沈 偉

（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海市200433）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)橋梁作為常見(jiàn)的橋梁型式，一般具有美觀(guān)輕型、型式多樣、跨越能力大、抗震性能好、施工快捷等優(yōu)點(diǎn)，尤其能夠顯著地解決混凝土抗裂性能差的問(wèn)題[1]。通常有鋼板梁橋、鋼桁架梁橋、鋼箱梁橋及鋼混疊合梁橋等多種形式。其中，鋼桁架梁橋不僅能夠滿(mǎn)足當(dāng)今快速、重載交通的需求，且架設(shè)速度快，對(duì)交通影響小，其優(yōu)美的外觀(guān)也給城市增添了一道風(fēng)景線(xiàn)。箱梁橋指主梁為薄壁閉合截面形式的梁橋，其主要優(yōu)點(diǎn)是抗彎能力大，抗扭剛度強(qiáng)，穩(wěn)定性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工便捷。然而，采用鋼箱梁桁架組合橋的形式并不多見(jiàn)，上海市春申港橋項(xiàng)目正是采用了該種型式的橋梁，主箱梁上部設(shè)兩道三角形箱型桁架，設(shè)計(jì)成“魚(yú)眼”狀，即滿(mǎn)足了黃浦江沿線(xiàn)橋梁景觀(guān)的要求，又能利用鋼箱梁構(gòu)造優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)典型的組合結(jié)構(gòu)鋼橋梁型式。

1 工程背景及概況

本文依托工程為龍騰大道（龍水南路～羅秀東路）道路工程-春申港橋，該項(xiàng)目位于徐匯區(qū)內(nèi)，全長(zhǎng)約190 m。橋址位于春申港匯入黃浦江河口處，橋位處河口形狀為喇叭口，規(guī)劃河道寬26.2～35.1 m，春申港河道級(jí)別為區(qū)管支河?，F(xiàn)狀的春申港兩岸均建有鋼筋混凝土防汛墻。

橋梁跨徑布置為20 m+20 m+40 m+58 m+30 m，主橋采用跨徑40 m+58 m+30 m 的三跨連續(xù)鋼箱梁桁架組合結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)主箱梁上部設(shè)兩道三角形箱型桁架，跨中桁高9 m，橋梁總寬33.5 m，主橋總長(zhǎng)128 m。北側(cè)接主橋?yàn)?0 m+20 m 簡(jiǎn)支板梁，南側(cè)接主橋?yàn)?0 m 落地梁。橋梁斷面布置為：1.0 m（桁架）+7.0 m（有軌電車(chē)）+1.5 m（機(jī)非分隔帶）+7.5 m（車(chē)行道）+2.5 m（中央分隔帶）+7.5 m（車(chē)行道）+1.5 m（機(jī)非分隔帶）+5.0 m（非機(jī)動(dòng)+人行道）。橋梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1 和圖2。

圖1 橋梁立面示意圖（單位：mm）

圖2 橋梁橫截面示意圖（單位：mm）

本文依托工程的結(jié)構(gòu)體量大、構(gòu)件多，需要合理制定運(yùn)輸方案；同時(shí)，該工程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件復(fù)雜，南北兩岸情況各異，需要綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定合理的安裝方案；鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程也將涉及各種臨時(shí)設(shè)施，其安全性能也是施工控制的要點(diǎn)之一；此外，鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度控制是施工控制的重點(diǎn)難點(diǎn)。因此，本文針對(duì)依托工程的特點(diǎn)，研究制定了分段運(yùn)輸方案，并分析計(jì)算了臨時(shí)支撐和吊點(diǎn)型式的受力性能，因地制宜地制定了安裝方案。同時(shí)，也總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量控制措施，為今后類(lèi)似工程起到參考作用。

2 運(yùn)輸及安裝方案的制定

2.1 運(yùn)輸方案

通過(guò)考察現(xiàn)場(chǎng)地形及道路運(yùn)輸條件，研究決定采用低平板加液壓平板車(chē)的陸地運(yùn)輸方式。為滿(mǎn)足構(gòu)件實(shí)際運(yùn)輸條件需求，構(gòu)件尺寸需要符合以下要求：分段長(zhǎng)度應(yīng)小于40 m、寬度需小于6.5 m、高度應(yīng)小于4.2 m。因此，根據(jù)實(shí)際情況制定了運(yùn)輸分段方案，全橋共分為主分段32 件（不含挑臂），具體分段見(jiàn)圖3。其中，分段最大運(yùn)輸外形尺寸為35 m（長(zhǎng)）×6 m（寬）×3.2 m（高），重量約108 t。根據(jù)運(yùn)輸條件和構(gòu)件尺寸要求，長(zhǎng)度30 m 以下的鋼梁選用平板車(chē)運(yùn)輸，長(zhǎng)度30 m 以上的鋼梁選用兩支點(diǎn)運(yùn)輸。

