馬瓊鋒，李送根

(中交第二航務(wù)工程局有限公司 第六工程分公司，湖北 武漢 430014)

1 工程概述

廈漳同城大道三標(biāo)西溪主橋位于福建省龍海市，跨九龍江西溪，為獨(dú)斜塔扭背索斜拉橋，墩、塔、梁固結(jié)，跨徑組成為(88+200) m，如圖1所示。邊跨為混凝土結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)梁寬51 m，梁高4 m；主跨為單箱七室鋼箱梁結(jié)構(gòu)，梁寬47 m，梁高4 m，標(biāo)準(zhǔn)安裝節(jié)段長(zhǎng)度12 m，吊重326.8 t。

圖1 西溪主橋橋型布置圖(單位：cm)

梁底檢修車(chē)從鋼箱梁中心線位置分左右幅設(shè)計(jì)，單臺(tái)檢修車(chē)長(zhǎng)度為24.36 m，重量為9 t。單臺(tái)檢修車(chē)配兩條行走軌道，軌道間距13.9 m(圖2)。

2 方案比選

檢修車(chē)的常規(guī)安裝方法主要有兩種：整體提升法、葫蘆安裝法。

整體提升法是采用橋面吊機(jī)在橋面上整體起吊鋼箱梁節(jié)段和檢修車(chē)的施工方法。在寬闊的水面，通航等級(jí)滿足要求時(shí)，鋼箱梁節(jié)段和檢修車(chē)整體組裝好，通過(guò)大型船舶運(yùn)輸至施工橋位處，同時(shí)，由于鋼箱梁在上、檢修車(chē)在下，往往還需要在船舶甲板上設(shè)置擱置支架。到達(dá)橋位后，船舶在起吊正下方拋錨定位，橋面吊機(jī)整體提升鋼箱梁節(jié)段和檢修車(chē)，節(jié)段焊接好后，檢修車(chē)即安裝完成。該工程檢修車(chē)受航道等級(jí)低和上下游橋梁凈空的限制，無(wú)法將鋼箱梁節(jié)段和檢修車(chē)整體組裝運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)，該方法不適合。

圖2 鋼箱梁及檢修車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖(單位：cm)

葫蘆安裝法是將鋼箱梁全部安裝完成后、再采用多個(gè)葫蘆組單獨(dú)安裝檢修車(chē)的施工方法。由于鋼箱梁節(jié)段已經(jīng)安裝到位，檢修車(chē)因體量、重量小而采用汽車(chē)分節(jié)陸運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，利用駁船拼裝成整體，多個(gè)葫蘆組反拉起吊安裝(在鋼箱梁底設(shè)置反拉點(diǎn)耳板)。由于葫蘆的特點(diǎn)及其行程有限，采用該法的橋梁高度通常不是太高。該工程不但受潮汐影響，而且橋梁高度還較高，所以該方法也不適合。

結(jié)合橋位處的外部環(huán)境特點(diǎn)，研究采用檢修車(chē)高空滑移安裝法。其總體思路為：主跨鋼箱梁按照拼裝節(jié)段在廠內(nèi)加工完成后走水運(yùn)運(yùn)輸至橋下，檢修車(chē)分段汽車(chē)運(yùn)輸至橋位處橋面上。在橋面上將檢修車(chē)拼裝成整體后，利用兩臺(tái)200 t變幅式橋面吊機(jī)將其吊放下至已經(jīng)就位于橋下的鋼箱梁節(jié)段頂面。采取必要的措施固定好檢修車(chē)后，同樣利用橋面吊機(jī)整體提升檢修車(chē)和鋼箱梁節(jié)段，至檢修車(chē)高度到達(dá)設(shè)計(jì)位置后，采取葫蘆反拉的方法將檢修車(chē)滑移至上一個(gè)已安裝梁段(檢修車(chē)頂部設(shè)置臨時(shí)軌道)，然后再繼續(xù)提升待安裝鋼箱梁段，最后完成安裝。檢修車(chē)安裝后，可作為后續(xù)節(jié)段的焊接操作平臺(tái)，方便施工。

