼與MGE板能可在滑動(dòng)梁頂面摩擦滑動(dòng)，以此將能為滑動(dòng)梁方面相關(guān)作業(yè)的完成過(guò)程提供方便。

圖1 優(yōu)化施工步驟后的臨時(shí)支撐墩

3 受力分析

3.1 計(jì)算模型

此次設(shè)計(jì)是采用有限元分析軟件MIDASCivil2015版來(lái)對(duì)鋼桁梁施工過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，而基于模擬結(jié)構(gòu)用梁?jiǎn)卧?，共?jì)得出3305個(gè)節(jié)點(diǎn)以及4705個(gè)單元，如圖2所示。

圖2 鋼桁梁和導(dǎo)梁的受力模型

3.2 分析結(jié)果

基于對(duì)本鋼桁梁頂推施工計(jì)算模型的分析，可以明確的是，此次施工主要分為17個(gè)階段。而有關(guān)桁梁橋頂推的施工環(huán)節(jié)，為確保鋼桁梁變形與強(qiáng)度均能滿足施工的具體要求，則需確保其前導(dǎo)梁的懸臂撓度不得低于353.3mm；而下鋼桁梁前導(dǎo)梁的拉應(yīng)力也應(yīng)在接觸臨時(shí)墩工時(shí)保持最大，即235.9MPa。

確定鋼桁梁頂推位置：

①拉錨器與鋼梁末端固定。

②將千斤頂固定在滑軌上。

③鋼桁梁的推拉千斤頂與錨拉器之間的距離控制在至少80m，這樣鋼桁架梁的位置在推進(jìn)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生變化。而為確保電纜的應(yīng)力均勻，則需確保千斤頂與拉錨器的施力點(diǎn)始終位于同一水平線并與梁的軸線保持平行[3]。

3.3 抗傾覆分析

對(duì)施工過(guò)程中懸臂狀態(tài)下的各工況進(jìn)行抗傾覆分析，懸臂結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)K0計(jì)算公式為：

式中：M2為傾覆力矩，即懸臂段對(duì)傾覆點(diǎn)的力矩；M1為穩(wěn)定力矩，即平臺(tái)段對(duì)傾覆點(diǎn)的力矩。

從支座傾覆點(diǎn)分離，全梁構(gòu)造為兩座簡(jiǎn)支梁計(jì)算模型，求出支座反力乘以力臂，即可得出該工況下的穩(wěn)定與傾覆力矩。對(duì)本桁梁橋頂推過(guò)程進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算，其中導(dǎo)梁完全懸臂時(shí)的抗傾覆安全系數(shù)K0為4.4，最大懸臂狀態(tài)的抗傾覆安全系數(shù)K0為2.7（K0均大于1.5），經(jīng)計(jì)算表明鋼桁梁結(jié)構(gòu)的整個(gè)頂推過(guò)程滿足抗傾覆要求。

4 安全生產(chǎn)保證體系

該項(xiàng)目跨越漠陽(yáng)江中河，采用步履式鋼桁梁頂推施工。由于施工過(guò)程中使用的機(jī)械設(shè)備設(shè)施較多，且存在跨航道立體交叉環(huán)境作業(yè)、臺(tái)風(fēng)風(fēng)期作業(yè)等外部因素影響，存在許多安全風(fēng)險(xiǎn)，包括：高處墜落、人員淹溺、機(jī)械傷害、坍塌、觸電傷害、起重傷害、火災(zāi)、航船碰撞、極端天氣災(zāi)害等。

此項(xiàng)目在鋼桁梁安裝施工過(guò)程中特成立跨漠陽(yáng)江鋼桁梁安裝施工安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組，解決和處理安全生產(chǎn)中的重大問(wèn)題和關(guān)鍵問(wèn)題。結(jié)合鋼桁梁的施工特點(diǎn)，確定施工過(guò)程中的關(guān)鍵工序，要點(diǎn)和控制措施，建立并形成了符合本項(xiàng)目特點(diǎn)的安全生產(chǎn)保障體系，形成了安全系統(tǒng)文件，并按文件要求嚴(yán)格執(zhí)行。配置必要的技術(shù)設(shè)備，安全質(zhì)量管理和施工技術(shù)人員。

5 鋼桁梁頂推施工過(guò)程中的安全控制

鋼桁梁頂推施工重點(diǎn)工序?yàn)榕R時(shí)墩搭設(shè)、鋼桁梁桿件拼裝、鋼梁架設(shè)，現(xiàn)簡(jiǎn)述其施工過(guò)程中的安全控制措施。

5.1 臨時(shí)墩搭設(shè)的安全措施

在焊接臨時(shí)墩連接件時(shí)，搭設(shè)人員配備防墜安全帶并確保正確使用；使用起重設(shè)備吊運(yùn)時(shí)，由專(zhuān)人指揮；在起吊中設(shè)置晃繩，確保平穩(wěn)起吊；臨時(shí)墩連接件的焊接遵循由下自上的原則進(jìn)行，下部加固完畢后再逐步往上安裝；搭設(shè)中，臨時(shí)支撐立柱上焊接了臨時(shí)踏步確保人員安全攀爬；技術(shù)人員和測(cè)量員監(jiān)控整個(gè)過(guò)程，以確保桿的角度和位置滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2 鋼桁梁組裝的安全措施

鋼桁梁在起吊拼裝過(guò)程中嚴(yán)格按照下弦桿→腹桿→上弦桿→腹桿→橋面板→橫聯(lián)→上平聯(lián)的順序拼裝，在重要部位安裝應(yīng)力及應(yīng)變監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)施拼裝全過(guò)程的監(jiān)控，防止拼裝過(guò)程出現(xiàn)應(yīng)力或變形過(guò)大引起結(jié)構(gòu)的不安全。

5.3 鋼梁架設(shè)的安全措施

夜間工作時(shí)配備充足的照明。吊裝鋼梁桿件前，確認(rèn)起吊桿件的重量和重心位置，并牢固捆綁，吊具的夾角不超過(guò)60。。在吊具和提升桿的桿之間的角接觸處使用橡膠墊。提升桿時(shí)安排固定的人員指揮吊裝，提前檢查周?chē)鷧^(qū)域，確保沒(méi)有障礙物。所有相關(guān)人員密切配合，指揮得當(dāng)。對(duì)拆裝腳手架、緊固螺栓等工作，避免交叉作業(yè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

鋼桁架梁的安裝采用頂推法進(jìn)行施工與傳統(tǒng)吊裝方式相比，不僅可以有效簡(jiǎn)化施工工作流程，而且具有更好的安全性和經(jīng)濟(jì)性，有利于保證項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。