圖3 運(yùn)輸分段軸測(cè)示意圖

2.2 臨時(shí)支撐方案

依托工程橋面標(biāo)高約8.3 m，現(xiàn)狀地面標(biāo)高約5.0 m, 主橋基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)施工完成并回填壓實(shí)后，分別在邊墩跨內(nèi)側(cè)和中墩兩側(cè)鋪設(shè)路基箱，路基箱上面設(shè)置支撐凳，主梁在支撐凳上拼裝焊接。其中，根據(jù)構(gòu)件重量及安裝順序分析可知，最不利支撐凳位于最大縱梁的兩端，其中最不利位置支撐凳構(gòu)造見(jiàn)圖4。

圖4 縱梁下的最不利支撐凳構(gòu)造圖（單位：mm）

經(jīng)計(jì)算分析可知，最大縱梁下部最不利支撐凳位置的最大豎向受力約為154.2 t，每處設(shè)置兩個(gè)支撐凳， 單個(gè)支撐凳最大豎向受力為154.2/2=77.1 t，支撐凳高度約1.8 m，計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5。

圖5 最不利支撐凳計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：mm）

依據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64—2015），對(duì)最不利位置處的支撐凳進(jìn)行強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。采用Midas Civil 建立有限元模型，支撐凳中心作用771 kN 的壓力。結(jié)構(gòu)計(jì)算模型及計(jì)算結(jié)果分析見(jiàn)圖6～圖9，計(jì)算結(jié)果匯總見(jiàn)表1。

圖6 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型圖

圖7 支撐凳荷載狀態(tài)下組合應(yīng)力云圖

圖8 支撐凳荷載狀態(tài)下位移量圖

圖9 支撐凳荷載狀態(tài)下彎矩圖

表1 支撐凳荷載作用下強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算結(jié)果

驗(yàn)算結(jié)論：支撐凳強(qiáng)度及剛度滿(mǎn)足規(guī)范要求。在應(yīng)力較大處應(yīng)加大焊腳尺寸，在上橫梁中間位置處加設(shè)勁板，加強(qiáng)受力點(diǎn)的承載力，以提高支架凳的整體穩(wěn)定性。在支架凳的四個(gè)落地點(diǎn)確保支腳與路基箱固結(jié)。

2.3 安裝方案

2.3.1 安裝流程

依據(jù)構(gòu)件吊裝重量及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用350 t汽車(chē)吊和350 t 浮吊進(jìn)行吊裝。最大吊裝外形尺寸為56.2 m（長(zhǎng)）×5.9 m（寬）×10.6 m（高），重量約230 t。總體吊裝順序采用先邊跨再中跨、先端橫梁再縱梁。南邊跨安裝采用350 t 汽車(chē)吊單機(jī)吊裝，北邊跨采用350 t 汽車(chē)吊與350 t 浮吊雙機(jī)抬吊，中跨采用350 t 浮吊吊裝。具體安裝流程見(jiàn)圖10。

圖10 安裝流程圖

2.3.2 場(chǎng)地要求

運(yùn)輸通道：施工便道寬度不小于6 m，原地面壓實(shí)后上鋪50 cm 道渣并壓實(shí)，地基承載力滿(mǎn)足100 kPa。吊裝場(chǎng)地：汽車(chē)吊作業(yè)范圍內(nèi)采用12 t 壓路機(jī)將原有土基壓實(shí)，上鋪50 cm 道砟，加固至地基承載力滿(mǎn)足100 kPa，同時(shí)，汽車(chē)吊支腿處放置重型路基箱。鋼梁拼裝場(chǎng)地：原有土基壓實(shí)，上鋪50 cm 道砟并壓實(shí)，上方澆筑20 cm 素混凝土墊層。河道清淤要求：現(xiàn)狀春申港不通航，河口淤泥多，現(xiàn)狀水深不滿(mǎn)足浮吊作業(yè)要求，需對(duì)浮吊作業(yè)區(qū)域按照浮吊吃水深度2.5 m 以上要求進(jìn)行清淤。

2.3.3 現(xiàn)場(chǎng)組拼

依托工程中跨2 個(gè)桁架鋼箱梁吊裝節(jié)段屬于超大構(gòu)件，無(wú)法滿(mǎn)足市政道路運(yùn)輸要求，故需在工地采用350t 浮吊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總體組拼，登高作業(yè)采用登高車(chē)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件，鋼箱梁節(jié)段的現(xiàn)場(chǎng)組拼場(chǎng)地設(shè)置在南岸東側(cè)。鋼箱梁組拼平臺(tái)承重能力將直接影響全橋整體拼裝精度[3]。因此，采用以下措施確保組拼場(chǎng)地的承載力：

