王 威

(江蘇省交通工程集團有限公司，鎮(zhèn)江 212100)

廈門山海健康步道是貫穿廈門島東西方向的山海步行廊道，路線起于國際郵輪碼頭，沿狐尾山、仙岳山、園山、薛嶺山、虎頭山、金山、湖邊水庫、五緣灣、虎仔山、觀音山，終于觀音山夢幻沙灘，串聯(lián)“八山三水”，全長約22.4 km。步道中7座節(jié)點橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎、造型美觀，是廈門島中北部重要的生態(tài)節(jié)點，本項目工程為節(jié)點六橋梁。

1 工程概況

節(jié)點六橋梁連接金山與湖邊水庫，該橋跨越島內(nèi)交通要道仙岳路，毗鄰湖邊水庫，在湖邊水庫旁側(cè)設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)橋塔。橋梁采用張弦梁和懸索梁橋組成的混合體系結(jié)構(gòu)，由加勁鋼箱梁作為上弦，下部設(shè)置2根平行的密閉高釩索，中間連以撐桿形成整體受力自平衡體系[1]，纜索一端錨固在橋面加勁梁上，另一端錨固在橋塔塔柱上。

全橋直線長為83.3 m，總寬為4.4 m，塔高為28 m，加勁梁采用扁平鋼箱梁結(jié)構(gòu)，頂板寬為4.4 m，底板寬為1.2 m，梁高為0.7 m，鋼板材質(zhì)型號為Q345C。

橋塔高度為28 m，共設(shè)5層，塔底截面短邊寬度為3.94 m，長邊寬度為6.85 m，沿橋向長度為5.83 m。塔頂截面短邊寬度為9.7 m，長邊寬度為17.23 m，沿橋向長度為12.93 m。橋塔塔柱、主梁以及次梁的鋼板材質(zhì)型號均采用Q345C。

該橋主纜采用2根Φ96 mm密閉高釩索，為國內(nèi)橋梁上首次使用，其公稱抗拉強度≥1 570 MPa，最小破斷力為9 300 kN，彈性模量為1.6×105MPa，在安裝前應(yīng)對主纜進行預(yù)張拉，以消除拉索的非彈性變形，并測定拉索的彈性模量。

密閉高釩索與鋼箱梁之間共設(shè)置13對撐桿,撐桿為Ф168×10 mm鋼管，材質(zhì)型號為Q345C，編號為ZC1—ZC13；2對Ф50 mm不銹鋼吊索，編號為ZC14—ZC15。撐桿及吊索間距均為5.2 m。節(jié)點六橋梁總體布置如圖1所示；節(jié)點六橋梁橫斷面結(jié)構(gòu)布置如圖2所示。

圖1 節(jié)點六橋梁總體布置(單位：cm)

圖2 節(jié)點六橋梁橫斷面結(jié)構(gòu)布置(單位：cm)

2 總體施工方案及施工難點

2.1 總體施工方案

該工程采用“先梁后纜”的施工方法，先搭設(shè)鋼管臨時支墩，分節(jié)段吊裝鋼箱梁A～F，安裝橋塔，待鋼箱梁節(jié)段焊縫施工形成整體后，再安裝ZC1—ZC13撐桿、2根Φ96 mm密閉高釩索和ZC14—ZC15不銹鋼吊索，最后張拉2根密閉高釩索，體系轉(zhuǎn)換成橋。

2.2 施工難點

(1) 該橋跨越廈門島內(nèi)仙岳路主干道，交通流量大，鋼箱梁和纜索安裝均屬于高空作業(yè)，安全風(fēng)險大且交通組織壓力大。

(2) 湖邊水庫側(cè)橋塔高為28 m，塔底截面尺寸為3.94 m×6.85 m×5.83 m(短邊×長邊×沿橋向長度)，塔頂截面尺寸為9.7 m×17.23 m×12.93 m(短邊×長邊×沿橋向長度)，斷面形狀類似梯形，連系桿件多，且采用銷接，安裝難度高。另外施工空間狹小、場地受限，橋塔片架尺寸大，安裝難度高。

