楊友良，郝聶冰

(1. 溫州市交通工程管理中心，浙江 溫州 325000；2.中交第二航務工程局有限公司，武漢 430040)

0 引 言

在懸索橋的建設過程中，主梁的架設是十分關鍵的階段[1-2]。在主梁的吊裝順序及架設過程中梁段間的連接方式對施工過程中結構的內(nèi)力狀態(tài)具有顯著影響[3]，為達到成橋狀態(tài)所需的調(diào)整措施也與之有關[4]。根據(jù)工程自身的特點，如地形條件、加勁梁重量等，需比選采用最合適的吊裝方式。對地錨式懸索橋而言，目前主要采用的主梁安裝方式包括纜載吊機法、纜索吊機法、橋面吊機法、浮吊法、蕩移法、軌索滑移法等[5-7]。其中，纜載吊機法因起吊能力大、提升控制精度高、整體節(jié)段安裝快等優(yōu)點在國內(nèi)外許多大跨度懸索橋中應用；纜索吊機法對環(huán)境適應性較強，但施工操作較為復雜，且隨跨徑增大起吊重量受到一定限制；橋面吊機法多用于吊裝單個桁片在空中組拼加勁梁節(jié)段，空中作業(yè)施工安全風險增大；浮吊法適用于河(海)通航無限制和水流影響較小地區(qū)；蕩移法利用主纜支承進行縱橋向上位移施工，適用于無法滿足垂直吊裝要求的情況；軌索滑移法是通過設置在吊索上的平行軌索來實現(xiàn)縱橋向運梁，適用于水路運送受限的跨峽谷懸索橋加勁梁架設。

本文針對甌江北口大橋新穎的結構形式與復雜的地形條件，主要介紹該橋加勁梁安裝施工方案及關鍵技術，包括主跨纜梁相交區(qū)提出一種新型的“纜載吊機+分體式液壓提升”架設方法，以及邊跨無索段設計一種開合支架存梁方法。

1 工程概況

溫州甌江北口大橋項目位于溫州市甌江出?？?，是甬臺高速公路復線和溫州市南金公路兩大項目的控制性工程，全長7.913km[8]。北口大橋主橋為跨徑布置(230+800+800+348)m的三塔四跨鋼桁梁懸索橋，其主纜矢跨比為1/10。中跨跨中存在長約200 m的纜梁相交區(qū)，即主纜低于主桁。全橋鋼桁梁采用連續(xù)結構，豎向采用半漂浮體系，共劃分為110個吊裝節(jié)段，其中標準節(jié)段長20m，全橋鋼桁梁總重達7.7萬噸，單個節(jié)段最大起吊重量812.5t。橋塔在國內(nèi)首次采用剛性中塔設計，各塔區(qū)均存在三個無吊索節(jié)間。除塔區(qū)無索梁段外，由北至南各梁段編號分別為BB1～BB10(北邊跨)，BZ1～BZ39(北中跨)，NZ39～NZ1(南中跨)，NB13～NB1(南邊跨)。主橋總體布置如圖1所示。

圖1 溫州甌江北口大橋主橋總體布置(單位：m)

橋位處平均風速在1.6m/s～2.8m/s間，其中7、8月為臺風高發(fā)期，全年風力等級大于等于8級的天數(shù)約有4天。項目施工水域年最大潮差達到5.35 m，航道繁忙，水文多變。主橋南北岸存在淺灘區(qū)，梁段運輸船舶難以通航。綜上所述，北口大橋主梁施工存在加勁梁吊裝重量較大、施工環(huán)境多變、工藝復雜多樣等重難點。因此，根據(jù)加勁梁結構特點、所處環(huán)境、安裝位置等因素，加勁梁需綜合運用多種架設方法[9-10]，梁段分區(qū)域采用不同施工方案。

2 主跨梁段安裝技術

2.1 主跨整體安裝方案

全橋主跨加勁梁采用整節(jié)段起吊方式，由跨中向橋塔方向進行吊裝，以提高施工精度、縮短安裝工期、減少主纜次應力[11-12]。主跨吊裝節(jié)段共計78個(包含4個合龍梁段)，其中單個節(jié)段最大重量為812.5t。

