李金余，馬建磊，荊剛毅，薛勝偉，王海軍

（中交二公局第二工程有限公司，陜西西安 710119）

1 工程概況

南京長江第五大橋建設(shè)項(xiàng)目地處南京長江第三大橋下游5 km位置，距離南京長江大橋上游約12 km。橋梁的起點(diǎn)自浦口區(qū)沙河大橋直接與改建的濱江大道相連，橋梁橫跨長江，經(jīng)過梅子洲，連接至過江北岸，終點(diǎn)至濱河大道，道路沿線總長度9.77 km。該項(xiàng)目內(nèi)梁體自重較重，且設(shè)計要求嚴(yán)格，施工過程中面臨的安全風(fēng)險較大。

2 橋面吊機(jī)設(shè)計

2.1 液壓提升橋面吊機(jī)結(jié)構(gòu)

2.1.1 主桁架結(jié)構(gòu)

橋面吊機(jī)設(shè)計為分體式結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)組成較為簡單，主要由兩個主梁構(gòu)成，每個主梁由水平連接件、橫向連接件以及桁架共同組成。起吊力矩依靠梁體的滑動支座、固定支座將作用力傳至已經(jīng)完成架設(shè)的箱梁

2.1.2 液壓提升機(jī)構(gòu)

提升機(jī)構(gòu)選用的是液壓千斤頂，千斤頂直接裝置在滑動支座上，提升機(jī)構(gòu)的起重能力可以達(dá)到3300 kN，該裝置的提升速度設(shè)計為0～10 m/h，能夠有效滿足鋼箱梁拼裝的具體要求。

2.1.3 橋面吊機(jī)縱、橫向調(diào)整機(jī)構(gòu)

在析架的主梁部位與千斤頂?shù)牡鬃g裝置4 套活動腹板，借助千斤頂?shù)纳炜s功能，對組合梁的位置進(jìn)行調(diào)整。組合梁順橋方向的合理偏差是±600 mm，組合梁的橫橋向合理偏差是±100 mm。

2.1.4 機(jī)械設(shè)備配置

橋面吊機(jī)的規(guī)格確定為500 t。橋面吊機(jī)由吊具、移動系統(tǒng)、主桁架、支撐系統(tǒng)、液壓泵、控制系統(tǒng)、爬梯等單元組成。標(biāo)準(zhǔn)段的梁體長度設(shè)計為13.5 m，吊機(jī)的最大起吊重量為422.5 t，鋼箱梁主要利用起吊機(jī)的機(jī)械臂完成拼裝。

2.2 橋面吊機(jī)計算

2.2.1 荷載

結(jié)合施工圖紙，鋼箱梁的自重設(shè)計為415 t；2 個起吊設(shè)備的重量為20 t；懸臂起重機(jī)的作業(yè)平臺1.0 kN/m；鋼絞線4 t；施工現(xiàn)場的風(fēng)速為15.4 m/s，施工人員的荷載1.2 kN/m。

2.2.2 荷載系數(shù)取值

結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)際需求，相關(guān)參數(shù)取值：①荷載動力系數(shù)為13；②抗傾覆系數(shù)為1.5；③超載系數(shù)為1.1；④偏載系數(shù)為1.2。

2.2.3 工況分析

（1）為保證施工過程中的安全性，施工現(xiàn)場風(fēng)力超過6 級應(yīng)立即停止施工，檢查起重設(shè)備的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度；計算起吊設(shè)備自身的抗傾覆能力是否滿足作業(yè)需求。

（2）詳細(xì)計算鋼箱梁在實(shí)際吊運(yùn)過程中各組件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性；驗(yàn)算吊機(jī)的抗傾覆能力，計算的過程中嚴(yán)格按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：鋼箱梁順橋方向的合理偏差是±600 mm，鋼箱梁的橫橋向合理偏差是±100 mm。

（3）橋面吊機(jī)空載運(yùn)行時應(yīng)該計算出軌道的強(qiáng)度、剛度。

2.2.4 計算原理

（1）計算假設(shè)：①以材料的力學(xué)原理以及建筑物的結(jié)構(gòu)力學(xué)作為依據(jù)進(jìn)行科學(xué)計算；②以析梁組合的方式計算出主桁的受力情況。

