陳鳳

（武橋重工集團(tuán)股份有限公司，湖北武漢 430056）

1. 工程簡介

瀘州長江六橋主采用三塔雙索面斜拉結(jié)構(gòu)形式，主橋跨布置為55+60+425+425+60+55=1120m三塔（高、低）斜拉橋，箱梁高4m。在兩側(cè)邊跨與 MP4橋塔處混凝土梁段之間為鋼箱，長度為391m，兩側(cè)對稱布置，鋼結(jié)構(gòu)段長度共計(jì)782m。橋面主結(jié)構(gòu)采用混凝土箱梁和鋼箱梁2種結(jié)構(gòu)形式，采用半漂浮結(jié)構(gòu)體系。

橋型立面如圖1所示。

圖1 瀘州長江六橋橋型圖

全橋鋼箱梁為流線型扁平造型。根據(jù)錨箱位置不同分別采用分離式雙箱的截面形式和單箱多室的截面形式，主梁中心線處的內(nèi)輪廓高為3.97m，主梁全寬為49.0m，鋼箱梁頂面設(shè)2%的雙向橫坡，底面水平。

鋼梁橫斷面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 主橋鋼箱梁斷面圖（單位：mm）

瀘州長江六橋主橋兩側(cè)主跨為對稱結(jié)構(gòu)形式。全橋鋼箱梁共分為9種類型，共計(jì)70個(gè)節(jié)段。其中最重節(jié)段重量約423t。

2. 施工工況及重難點(diǎn)

因兩側(cè)主跨為對稱結(jié)構(gòu)形式，以MP4～MP5墩主跨為例，梁段順序依次為：MP4墩0號塊混凝土段→鋼混結(jié)合段→過渡段→標(biāo)準(zhǔn)段（30個(gè)）→合龍段→過渡段→鋼混結(jié)合段→ MP5墩0號塊混凝土段。

鋼梁安裝流程為：在兩側(cè)主塔0號塊上對稱安裝橋面吊機(jī)，由運(yùn)梁船水運(yùn)鋼梁至橋面機(jī)正下方，橋面吊機(jī)從船上取梁，垂直提升，兩側(cè)雙懸臂平衡施工法逐段吊裝至跨中合龍[1]。

施工重難點(diǎn)：本橋因主墩0號塊均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用支架現(xiàn)澆法施工。為保證鋼混結(jié)合段同混凝土段之間的連接施工，需提前在鋼混結(jié)合段下放設(shè)置支架。主墩位置支架如圖3所示。

圖3 主墩位置支架示意圖

鋼混結(jié)合段起吊后，需水平放置在支架上。因下方鋼圍堰及鋼混段支架對鋼梁起吊的影響，鋼混結(jié)合段初始起吊時(shí)，需越過支架及鋼圍堰起吊，鋼混結(jié)合段就位時(shí)，需要進(jìn)行大范圍變幅至站位點(diǎn)很近的位置以放置梁段，對橋面吊機(jī)的設(shè)計(jì)，提出了較高的難度。

3. 橋面吊機(jī)總體方案

瀘州長江六橋因鋼混結(jié)合段影響，需同時(shí)滿足最大幅度13.5m，最小幅度4.2m的吊裝要求。

鋼箱梁斜拉橋的吊裝，傳統(tǒng)的橋面吊設(shè)備，主要分為變幅式和菱形架式（固定式）橋面吊機(jī)2種。變幅式橋面吊機(jī)，主要通過吊臂角度變化實(shí)現(xiàn)鋼梁的縱向移動(dòng)，但因變幅式存在最大角度限制（常規(guī)約80°），如須滿足本橋最大吊裝幅度則需要吊臂較長，最大角度時(shí)無法滿足最小吊裝幅度要求，反之亦然。菱形架式橋面吊機(jī)，采用液壓或卷揚(yáng)機(jī)提升，吊裝幅度9m～12m，通過針對性設(shè)計(jì)可滿足最大吊裝幅度要求，但因結(jié)構(gòu)特性，變幅范圍一般不超過3m，無法滿足本橋最小吊裝幅度要求。