考慮主跨沿跨長方向上纜梁位置、架設環(huán)境等因素影響，主跨加勁梁架設分別采用如下方法：

(1)纜載吊機區(qū)(N(B)Z1～N(B)Z12、N(B)Z29～N(B)Z39)：由于該區(qū)段除BZ1～BZ5梁段外主跨具有良好的通航條件，梁段可以通過船運到起吊位置能進行垂直起吊，故優(yōu)先選用纜載吊機法進行加勁梁梁段吊裝。BZ1～BZ5梁段由于下方水域水深較淺，需通過搭設臨時支架存梁后，再采用纜載吊機進行吊裝。

(2)纜梁相交區(qū)(N(B)Z13～N(B)Z28)：在跨中約300m范圍內(nèi)加勁梁頂面距主纜底面小于3m(如圖2所示)，若采用纜載吊機無法直接將梁段吊裝到位，這部分梁段安裝為主跨加勁梁施工的一項重難點。項目組提出了一種新型的“纜載吊機+分體式液壓提升”梁段吊裝方法。

圖2 甌江北口大橋主跨梁段吊裝方式

2.2 分體式液壓提升裝置

針對纜梁相交區(qū)纜載吊機無法直接垂直吊裝加勁梁節(jié)段至設計標高的問題，設計了一種分體式液壓提升裝置。該裝置主要由液壓提升油缸、液壓泵站、主控室、鋼絞線收放裝置、吊索錨頭、臨時索夾及若干鋼絞線組成，如圖3所示。該裝置小巧，依靠臨時索夾固定在主纜上，每套提升單元相對獨立，可用于跨中纜梁交匯區(qū)梁段的提升。由于分體式液壓提升裝置無法直接與已制造好的鋼桁梁上吊點進行連接，因此進行梁段提升前，需在鋼桁梁底部安裝能夠連接該裝置的提升錨盤結構。由于錨盤無法在運梁船上直接進行安裝，故需先將鋼桁梁提升至一定高度后，采用接長吊索連接主纜和鋼桁梁后完成錨盤的安裝，最后采用分體式液壓提升裝置進行梁段的二次提升到位。

圖3 甌江北口大橋液壓同步提升裝置示意圖

2.3 纜梁相交區(qū)梁段安裝

跨中約300m范圍內(nèi)纜梁相交區(qū)梁段吊裝的整體安裝流程如圖4所示。即，運梁船將梁段運至現(xiàn)場，將梁段與纜載吊機連接，利用纜載吊機第一次起吊梁段，然后連接接長吊索并安裝分體式液壓提升設備及提升錨盤，分體式液壓提升裝置進行梁段二次提升到位，主梁與永久吊索連接，完成該梁段安裝，繼續(xù)進行下一梁段安裝。

圖4 跨中纜梁相交區(qū)梁段安裝流程

在懸索橋主梁施工過程中，已安裝的加勁梁往往存在一定的傾斜角度，而待吊梁段為垂直起吊。北口大橋主梁節(jié)段斜桿外輪廓縱向超出弦桿，因此為避免起吊梁段與已安裝梁段桿件發(fā)生碰撞干擾，待吊梁段應當在遠離已安裝梁段一定距離處起吊，從而需在安裝或定位提升裝備時對設備進行預偏。當梁段處于設計狀態(tài)時，避免斜桿碰撞所需空間為0.58 m，如圖5所示。

圖5 避免斜桿碰撞所需空間(單位：m)

設備預偏距離指的是設備安裝位置與待吊梁段永久索夾位置的距離。這一距離的理論計算需根據(jù)待吊梁段起吊時已吊梁段相對設計狀態(tài)的姿態(tài)變化計算得到的所需預偏距離、永久索夾的位置變化以及預留的安全距離三者共同確定。一般而言，預留安全距離取0.3 m。永久索夾的位置變化需采用有限元軟件模擬吊裝過程計算得到。而最后一項數(shù)據(jù)需結合有限元計算所得已安裝梁段的姿態(tài)結果，在AutoCAD中繪制梁段相應傾角后，得到所需預偏距離。以第二次起吊梁段(BZ21/NZ21)為例，按照上述方法確定的理論預偏距離為1.05 m，理論預留梁段間安全距離為0.3 m，現(xiàn)場實測安全距離為0.28 m，驗證了該方法的正確性。