（1）對(duì)組拼場(chǎng)地地基進(jìn)行整平并壓實(shí)，上鋪200 mm 混凝土墊層找平，并在兩側(cè)設(shè)置排水溝。

（2）組拼胎架采用鋼性路基箱上設(shè)置支撐凳，下方鋪設(shè)重型承重路基箱，路基箱規(guī)格為0.224 m×2 m×6 m，該種路基箱承載能力較高，鋪設(shè)范圍為寬15 m×長(zhǎng)70 m 整個(gè)組拼平臺(tái)范圍。

2.3.4 吊裝工況分析

依據(jù)總體吊裝順序，先進(jìn)行南岸兩個(gè)墩（4# 和5#墩）的端橫梁和縱梁吊裝，由于南岸現(xiàn)場(chǎng)條件寬裕，可直接采用350 t 汽車(chē)吊進(jìn)行陸地吊裝，該工況下，汽車(chē)吊和運(yùn)梁車(chē)均停在邊跨之間，跨中地面路基事先進(jìn)行了壓實(shí)處理，且在汽車(chē)吊停放位置設(shè)置路基箱板，確保地基承載力滿(mǎn)足吊裝要求。

北岸的兩個(gè)墩（2# 和3# 墩）的橫梁和縱梁需要在南岸組拼完成后，由350 t 浮吊“送梁”至北岸。其中北岸靠近江邊的主墩（3#墩）的橫梁直接采用350 t 浮吊進(jìn)行吊裝；遠(yuǎn)離江邊的邊墩（2#墩）橫梁由浮吊“送梁”，再由350 t 汽車(chē)吊陸地上安裝；鑒于北岸場(chǎng)地條件限制，汽車(chē)吊單獨(dú)吊裝無(wú)法滿(mǎn)足邊跨部分縱梁的要求，故邊跨西半幅縱梁采用350 t 汽車(chē)吊配合350 t 浮吊共同進(jìn)行，先由350 t浮吊將縱梁“送梁”至北岸指定位置，然后按照自西向東的順序依次進(jìn)行“雙機(jī)抬吊”，見(jiàn)圖11；剩余東半幅縱梁在350 t 浮吊的作業(yè)半徑以?xún)?nèi)，單獨(dú)采用浮吊進(jìn)行安裝即可。

主跨桁架梁、橫梁及小縱梁均采用350 t 浮吊進(jìn)行安裝，按照西側(cè)桁架梁(東側(cè)桁架梁(橫梁(縱梁(挑臂的安裝順序依次進(jìn)行，其中最不利工況在兩側(cè)的桁架梁安裝，該工況下，桁架梁最大吊重約237 t（含吊具重），350 t 浮吊采用作業(yè)半徑20.2 m，扒桿長(zhǎng)度45 m，額定吊重265 t，滿(mǎn)足吊裝要求。

圖11 汽車(chē)吊和浮吊雙機(jī)抬吊工況示意圖（單位：mm）

2.3.5 吊點(diǎn)的布設(shè)

吊點(diǎn)一般設(shè)置在鋼梁隔板和勁板相交處的鋼梁頂面，當(dāng)設(shè)有隔板和勁板時(shí)，可自行設(shè)置假隔板和加勁肋進(jìn)行加固[5]。為確保吊裝過(guò)程中構(gòu)件的穩(wěn)定，吊點(diǎn)位置的選定極為關(guān)鍵。針對(duì)一般構(gòu)件而言，每個(gè)分段設(shè)置4 個(gè)吊耳，4 個(gè)吊耳的對(duì)角線(xiàn)交點(diǎn)須是鋼梁自身的重心位置。由于常規(guī)構(gòu)件較易找到其重心位置，其吊點(diǎn)設(shè)置也較為容易，但對(duì)于偏心構(gòu)件來(lái)說(shuō)，設(shè)置吊點(diǎn)位置就顯得極為重要。

本文依托工程的中跨桁架梁就是典型的偏心構(gòu)件，也是吊裝重量最大的構(gòu)件，故其吊點(diǎn)的設(shè)置務(wù)必成為吊裝控制的重點(diǎn)。首先，利用CAD 三維模型選取其構(gòu)件重心；其次，考慮吊裝過(guò)程中防止構(gòu)件變形的因素，將其中兩個(gè)吊點(diǎn)設(shè)置在其桁架下緣板上，其余六個(gè)吊點(diǎn)均勻設(shè)置在縱梁頂面；然后，綜合考慮其重心位置、構(gòu)件特征及索具配置，利用計(jì)算機(jī)模擬確定其吊點(diǎn)位置；最后，針對(duì)吊耳和吊具的選擇進(jìn)行受力驗(yàn)算。其吊點(diǎn)設(shè)置見(jiàn)圖12。