幾種檢修車(chē)常規(guī)安裝方法從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、操作性、安全性等方面比選結(jié)果如表1所示。

表1 方案比選對(duì)比

3 理論分析計(jì)算

檢修車(chē)高空滑移安裝法的關(guān)鍵技術(shù)為滑移的實(shí)現(xiàn)。檢修車(chē)滑移前，鋼箱梁段與檢修車(chē)需要完全脫離，檢修車(chē)重量全部由高強(qiáng)螺栓和臨時(shí)固定型鋼承擔(dān)。

利用Midas建模分析計(jì)算，模擬滑移前的工況和計(jì)算滑移過(guò)程需要克服的摩阻力，選取合適的材料和葫蘆級(jí)別。通過(guò)計(jì)算，該項(xiàng)目使用4個(gè)1 t葫蘆，采用4組普通螺栓(單組4個(gè))、4根20工字鋼45°角臨時(shí)焊接固定可滿足要求。不同的施工項(xiàng)目，施工前需針對(duì)各項(xiàng)目檢修車(chē)重量不同而進(jìn)行同樣的計(jì)算分析。

3.1 載荷及工況

3.1.1 載荷分析

(1) 支架自重(恒載)

支架本身重力荷載由有限元軟件自行處理，Midas程序運(yùn)行。

(2) 檢修車(chē)自重(活載)

單臺(tái)檢修車(chē)自重9 t，每臺(tái)檢修車(chē)由兩根軌道承受，考慮檢修車(chē)自身不均衡系數(shù)1.1，故單根軌道承受載荷為4.5×1.1=4.95 t。

3.1.2 工況分析

檢修車(chē)位于懸臂最遠(yuǎn)端工況進(jìn)行計(jì)算分析。

3.2 模型

根據(jù)檢修車(chē)結(jié)構(gòu)形式及軌道布置形式，經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比分析選取單根軌道臨時(shí)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析，軌道梁與斜拉桿之間連接模擬為鉸接。

3.3 計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果[構(gòu)件(Q235B)]表明：

最大組合應(yīng)力：σmax=89.73 MPa<205 MPa。

因此，支架整體計(jì)算主要構(gòu)件強(qiáng)度均能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.4 螺栓組計(jì)算

最不利工況支反力計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 支反力計(jì)算結(jié)果

綜上所述，螺栓組布置可以滿足要求。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施步驟

該項(xiàng)目共16個(gè)鋼箱梁節(jié)段，1#、2#節(jié)段為起始段，采用空中軌道對(duì)接方法安裝檢修車(chē)時(shí)利用3#節(jié)段。運(yùn)輸船將3#梁段水運(yùn)就位于橋下停泊后，利用橋面吊機(jī)將檢修車(chē)下放至待吊3#梁段上；提升3#梁段，檢修車(chē)隨梁段一起提升至已安裝2#梁段下方；橋面吊機(jī)做變幅，使行走輪與軌道靠近，利用手拉葫蘆微調(diào)，進(jìn)行檢修車(chē)安裝。該方案不需要額外的大型起重設(shè)備，且可以利用待安裝鋼箱梁作為施工作業(yè)平臺(tái)；檢修車(chē)下放時(shí)需要手拉葫蘆輔助。

檢修車(chē)分節(jié)段運(yùn)輸至橋位后在已拼裝的懸臂前端進(jìn)行拼裝，單臺(tái)檢修車(chē)拼裝完成后，為便于吊裝，將兩臺(tái)檢修車(chē)先通過(guò)臨時(shí)連接段連接成整體形成對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)再進(jìn)行整體吊裝。