（2）主析計算。先計算出千斤頂支點(diǎn)部位的反作用力，將其作為主析需要承受的荷載，然后再計算出各個桿件自身的強(qiáng)度，最后計算出主析的剛度。

（3）鋼箱梁的抗傾覆能力計算。借助主析的剛度計算出鋼箱梁的錨固力，用錨固力對鋼箱梁的抗傾覆能力進(jìn)行驗(yàn)算。

3 標(biāo)準(zhǔn)段組合梁施工工藝

3.1 懸臂施工工藝流程

通常情況下，懸臂梁的施工工藝為：借助運(yùn)輸船來確定拋錨的位置→降低扁擔(dān)梁，將扁擔(dān)梁與N+1 段梁體進(jìn)行連接→吊機(jī)同時起吊兩側(cè)的梁體→設(shè)置臨時支撐→進(jìn)行精準(zhǔn)性定位→焊接方式進(jìn)行加固→對臨時設(shè)置的拉桿進(jìn)行張拉處理→安裝N+1部位的拉索，并進(jìn)行首次張拉作業(yè)→橋面吊機(jī)卸除荷載→對N+1 段拉索進(jìn)行第二次張拉作業(yè)→將吊機(jī)移動至下。

（1）起吊，利用橋面吊機(jī)將梁體從運(yùn)輸船吊運(yùn)至存梁平臺，然后橋面吊機(jī)再次向上移動，與河道流域保持水平對稱。

（2）當(dāng)梁體安裝完成，并對安裝位置進(jìn)行調(diào)整以后，與前一段梁體進(jìn)行連接；澆筑橫向部位的混凝土，并進(jìn)行接縫處理，對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；在接縫處設(shè)置臨時拉桿；安裝拉索，并對拉索進(jìn)行首次張拉處理，拆除橋面吊機(jī)荷載，最后進(jìn)行第二次張拉作業(yè)。

（3）將橋面吊機(jī)移動至下一個節(jié)段，重復(fù)上一個節(jié)段的作業(yè)流程。

（4）重復(fù)上一個節(jié)段的作業(yè)流程，直至邊跨合攏為止。

3.2 運(yùn)梁船拋錨定位

運(yùn)梁船沿逆水方向確定出拋錨的具體位置（圖1），必須要保證定位的精準(zhǔn)性。

圖1 運(yùn)梁船定位示意

3.3 標(biāo)準(zhǔn)梁段橋面吊機(jī)起吊

（1）運(yùn)輸船定位后，橋面吊機(jī)開始起吊組合梁體，吊運(yùn)過程中監(jiān)控單位應(yīng)對組合梁體發(fā)出相應(yīng)的信號，明確指出組合梁體安裝的標(biāo)高位置、張拉作用力，結(jié)合實(shí)際情況填寫施工監(jiān)控驗(yàn)收表格。

（2）標(biāo)準(zhǔn)梁吊運(yùn)施工步驟：①將扁擔(dān)梁移動至尚未進(jìn)行吊運(yùn)的梁段部位，與連接梁端的吊耳進(jìn)行連接，施工過程中可借助扁擔(dān)梁上的油缸調(diào)整滑板的位置，以保證滑板位置處于梁端的正上方；②將橋面吊機(jī)的邊幅機(jī)構(gòu)移動至組合梁部位，在已完成安裝的梁段邊部與尚未提升的梁端邊部之間預(yù)留30 cm 的作業(yè)空間；③使用橋面吊機(jī)將組合梁緩緩吊起，然后暫停起吊，促使組合梁處于懸空靜止?fàn)顟B(tài)，測量組合梁的標(biāo)高，若組合梁出現(xiàn)傾斜應(yīng)使用千斤頂進(jìn)行調(diào)整；④當(dāng)組合梁吊運(yùn)至安裝部位上方50 mm 時停止提升，開始調(diào)整梁體的水平位置。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)梁段調(diào)位及匹配

結(jié)合組合梁的結(jié)構(gòu)形式，先將標(biāo)準(zhǔn)梁端的縱隔板對齊加固，然后使用千斤頂調(diào)整腹板的高程差。

3.4.1 梁段粗匹配

（1）借助吊機(jī)提升裝置將油缸提升至組合梁安裝節(jié)段，與已經(jīng)完成安裝的梁段之間保持50 mm 距離。

（2）利用千斤頂調(diào)整組合梁的縱坡，促使其與已近完成安裝的梁段相互匹配。

（3）利用橫向油缸調(diào)整組合梁節(jié)段，使其與已經(jīng)完成安裝的梁段保持協(xié)調(diào)。

（4）利用縱向油缸調(diào)整組合梁節(jié)段，組合梁節(jié)段與已經(jīng)完成安裝的梁段之間保持10 mm 的距離，然后繼續(xù)重復(fù)前兩個步驟[1]。