圖12 桁架梁吊點(diǎn)設(shè)置圖

表2 桁架梁吊點(diǎn)驗(yàn)算結(jié)果匯總

吊耳采用A-60 型吊耳，安全負(fù)載60 t，桁架梁重約230 t，單機(jī)吊裝，設(shè)置四組吊耳（每組兩個(gè)），按三組吊耳受力計(jì)算，吊耳板材質(zhì)選用Q345B，角焊縫系數(shù)取0.7，其吊耳驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表2。

3 安裝質(zhì)量控制措施

（1）構(gòu)件就位過(guò)程控制措施

首先，吊車(chē)或浮吊應(yīng)停在構(gòu)件起吊工作半徑范圍內(nèi)，運(yùn)梁車(chē)開(kāi)到起吊范圍內(nèi)；然后，掛索并緩慢上力；先進(jìn)行試吊，將鋼梁吊離運(yùn)輸車(chē)30 cm 時(shí)暫停，觀(guān)查吊車(chē)或浮吊是否穩(wěn)定，然后再起吊，把鋼梁吊過(guò)墩柱，吊車(chē)或浮吊旋轉(zhuǎn)移動(dòng)到安裝位置，緩慢落鉤，將鋼梁上的支座線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)柱頂上的定位線(xiàn)進(jìn)行就位，然后逐步松鉤，待吊車(chē)或浮吊只承擔(dān)10%鋼梁重量時(shí)，觀(guān)察臨時(shí)支撐凳、墩柱、墊石及鋼箱梁有無(wú)變形，確定安全后方可卸荷；此時(shí)，安排工人安裝騎馬板，進(jìn)行腹板立縫焊接，然后再脫鉤，安裝就位完成[4-5]。

（2）構(gòu)件高程和水平位置調(diào)整措施

鋼梁架設(shè)前，必須對(duì)墩柱頂標(biāo)高、中線(xiàn)以及跨徑進(jìn)行復(fù)測(cè)，誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)和規(guī)范允許范圍內(nèi)。同時(shí)，在墩柱頂上劃出縱橫向十字線(xiàn)，以便于安裝支座和鋼箱梁架設(shè)。鋼梁架設(shè)完畢后現(xiàn)場(chǎng)采用千斤頂來(lái)調(diào)節(jié)鋼梁位置及標(biāo)高，待線(xiàn)型和標(biāo)高調(diào)整完畢后再進(jìn)行焊接定位，見(jiàn)圖13。

（3）支座保護(hù)措施

鋼橋在安裝未形成整體前，支座暫不能受力，故在支座四周設(shè)置保護(hù)支撐，支撐面高出支座頂面5mm，以避免吊裝時(shí)梁底與支座接觸。待全橋安裝焊接完成后，采用火焰切割拆除保護(hù)支撐。同一橋墩處兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱(chēng)操作，同一支座處兩個(gè)保護(hù)支撐同時(shí)對(duì)稱(chēng)操作。

圖13 鋼梁平面位置及標(biāo)高調(diào)節(jié)示意圖

4 結(jié)論

（1）在制定鋼結(jié)構(gòu)橋梁安裝方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，因地制宜地選擇適合的施工方案。本文依托工程通過(guò)合理制定施工方案，嚴(yán)格進(jìn)行施工質(zhì)量管控，最終順利完成了全橋的安裝工作，實(shí)踐證明選擇浮吊和汽車(chē)吊配合的“雙機(jī)抬吊”的安裝方案，既能解決吊裝現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地需求，又能滿(mǎn)足施工質(zhì)量和安裝精度要求。

（2）施工前，應(yīng)綜合考慮運(yùn)輸條件和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況，制定合理的運(yùn)輸分段方案，選擇適宜的運(yùn)輸車(chē)輛和路線(xiàn)，確保構(gòu)件在運(yùn)輸過(guò)程中不受損傷。此外，尚應(yīng)對(duì)吊裝場(chǎng)地進(jìn)行地基加固，確保地基承載力滿(mǎn)足吊裝作業(yè)要求。

（3）鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中的臨時(shí)設(shè)施的安全性也是施工控制的重點(diǎn)之一，故應(yīng)針對(duì)施工過(guò)程中的臨時(shí)支撐和吊點(diǎn)等構(gòu)造設(shè)置進(jìn)行分析驗(yàn)算，確保其受力性能滿(mǎn)足規(guī)范要求，使施工過(guò)程安全可控。

（4）安裝精度控制是鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中的重點(diǎn)及難點(diǎn)，文中提出了構(gòu)件就位過(guò)程控制措施、高程和水平位置調(diào)整措施以及支座保護(hù)措施，對(duì)今后類(lèi)似工程有借鑒參考價(jià)值。