(3) 節(jié)點六橋梁結(jié)構(gòu)為非對稱空間纜索體系結(jié)構(gòu)，非線性影響大，成橋結(jié)構(gòu)線形、構(gòu)件均無應(yīng)力長度的計算和結(jié)構(gòu)施工定位，監(jiān)測難度大。

撐桿及纜索結(jié)構(gòu)為空間異形結(jié)構(gòu)，安裝精度要求高，索夾安裝的位置與偏角將對主纜的線形和內(nèi)力產(chǎn)生較大影響，且在高空作業(yè)，空間上能否準確定位直接影響橋梁體系轉(zhuǎn)換的成敗。

3 張弦梁橋施工技術(shù)

3.1 鋼箱梁安裝

鋼管支墩設(shè)在仙岳路中央綠化帶及兩側(cè)輔路上，以減少鋼管支墩對仙岳路交通影響。鋼管支架設(shè)置ZD1#～5#，共5個，高度為4～15 m，從下往上分別為：混凝土擴大基礎(chǔ)、Ф609×16 mm鋼管立柱、橫向斜撐及剪刀撐、I40b雙拼工字鋼、321型貝雷橫梁，I40b雙拼工字鋼、臨時砂筒[2]。

其中321型貝雷橫梁操作平臺既可作為掛索和撐桿安裝平臺，又可作為安全平臺，防止高空墜物影響車輛通行安全。

工程地質(zhì)為殘積砂質(zhì)黏性土、全風(fēng)化花崗巖以及散體狀強風(fēng)化花崗巖。鋼管支墩總體布置如圖3所示；鋼管支墩斷面如圖4所示。

圖3 鋼管支墩總體布置(單位：cm)

圖4 鋼管支墩斷面(單位：cm)

根據(jù)交通組織方案，鋼管支墩和鋼箱梁只能在每天0:00—5:00時間段內(nèi)進行吊裝。交警在該施工期間管制交通，現(xiàn)場布設(shè)交通引導(dǎo)標志標牌、爆閃燈、水馬、防撞桶等安全設(shè)施。

鋼管支墩采用1臺QAY130型汽車起重機進行安裝，待鋼管支架安裝完畢后，再安裝321型貝雷梁，復(fù)測鋼管支架軸線位置與高程，確認無誤后進行鋼箱梁吊裝。

鋼箱梁共分6個節(jié)段進行吊裝，編號為鋼箱梁A～F，采用1臺QAY260型汽車起重機進行安裝，安裝順序是從金山側(cè)向橋塔側(cè)依次安裝[3]。其中最大吊裝工況為A節(jié)段重41 t，最大吊裝半徑為14.5 m。查看QAY260型汽車起重機性能表，當(dāng)臂長為31.4 m，半徑為16 m時，起重量為48.6 t>41+1=42 t，滿足使用要求。經(jīng)過計算，鋼絲繩選用6×37+FC，直徑為Φ32 mm，抗拉強度為1 670 N/mm2。采用四點法進行吊裝，吊耳位置應(yīng)設(shè)置在隔板或腹板位置[4]，若受尺寸限制無法設(shè)置在上述位置，則吊耳位置下方應(yīng)做加強處理。

汽車起重機吊臂回轉(zhuǎn)至安裝位置上空，主臂停止回轉(zhuǎn)，梁段通過鋼絲繩穩(wěn)定，施工人員指揮梁段緩慢落下，當(dāng)梁段與鋼管支架接觸后，讓吊車維持60%的受力狀態(tài)并保持穩(wěn)定。測量工程師測量梁段位置，位置若有偏差則讓吊車將梁段吊離約10 mm 位置，通過鋼絲繩、撬杠等工具調(diào)整梁段位置后，梁段再次下落測量。反復(fù)調(diào)整至要求位置后，梁段正式落位并做臨時固定，落位時梁段采用砂筒做四點支撐，并將碼板與相鄰梁段臨時焊接固定，待梁段放置穩(wěn)定后，吊車落索。

