張 磊，鐘偉斌，吳 彬，羊樟發(fā)，薛新華

(1.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川 成都 610042)

0 引言

隨著橋梁大批量建設(shè)，許多橋梁朝著大型化、異形化、美觀化的方向發(fā)展[1-5]。然而，在橋梁施工過(guò)程中，常常面臨一定的技術(shù)難題。如絕大多數(shù)橋梁建設(shè)都涉及構(gòu)件吊裝，而吊裝過(guò)程中的精確性、安全性值得重點(diǎn)關(guān)注。許多學(xué)者已經(jīng)對(duì)此進(jìn)行研究。朱勁松等[6]以懷來(lái)官?gòu)d水庫(kù)特大橋?yàn)橐劳校瑢?duì)鋼-混凝土組合梁懸索橋吊裝施工顫振穩(wěn)定性及動(dòng)力特性進(jìn)行研究；田仲初等[7]通過(guò)有限元軟件對(duì)梅溪河特大橋纜索吊裝系統(tǒng)的安全性進(jìn)行了驗(yàn)算；王曉明等[8]建立了空間索形懸索橋的吊裝施工過(guò)程分析方法；周旭[9]以荊岳長(zhǎng)江公路大橋?yàn)槔?，詳?xì)介紹了變幅式橋面吊機(jī)的安裝調(diào)試與試吊、鋼箱梁吊裝施工技術(shù)。此外，張東嶺等[10]、張玉平等[11]、王亞維[12]也對(duì)不同橋梁的吊裝施工進(jìn)行了系統(tǒng)探究。

1 工程概況

北支江大橋工程位于富陽(yáng)區(qū)北支江上游，南北連接高爾夫路與東洲島規(guī)劃中心路，采用兩跨空間異形斜拱橋，雙向六車道方案。

北支江大橋主橋橋型采用(35+95+95+35)m四跨下承式鋼拱梁組合橋，北側(cè)引橋采用2×25m的連續(xù)鋼箱梁，南側(cè)引橋采用(30+28+32)m的連續(xù)鋼箱梁，橋跨全長(zhǎng)407.6m，下部采用柱式墩、橋臺(tái)采用U形臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。上部結(jié)構(gòu)采用鋼拱-梁組合體系，主拱肋設(shè)計(jì)跨徑90m，矢高23.5m，矢跨比接近1/4，拱圈外斜角15°；副拱肋設(shè)計(jì)跨徑90m，矢高28.125m，矢跨比接近1/3.2，拱圈外斜角15°。主橋橋面寬度44～50.4m；引橋橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度43m。北支江大橋主橋、引橋、拱肋鋼結(jié)構(gòu)均采用Q355D型鋼，鋼箱梁總用鋼量11 900t。主橋總長(zhǎng)度260m，為箱形梁及T形板和橋面板的組合梁體。北側(cè)引橋總長(zhǎng)度50m，為變截面鋼箱梁，箱梁高度1.7～2.4m，寬度43～48m；南側(cè)引橋總長(zhǎng)度90m，為變截面鋼箱梁，箱梁高2.4～1.7m，寬43～48m。橋面系沿縱向每隔3m設(shè)置1道橫隔梁，與吊桿位置間隔對(duì)應(yīng)，一般橫梁為工字鋼梁，梁長(zhǎng)22.7m。北支江大橋總體平面布置如圖1所示。

2 安裝流程

1)步驟1 現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地處理，并使用80t履帶式起重機(jī)吊裝鋼管樁，搭設(shè)東西兩側(cè)棧橋和支棧橋，棧橋搭設(shè)至3號(hào)墩位置處，并進(jìn)行棧橋驗(yàn)收。

2)步驟 2 棧橋驗(yàn)收后開(kāi)始搭設(shè)引橋支撐架，并繼續(xù)搭設(shè)剩余部分棧橋及支棧橋，之后對(duì)棧橋進(jìn)行驗(yàn)收。

3)步驟 3 搭設(shè)引橋剩余支撐架及主橋支撐架。使用80t履帶式起重機(jī)搭設(shè)主橋支撐架。使用80t履帶式起重機(jī)搭設(shè)0～2號(hào)墩及6～8號(hào)墩之間引橋支撐架。

4)步驟 4 將與挑臂沖突的支棧橋部分拆除，使用80t履帶式起重機(jī)搭設(shè)挑臂下方的拱肋支撐架。

5)步驟 5 門式起重機(jī)進(jìn)場(chǎng)并調(diào)試完畢，拆除支棧橋。

6)步驟 6 使用2臺(tái)門式起重機(jī)進(jìn)行北側(cè)0～2號(hào)墩引橋結(jié)構(gòu)的安裝?？v向安裝順序?yàn)閺?號(hào)墩至2號(hào)墩，橫向安裝順序?yàn)閺奈鱾?cè)向東側(cè)，構(gòu)件吊裝就位后即同步進(jìn)行焊接作業(yè)。