4.1 檢修車(chē)下放

因吊裝幅度限制，此時(shí)橋面吊機(jī)無(wú)法垂直起吊，在橋面吊機(jī)底盤(pán)上設(shè)置吊耳，采用兩個(gè)5 t導(dǎo)鏈葫蘆及鋼絲繩等作為牽引索，將檢修車(chē)向底盤(pán)方向拉住，橋面吊機(jī)緩慢起升，待檢修車(chē)離地后通過(guò)放導(dǎo)鏈葫蘆，將檢修車(chē)向梁段外側(cè)釋放，待檢修車(chē)處于垂直位置后，松掉牽引用導(dǎo)鏈葫蘆，吊具繼續(xù)下放直至落于待吊裝的3#梁段頂面(靠岸側(cè)端)。

4.2 檢修車(chē)安裝

(1) 檢修車(chē)下放到待吊裝梁段頂面后，解除橋面吊機(jī)吊具與檢修車(chē)連接；將待接長(zhǎng)的臨時(shí)軌道插入檢修車(chē)行走輪卡槽內(nèi)。接長(zhǎng)的軌道伸出梁底長(zhǎng)度不小于兩個(gè)行走輪間距。

(2) 將橋面吊機(jī)吊具與梁段吊耳連接，提升梁段至臨時(shí)軌道與永久軌道基本對(duì)齊。因梁段重心變化，需利用橋面吊機(jī)縱坡調(diào)節(jié)油缸調(diào)整梁段以盡量減小梁段縱坡，保證梁段平穩(wěn)。

(3) 通過(guò)橋面吊機(jī)變幅機(jī)構(gòu)微調(diào)軌道接縫間距，利用手拉葫蘆輔助進(jìn)行軌道精確對(duì)接。對(duì)位精確后將臨時(shí)軌道與梁底軌道連接座用高強(qiáng)螺栓固定。

(4) 在臨時(shí)軌道懸臂前端用型鋼與已安裝的2#梁段臨時(shí)固定，同時(shí)在梁底焊接掛耳，利用橋面吊機(jī)將3#鋼箱梁段稍下放，使其與檢修車(chē)脫離開(kāi)。然后在掛耳和檢修車(chē)之間通過(guò)手拉葫蘆拖拉，將檢修車(chē)從臨時(shí)軌道移動(dòng)到永久軌道。

4.3 解除連接件

檢修車(chē)安裝至行走輪全部移動(dòng)至永久軌道后，在永久軌道端部安裝臨時(shí)止擋，然后拆除兩臺(tái)檢修車(chē)之間的臨時(shí)連接段和臨時(shí)軌道，完成檢修車(chē)安裝。

5 施工技術(shù)要點(diǎn)

(1) 在主梁上就位精準(zhǔn)度要求高

檢修車(chē)在主梁上的就位精準(zhǔn)度要求高，其位置是成功對(duì)接能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵性因素。在主梁上安裝好檢修車(chē)后，需經(jīng)過(guò)測(cè)量控制與驗(yàn)收程序，符合對(duì)接精準(zhǔn)度要求后方可起吊。同時(shí)，保證檢修車(chē)與主梁之間支墊的穩(wěn)定性。

(2) 橋面吊機(jī)變幅要求

橋面吊機(jī)必須能實(shí)現(xiàn)變幅，且滿足檢修車(chē)安裝所需的變幅要求，才能進(jìn)行此類(lèi)方法的檢修車(chē)安裝。

6 結(jié)語(yǔ)

高空滑移安裝橋梁檢修車(chē)新技術(shù)，適用于水上受限條件下的檢修車(chē)安裝，在沙洲島特大橋西溪主橋主跨懸臂拼裝鋼箱梁檢修車(chē)的安裝中得到成功應(yīng)用。該工藝有效利用現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備，在保證施工作業(yè)安全和施工質(zhì)量的前提下，有效簡(jiǎn)化了檢修車(chē)安裝施工組織，提高了機(jī)械設(shè)備利用率。該施工工藝可為今后類(lèi)似工程檢修車(chē)安裝提供一定借鑒。