3.2 橋塔安裝

由于橋塔單面尺寸太大，無法直接運輸，故在廠內(nèi)按照塔柱、主梁、次梁、斜撐等部件分構(gòu)件制作，分為72根5～13 m長的管件，運輸至現(xiàn)場，拼裝成2片，分別吊裝定位后安裝2片間橫梁[3]。橋塔片架拼裝平面布置如圖5所示。

圖5 橋塔片架拼裝平面布置

橋塔單片重57.9 t，采用1臺350 t和1臺130 t汽車起重機進行安裝，鋼絲繩選用6×37+FC，直徑為Φ32 mm。用350 t汽車起重機將單片橋塔端部起吊，緩緩抬升至一定高度，后部由130 t汽車起重機抬起尾部緩緩向前，直至整片橋塔豎立。汽車起重機脫鉤，由350 t汽車起重機將單片橋塔吊裝到位，靠住臨時支撐后調(diào)整單片橋塔的定位及標高，將單片橋塔固定于底部預(yù)埋及臨時支撐后，汽車起重機松鉤[4]。采用同樣的施工方法將另一片橋塔吊裝到位，然后安裝2片橋塔之間的橫梁及斜撐。

3.3 撐桿及纜索安裝

3.3.1 撐桿安裝

該工程纜索結(jié)構(gòu)屬于空間異形結(jié)構(gòu)，空間定位精度要求高，撐桿的安裝定位將直接影響纜索定位的精度，而每對撐桿與鋼箱梁角度均不同，施工難度大，因此須重點控制撐桿的安裝精度。

采用在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠家內(nèi)，對撐桿和鋼箱梁進行預(yù)拼裝，再對撐桿位置進行定位的方法[5]，可有效減少現(xiàn)場進行撐桿安裝定位的調(diào)整時間和難度。

1) 廠內(nèi)撐桿精確定位、預(yù)拼裝

在生產(chǎn)廠內(nèi)，鋼箱梁加工胎架需進行反向設(shè)計，即鋼箱梁頂板在下，鋼箱梁底板在上，便于撐桿精確定位。鋼箱梁與撐桿結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 鋼箱梁與撐桿結(jié)構(gòu)

采用全站儀在鋼箱梁底部測放出耳板位置。撐桿與耳板銷接后，整體吊拼至耳板測放位置，全站儀測量復(fù)核撐桿空間位置。撐桿空間位置符合要求后，將耳板與鋼箱梁底部局部焊接。局部焊接穩(wěn)固后拆卸下?lián)螚U，再進場進行耳板和側(cè)板焊接。全部耳板以及側(cè)板焊接安裝完成后，進行耳板和側(cè)板焊縫探傷檢測，檢測合格后及時進行耳板及側(cè)板的防腐工作。

2) 現(xiàn)場撐桿精確定位、拼裝

鋼箱梁定位安裝完成后，撐桿運至現(xiàn)場進行安裝。撐桿在現(xiàn)場與索夾組拼完成后采用25 t汽車起重機起吊，操作人員站在登高設(shè)備上進行作業(yè)。在撐桿上綁扎吊帶，采用3 t手拉葫蘆使外撐桿上的叉耳能較順利進入外側(cè)的耳板內(nèi)。外撐桿上的叉耳進入耳板后，插入銷軸。內(nèi)撐桿再通過3 t手拉葫蘆旋轉(zhuǎn)，使內(nèi)撐桿上的叉耳進入內(nèi)側(cè)的耳板上，插入銷軸銷接。

3) 索夾安裝

根據(jù)監(jiān)控單位提供的索夾定位表，提前在主纜上標示出各個索夾的位置及偏角，貼上反光貼，主纜安裝就位后采用全站儀復(fù)核索夾空間坐標位置，確認無誤后再進行索夾安裝。

4) 撐桿無法安裝的解決措施

由于耳板與撐桿叉耳間隙僅有5 mm，撐桿定位安裝對耳板安裝精度要求在1°以內(nèi)，耳板的變形偏差超過1°會造成撐桿無法順利安裝。

現(xiàn)場鋼箱梁安裝過程中受梁體自身熱脹冷縮和安裝誤差等因素影響，撐桿可能無法安裝。針對無法順利安裝或者索夾定位偏差較大的撐桿，使用角磨機割取耳板，耳板與撐桿銷接為整體后再吊裝，吊裝就位過程中全站儀對索夾空間位置進行跟蹤定位測量，確保索夾空間坐標的準確性。