7)步驟 7 北側(cè)0～2號(hào)墩引橋安裝結(jié)束后，使用2臺(tái)門式起重機(jī)進(jìn)行主橋縱梁安裝，安裝順序?yàn)閺?號(hào)墩至6號(hào)墩，安裝過(guò)程中相鄰縱梁之間先用碼板固定好，再進(jìn)行焊接作業(yè)。其中，雙機(jī)抬吊的縱梁只能從北側(cè)場(chǎng)地開(kāi)始起吊。

8)步驟 8 單機(jī)吊裝的縱梁從南北兩側(cè)場(chǎng)地起吊。在主縱梁安裝焊接完成后開(kāi)始橫梁安裝，橫梁縱向安裝順序?yàn)閺哪媳眱蓚?cè)向中間吊裝。

9)步驟 9 使用2臺(tái)門式起重機(jī)吊裝6～7號(hào)墩及7～8號(hào)墩之間第1段的引橋，先吊裝鋼箱梁后安裝翼緣部分，翼緣部分散拼安裝，鋼箱梁橫向安裝順序?yàn)閺臇|側(cè)向西側(cè)。

10)步驟 10 箱梁安裝焊接基本完成，利用2臺(tái)門式起重機(jī)從南北兩側(cè)向中間打包(1捆5張板、1捆5根小橫梁或小縱梁)吊裝小橫梁、小縱梁及橋面板等構(gòu)件。

11)步驟 11 使用2臺(tái)門式起重機(jī)吊裝挑臂，挑臂打包后由門式起重機(jī)輸送至安裝部位，縱向安裝順序?yàn)閺哪媳眱蓚?cè)向中間。同時(shí)搭設(shè)8～9號(hào)墩引橋支撐架和挑臂上方拱肋支撐架。

12)步驟 12 門式起重機(jī)退場(chǎng)開(kāi)始拆除棧橋，使用180t履帶式起重機(jī)吊裝7～9號(hào)墩引橋的箱梁并焊接。

13)步驟 13 橋梁整體安裝焊接完成后，使用180t履帶式起重機(jī)進(jìn)行拱肋吊裝，從兩拱腳處向頂部進(jìn)行。且履帶式起重機(jī)行駛路線下方鋪墊路基箱板。

14)步驟 14 拱肋吊裝后進(jìn)行線形調(diào)整，在焊接完成后卸載支撐架。卸載完成后安裝吊桿并進(jìn)行第1次張拉，然后拆除拱肋支撐架。

15)步驟 15 對(duì)橋體進(jìn)行卸載并進(jìn)行吊桿第2次張拉。拆除主梁臨時(shí)支墩及支撐架(且拆除東側(cè)棧橋)，先拆除引橋支撐架，主橋支撐架從4號(hào)墩開(kāi)始至南北側(cè)兩邊拆除結(jié)束。最后橋面鋪裝及附屬設(shè)施施工，進(jìn)行吊桿第3次張拉并調(diào)整整體線形。

3 引橋分段方案及吊裝分析

引橋鋼箱梁為單箱8室截面，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)使用門式起重機(jī)或履帶式起重機(jī)分段吊裝，即：北引橋使用門式起重機(jī)吊裝；南引橋的YD，YE段使用門式起重機(jī)吊裝，YF，YG段使用180t履帶式起重機(jī)吊裝。根據(jù)箱段運(yùn)輸條件、公司設(shè)備狀況及設(shè)計(jì)施工圖要求、鋼廠軋制鋼板規(guī)格、橋位架設(shè)等多方面因素，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行分塊制造?？v向分段避免跨中出現(xiàn)對(duì)接焊縫，寬度方向按箱式進(jìn)行分段。下面以北引橋?yàn)槔M(jìn)行介紹。

根據(jù)橋墩形式、橋體結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)情況，橋段縱向分為3段(見(jiàn)圖2)，其中YA段長(zhǎng)20m、YB段長(zhǎng)15m、YC段長(zhǎng)15m。因翼緣板橫向?qū)挾?.127m超過(guò)運(yùn)輸限制，故散運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)地面拼裝后進(jìn)行吊裝。

圖2 縱向分段

橫向劃分按照箱室和運(yùn)輸條件，根據(jù)劃分原則，分為以下3種情況(見(jiàn)圖3)。

圖3 北引橋鋼箱梁橫向劃分平面

1)YA段 橫向分為9塊(YA1～YA9)+2個(gè)翼緣，其中YA1段包含2塊腹板，其余箱室均只有1塊腹板；翼緣部分因?qū)挾瘸^(guò)運(yùn)輸限制，采用上蓋板、隔板分塊運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)散拼。

2)YB段 橫向分為9塊(YB1～YB9)+2個(gè)翼緣，其中YB1段包含2塊腹板，其余箱室均只有1塊腹板。

3)YC段 橫向分為9塊(YC1～YC9)+2個(gè)翼緣，其中9個(gè)箱室均只有1塊腹板。

各分段質(zhì)量及尺寸統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 各分段質(zhì)量及尺寸統(tǒng)計(jì)

4 主橋及橋面分段方案及吊裝分析

4.1 橫梁分段方案

2～6號(hào)墩為主橋段，共有5段橫梁。因橫梁總長(zhǎng)均為21.698m，滿足運(yùn)輸要求，故長(zhǎng)度方向不分段。寬度方向分段如下。