因?yàn)o州市位于長江上游，無法通航大型浮吊，鋼混結(jié)合段的吊裝，必須采用橋面吊機(jī)施工。為解決鋼混結(jié)合段吊裝，兼顧過渡段及后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)段吊裝，通過相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)及充分分析論證，創(chuàng)新性采用分體式菱形架設(shè)計(jì)，同時(shí)創(chuàng)新了鋼絲繩纏繞方式，有效解決了同時(shí)滿足最大及最小幅度的吊裝工況。

4. 橋面吊機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

額定起吊能力：500t（吊具以下載荷）；

起升高度：橋面下50m，橋面上1m；

變幅范圍：4.2m～13.5m（距離前支點(diǎn)）；

橫移范圍：±100mm；

起升速度：0m/min～1m/min；（重載）

0m/min～2m/min；（空載）

吊點(diǎn)縱、橫移速度：0m/min～0.5m/min；

最大單件重量：≤8t；

走行方式：液壓步履式自動(dòng)走行。

5. 橋面吊機(jī)主要結(jié)構(gòu)

橋面吊機(jī)在橋面的站位如圖4所示。

圖4 橋面吊機(jī)結(jié)構(gòu)形式及站位

橋面吊機(jī)前支點(diǎn)站位于已安鋼梁橫隔板處，后錨點(diǎn)距離前支點(diǎn)14m～16m可變，滿足不同非標(biāo)梁段及鋼混結(jié)合段的吊裝。

500t橋面吊機(jī)主要由：機(jī)架結(jié)構(gòu)、吊點(diǎn)平移機(jī)構(gòu)、吊具總成、錨固機(jī)構(gòu)、走行機(jī)構(gòu)、卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)、梯子平臺、電氣系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)等組成。橋面吊機(jī)形式如圖5所示。

圖5 500t橋面吊機(jī)結(jié)構(gòu)形式

機(jī)架金屬結(jié)構(gòu)主要為箱型、工形桿件焊接而成的桁架結(jié)構(gòu)，以安裝各起升設(shè)備并承載所有結(jié)構(gòu)載荷。底盤為箱型和工形桿件組成的桁架結(jié)構(gòu)。主要由前橫梁、后橫梁、2根主縱梁及平面聯(lián)接系組成。2根主縱梁之間的間距為3.6m。底盤為上部結(jié)構(gòu)提供支承。

機(jī)架拼裝后最大外形尺寸：19m×7.8m×12m（長×寬×高）。主要由底盤、立柱、后拉桿、上部縱梁、撐桿、系桿等組成。主要桿件鋼板焊接成的箱型結(jié)構(gòu)，通過法蘭及螺栓連接。拉桿及撐桿為釋放相應(yīng)方向應(yīng)力，采用銷軸連接。

橋面吊機(jī)的走行，依靠走行油缸的伸縮，使支撐滑靴在軌道上滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)整機(jī)移動(dòng)，油缸同機(jī)架采用鉸接，活塞桿頭部同安裝在軌道梁上滑動(dòng)支座鉸接，整機(jī)在軌道梁上一次最大滑行距離為1m。每向前滑移1m進(jìn)行一次換位，從而實(shí)現(xiàn)橋面吊機(jī)的步履式走行。

吊點(diǎn)平移機(jī)構(gòu)由縱移梁、橫移裝置、縱橫移油缸等組成。油缸推動(dòng)相應(yīng)結(jié)構(gòu)水平移動(dòng)，從而使鋼箱梁節(jié)段縱向、橫向移動(dòng)?？v向可調(diào)距離為4.5m～13m，橫向可調(diào)距離為±100mm，如圖6所示。

圖6 吊點(diǎn)縱橫移機(jī)構(gòu)示意圖

吊具由動(dòng)滑輪組、主梁、扁擔(dān)梁、滑移支座、十字鉸座、吊索等組成。動(dòng)滑輪組同滑移支座通過銷軸連接，吊具主梁穿過滑移支座內(nèi)部，通過吊具調(diào)整油缸實(shí)現(xiàn)主梁同滑移支座相對位置的調(diào)整達(dá)到吊點(diǎn)調(diào)整的目的。扁擔(dān)梁兩端設(shè)有吊耳，主梁上設(shè)有泵站，其電源及控制信號由主機(jī)提供。