（5）利用提升單元調(diào)整組合梁的標(biāo)高，保證組合梁的標(biāo)高與連接端口的標(biāo)高一致。

3.4.2 梁段精匹配

（1）施工準(zhǔn)備就緒，經(jīng)過粗匹配后開始精匹配施工。

（2）先測量懸臂前側(cè)的水平位置與高程，一般取3 個控制點(diǎn)，結(jié)合3 個控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)對組合梁進(jìn)行合理調(diào)整。

（3）適當(dāng)放松固定螺栓，結(jié)合組合梁的調(diào)整數(shù)值，控制組合梁的控制點(diǎn)高差保持在合理范圍內(nèi)。

（4）將千斤頂放置在腹板位置，利用千斤頂調(diào)整組合梁中心軸線。

（5）復(fù)核懸臂前側(cè)的中心軸線精準(zhǔn)度滿足規(guī)范要求后，采用焊接方式進(jìn)行加固。

（6）精細(xì)化調(diào)整后開始進(jìn)行臨時加固，將焊接作業(yè)平臺移動至組合梁的接口部位，開始拼裝、焊接作業(yè)。

3.5 梁段焊接連接、濕接縫混凝土澆筑

當(dāng)主梁部分完成精細(xì)化定位后，將臨時連接件拆除；將該梁段與上一梁段之間的縫隙澆筑混凝土，并對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?；炷恋膹?qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后開始進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。

兩個相鄰梁段的上下游應(yīng)均勻設(shè)置臨時拉桿，臨時拉桿選擇使用高性能的LZ45 螺紋鋼，張拉應(yīng)力控制為612 kN；每個節(jié)段裝置4 根螺紋鋼，螺紋鋼的齒坎錨固使用高強(qiáng)度螺栓，螺栓的強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到10 級，預(yù)緊力控制為327 kN。

當(dāng)相鄰梁段縫隙填補(bǔ)的混凝土養(yǎng)生強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，開始張拉臨時拉桿，在N+5 號拉索完成預(yù)應(yīng)力張拉后，拆除N+1 號拉索的拉桿。安裝斜向拉索，并對上一段的斜向拉索進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。

3.6 前移橋面吊機(jī)

當(dāng)組合梁與起吊設(shè)備之間的連接件、提升單元、橋面吊機(jī)的錨固點(diǎn)完全拆除后，應(yīng)該嚴(yán)格按照“提升起吊機(jī)→向前移動吊機(jī)移動軌道→固定移動軌道→緩慢的落放吊機(jī)→將吊機(jī)移動至下一個節(jié)段→錨固吊機(jī)”的施工順序完成橋面吊機(jī)前移任務(wù)[2]。

需要注意，橋面吊機(jī)必須要在斜拉索的第二次張拉作業(yè)完成以后才可以前移。

3.7 組合梁懸臂吊裝施工注意事項(xiàng)

（1）索塔應(yīng)在裝置懸臂保證索塔兩側(cè)的主梁相互對齊，保證索塔在運(yùn)行過程中不會出現(xiàn)傾覆現(xiàn)象。

（2）每次安裝完梁體以后，都必須對梁段的線性進(jìn)行核查，做好完整的檢查記錄，通過對檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)出相應(yīng)的規(guī)律，為下一個梁端作業(yè)提供技術(shù)參數(shù)。在實(shí)際安裝過程中，應(yīng)不斷調(diào)整梁體的線性，發(fā)現(xiàn)偏差立即調(diào)整。

（3）安裝組合梁的過程中確保其不會對橋面造成污染。

4 結(jié)語

綜上所述，該項(xiàng)目使用的橋面吊機(jī)結(jié)構(gòu)組成簡單、移動便捷、操作性強(qiáng)，應(yīng)用效果良好，利用加載試驗(yàn)驗(yàn)證橋面吊機(jī)的安全性與可靠性均滿足規(guī)范要求，借助有限元軟件對吊機(jī)的受力情況進(jìn)行分析計算，為實(shí)際作業(yè)提供科學(xué)依據(jù)，且有效降低施工成本。