3 邊跨梁段安裝技術

3.1 邊跨整體安裝方案

懸索橋兩岸邊跨共有23個節(jié)段，其中南邊跨13個節(jié)段、北邊跨10個節(jié)段，單榀梁段最大吊重約為812.5t。邊跨端部2個節(jié)段均為無索梁段，即一端僅通過一根吊索與主纜連接、另一端支撐于橋墩上。

由于纜載吊機起吊過程中需要進行纜上支撐鎖止，加勁梁節(jié)段為垂直吊裝，而根據(jù)南、北邊跨地形條件等因素影響，梁段無法直接運輸至待吊區(qū)域正下方，因此需進行存梁施工。具體邊跨加勁梁架設方法如下：

(1)北邊跨：均位于陸地上，通過纜載吊機蕩移卸船+滑移系統(tǒng)+模塊車進行轉運，存梁示意如圖6所示。

(2)南邊跨：均位于淺灘區(qū)，搭設存梁及滑移支架，采用分體式纜載吊機蕩移卸船+滑移系統(tǒng)進行存梁施工，存梁示意如圖7所示。

(3)端部無索梁段：在纜載吊機蕩移卸船+滑移系統(tǒng)后，將其二次蕩移提升至支架上滑道進行存梁。

圖6 北邊跨存梁示意圖

圖7 南邊跨存梁示意圖

3.2 邊跨有索梁段安裝

由于兩岸邊跨不具備通航條件，傳統(tǒng)方法采取高支架法進行施工，即在邊跨區(qū)段搭設支架，通過水平索牽引梁段存放在支架上，再用纜載吊機垂直吊裝邊跨上梁段。但這種方法成本投入大、安全風險高，因此邊跨采用“纜載吊機蕩移卸船+滑移系統(tǒng)”進行主梁轉運，首先采用纜載吊機蕩移主梁，將其存放于邊跨滑移軌道上，再用分體式液壓提升裝置從錨碇向邊塔的順序進行垂直起吊安裝。這種方法相比傳統(tǒng)方法，具有簡便易行、成本低、安全性高優(yōu)點。邊跨梁段垂直吊運安裝工藝與中跨纜梁相交區(qū)安裝過程基本相同，此處不再贅述。

纜載吊機垂直起吊梁段至蕩移高度，牽拉蕩移臨時吊索至吊具處，將吊索下錨頭與吊具吊板連接，纜載吊機下放梁段進行蕩移，待梁段荷載轉移至臨時吊索后，解除跨纜吊機錨頭與吊具連接；然后由臨近的永久吊索來接吊，使梁段荷載完全轉移至纜載吊機吊裝鋼絞線，下放梁段至存梁平臺上。連接滑移系統(tǒng)，縱向牽拉梁段至指定位置存放，同時纜載吊機攜帶吊具退至初始位置處定位。

3.3 邊跨無索梁段安裝

邊跨端部無索梁段安裝需將其提升至支架上滑道進行存梁，因此邊跨存梁支架均設置了開合支架形式，如圖8所示。圖中鋼桁架1可在鋼桁架2上橫向滑移，從而滿足無索梁段的提升空間。無索梁段的具體提升過程為通過下滑道滑移至開合支架下方→開合支架橫移→下放吊裝鋼絞線→托梁安裝→吊具與吊點連接→梁段提升→閉合支架。

完成無索梁段的提升后，進行梁段的滑移及安裝工作，滑移過程主要包括以下過程：滑座安裝→軌道對接→滑移牽引系統(tǒng)安裝→試滑移→正式滑移。待無索梁段滑移到位后，進行N(B)Z-01與N(B)Z-02的栓焊施工。最后根據(jù)理論計算，需通過分體式纜載吊機提升N(B)Z-02梁段約2m，完成與永久吊索的連接。

圖8 邊跨支架三維模型圖示

4 結 語

針對北口大橋主跨的“纜梁相交段”主梁吊裝及邊跨主梁轉運的難題，項目分別提出了“纜載吊機+分體式液壓提升”架設方法及“纜載吊機蕩移卸船+滑移系統(tǒng)”工藝。實踐證明，這兩種方法可以有效解決“纜梁相交段”吊裝及邊跨主梁轉運問題，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益，為類似加勁梁安裝施工提供參考。