3.3.2 纜索安裝

1) 展索

在橋面上進行2根Φ96 mm密閉高釩索的展索，下方每2～3 m設(shè)置捆綁式展索小車和展索托輥[5]，避免主纜索與橋面摩擦損壞，且在展索過程中派專人跟蹤檢查，隨時調(diào)整展索小車的前進方向和間距，保證主纜索表面不與橋面接觸。

2) 索頭錨具安裝

橋塔端索頭為叉耳式不可調(diào)節(jié)錨具，橋臺側(cè)索頭為可調(diào)節(jié)螺桿式錨具。索頭錨具安裝如圖7所示。

圖7 索頭錨具安裝

主纜全部展開后，采用1臺25 t汽車起重機和2個3 t手拉葫蘆，先進行橋塔側(cè)錨具安裝，再進行橋臺側(cè)錨固端安裝，安裝完成后，把主纜錨具螺桿調(diào)節(jié)至設(shè)計要求狀態(tài)“±0”。

3) 撐桿位置纜索安裝

主纜兩端錨固后采用汽車起重機將主纜抬下橋面，在貝雷平臺進行撐桿位置纜索安裝，局部位置輔以登高車設(shè)備。纜索安裝時拆下?lián)螚U索夾的下半圓索夾，檢查索夾在主纜上的安裝標記位置線，畫出索夾安裝位置長度，對準后合上索夾、擰上螺栓[4]。采用扭力扳手進行緊固至設(shè)計值，確保每個螺栓的緊固力達到設(shè)計要求。

4) 不銹鋼吊索安裝

撐桿索夾安裝完畢后，采用登高車進行不銹鋼吊索安裝，安裝時索夾安裝位置及緊固措施與撐桿位置纜索安裝相同。

4 體系轉(zhuǎn)換

主纜張拉采用兩幅雙端同步，分4級進行張拉，即左右兩幅主纜在橋臺側(cè)和橋塔端共設(shè)置4組張拉工裝設(shè)備。張拉工裝結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 張拉工裝結(jié)構(gòu)

根據(jù)監(jiān)控單位提供的張拉指令進行分級張拉，張拉完成后橋梁中部會拱起約9.6 cm，現(xiàn)場實際拱起8.5 cm，符合設(shè)計要求。張拉過程中，每級張拉完成后須對張拉力和引伸量進行雙控對比。

結(jié)構(gòu)應(yīng)力是結(jié)構(gòu)受力狀況最直接的反應(yīng)，采用磁通量傳感器對主纜內(nèi)力進行監(jiān)測、表貼式應(yīng)變計對主梁內(nèi)力進行監(jiān)測，采用索力動測儀對不銹鋼吊索進行監(jiān)測。同時監(jiān)控單位全程對橋梁的線形與標高進行測量，并注意控制2根主纜的相對誤差，確保橋梁成橋后受力均勻，線形滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)論

為保證節(jié)點六橋梁在運營過程中的安全可靠性，須檢驗橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力及其工作狀況是否滿足使用要求，委托檢測公司對該橋進行靜載和動載試驗。根據(jù)《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T 233—2015)判定，該橋的結(jié)構(gòu)剛度及強度滿足設(shè)計人群荷載的承載能力要求。節(jié)點六橋梁成橋如圖9所示。

圖9 節(jié)點六橋梁成橋

相關(guān)工程建議：

(1) 采用BIM(建筑信息模型)軟件精確建立整體模型，在預(yù)拼裝時以胎架上的鋼箱梁為基準建立局部坐標系，精確放樣耳板位置。

(2) 索夾安裝位置應(yīng)考慮纜索自重垂度、撐桿與主纜固定位置會隨著主纜的伸長而產(chǎn)生位移、橋塔桁架變形等綜合影響因素，提前設(shè)置預(yù)偏量。