本機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到500t橋面吊機(jī)的特殊性，采用變頻器、和可編程控制器（PLC）及一系列低壓電器，具備較高的安全性、可靠性及完備的防止誤操作功能，能夠滿足橋面吊機(jī)大范圍平穩(wěn)調(diào)速的要求[2]。

本機(jī)液壓系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，即液壓泵從油箱吸出液壓油后，輸出到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回油直接返回油箱，其構(gòu)成簡單，散熱和濾油條件好。本機(jī)液壓系統(tǒng)分為機(jī)架液壓系統(tǒng)和吊具調(diào)平液壓系統(tǒng)兩部分。2套系統(tǒng)相互獨(dú)立，自成體系，主要是為適應(yīng)各部分之間相隔比較遠(yuǎn)的工作特點(diǎn)[3]。

6. 主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)橋面吊機(jī)主結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及尺寸，對其在不同吊裝工況下的受力及結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)構(gòu)計(jì)算過程中的主要載荷包括：（1）結(jié)構(gòu)自重載荷；（2）結(jié)構(gòu)自身因橋梁坡度產(chǎn)生的縱傾及橫傾載荷；（3）風(fēng)載荷；（4）吊重物載荷；（5）地震載荷[4]。

橋面吊機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算考慮了吊重試驗(yàn)工況及實(shí)際施工過程過程中的各種載荷組合，共計(jì)14種工況。

主要工況包括：

工況1：1.25倍額定載荷靜載試驗(yàn)；

工況2：無風(fēng)額定載荷工況；

工況3：無風(fēng)狀態(tài)，橋面吊機(jī)橫傾疊加縱傾起吊額定載荷工況；

工況4：背風(fēng)狀態(tài)，橋面吊機(jī)橫傾疊加縱傾起吊額定載荷工況；

工況5～工況14：側(cè)風(fēng)狀態(tài)，橋面吊機(jī)橫傾疊加縱傾起吊額定載荷工況。工況5～14為在13.5m～4.5m變幅范圍中每隔1m或0.5m分別作為一種工況。

經(jīng)過不同工況下的計(jì)算對橋面吊機(jī)各部位進(jìn)行計(jì)算分析得到橋面吊機(jī)的綜合應(yīng)力及綜合變形。通過計(jì)算表明，橋面吊機(jī)在各工況下的極限應(yīng)力結(jié)構(gòu)的綜合變形均滿足規(guī)范要求[5]。吊機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度均滿足現(xiàn)場的安全吊裝需求。

7. 橋面吊機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）采用分體式設(shè)計(jì)有效滿足了較寬橋面吊裝的穩(wěn)定性需求。主桁架間距3.6m，為當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)鋼箱梁U肋間距0.6m的6整數(shù)倍，當(dāng)可有效適用于當(dāng)前國內(nèi)主流鋼箱梁的吊裝。

（2）通過改變創(chuàng)新性改變鋼絲繩在滑輪組的纏繞方式有效解決了吊點(diǎn)縱移滑輪兩側(cè)鋼絲繩的受力均衡，為吊點(diǎn)步進(jìn)式大范圍縱移變幅，創(chuàng)造了可行性。

8. 結(jié)語

通過瀘州長江六橋橋面吊機(jī)的設(shè)計(jì)分析，用較低的成本解決了鋼混結(jié)合段采用橋面吊機(jī)吊裝的難題。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際施工也證明了該橋面吊機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。

隨著國內(nèi)基建事業(yè)的發(fā)展，大量跨越大江、大河的斜拉橋不斷出現(xiàn)。瀘州長江六橋500t橋面吊機(jī)通用于當(dāng)前主流的鋼箱梁斜拉橋吊裝，對于該架橋機(jī)應(yīng)用與其他橋梁也通過采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方式減少了相關(guān)的改造需求，為鋼箱梁斜拉橋的吊裝提供了借鑒及解決思路。