1)2，6號(hào)墩支點(diǎn)橫梁 端橫梁最大寬度為3.38m，最大高度為2.4m，均滿足運(yùn)輸寬度和高度的限制，因此寬度、高度均不分段(見(jiàn)圖4)。

圖4 2，6號(hào)墩端橫梁寬度方向橫截面

2)3號(hào)墩支點(diǎn)橫梁 根據(jù)劃分原則，橫向分為3段。HB1段含有2塊腹板、HB2段含有2塊腹板、HB3段含有2塊腹板。3號(hào)墩端橫梁寬度方向橫截面如圖5所示。

圖5 3號(hào)墩端橫梁寬度方向橫截面

3)4號(hào)墩支點(diǎn)橫梁 根據(jù)劃分原則，橫向分為5段。HC1段含有3塊腹板，HC2～HC5段均含有2塊腹板。4號(hào)墩端橫梁寬度方向橫截面如圖6所示。

圖6 4號(hào)墩端橫梁寬度方向橫截面

4)5號(hào)墩支點(diǎn)橫梁 根據(jù)劃分原則，橫向分為3段。HD1段含有2塊腹板、HD2段含有2塊腹板、HD3段含有2塊腹板。5號(hào)墩端橫梁寬度方向橫截面如圖7所示。

圖7 5號(hào)墩端橫梁寬度方向橫截面

2～6號(hào)墩橫梁分段信息統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 2～6號(hào)墩橫梁分段信息統(tǒng)計(jì)

4.2 主橋縱梁分段方案

主橋橋面鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)分為主縱梁、橫梁、小縱梁、一般節(jié)段橫梁及橋面板安裝。2～6號(hào)墩為主橋段，長(zhǎng)度260m，根據(jù)運(yùn)輸條件和現(xiàn)場(chǎng)吊裝質(zhì)量限制，對(duì)主橋箱梁進(jìn)行分段。因個(gè)別橋墩支座不足以滿足分段所需支撐，故2，4，6號(hào)橋墩處放置臨時(shí)支撐。

縱梁分段長(zhǎng)度為A段長(zhǎng)22.41m、B段長(zhǎng)22m、C段長(zhǎng)20.8m、D段長(zhǎng)22m、E段長(zhǎng)20.745m、F段長(zhǎng)21m、G段長(zhǎng)20.595m、H段長(zhǎng)22m、I段長(zhǎng)22m、J段長(zhǎng)20.8m、K段長(zhǎng)22m和L段長(zhǎng)22.65m。分段信息統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 縱梁分段信息統(tǒng)計(jì)

4.3 主橋面構(gòu)件吊裝分析

主橋面主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的2臺(tái)額定吊重80t門式起重機(jī)進(jìn)行吊裝。主縱梁部分構(gòu)件質(zhì)量<80t的采用1臺(tái)門式起重機(jī)單機(jī)吊裝，構(gòu)件質(zhì)量>80t的采用2臺(tái)門式起重機(jī)雙機(jī)吊裝；端橫梁構(gòu)件均采用1臺(tái)門式起重機(jī)單機(jī)吊裝；其余橋面系構(gòu)件質(zhì)量較小，均采用1臺(tái)門式起重機(jī)單機(jī)吊裝。主橋2～4號(hào)墩之間安裝構(gòu)件均從北側(cè)起吊場(chǎng)地起吊，4～6號(hào)墩之間構(gòu)件可從南側(cè)起吊，以減少門式起重機(jī)的開(kāi)行時(shí)間，另外，需采用門式起重機(jī)雙機(jī)抬吊的構(gòu)件均從北側(cè)起吊場(chǎng)地起吊。主橋面吊裝流程如圖8所示。

圖8 主橋面吊裝流程

5 橋下支撐架搭設(shè)方案

5.1 主橋

主縱梁下部支撐架鋼管樁采用1臺(tái)80t履帶式起重機(jī)和DZ150型振動(dòng)錘在兩側(cè)搭設(shè)的支棧橋上進(jìn)行搭設(shè)。采用臂長(zhǎng)19 m、工作半徑12m、額定吊重19.55t規(guī)格即可滿足主橋支撐架吊裝需要。

5.2 引橋

引橋下部支撐架采用1臺(tái)80t履帶式起重機(jī)和DZ90型振動(dòng)錘在填平區(qū)域進(jìn)行搭設(shè)。80t履帶式起重機(jī)采用臂長(zhǎng)19m、工作半徑12m、額定吊重19.55t規(guī)格即可滿足引橋支撐架的吊裝需要。

6 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)北支江大橋橋梁結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場(chǎng)施工情況，對(duì)吊裝施工過(guò)程中的關(guān)鍵工藝進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)總體安裝流程，引橋分段方案、吊裝，主橋及橋面分段方案、吊裝，支撐架搭設(shè)等施工技術(shù)要點(diǎn)和難點(diǎn)的闡述，形成了一套適用于大型橋梁吊裝施工作業(yè)方案。該施工方案在北支江大橋建設(shè)中的安全應(yīng)用，可為類似大型橋梁吊裝施工提供經(jīng)驗(yàn)與參考。