繆玉盧

中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 江蘇 南京 210031

1 概述

濱海灣大橋處于東莞市濱海灣新區(qū)規(guī)劃內(nèi)灣以及濱海景觀長廊的重要節(jié)點位置，上跨磨碟河入海口，是聯(lián)系濱海灣新區(qū)交椅灣板塊的重要通道。濱海灣大橋是目前已建成國內(nèi)跨度最大的獨柱塔扭索面鋼箱梁斜拉橋，已成為東莞新地標(biāo)。濱海灣大橋設(shè)計采用塔梁固結(jié)的剛構(gòu)體系，橋長520m，橋?qū)?0m，雙向八車道，主橋跨徑組合(60+200+200+60)m。

圖1 濱海灣大橋主橋布置示意

主梁采用分幅式鋼箱梁，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長9m，主梁高3.5m（中心線處，外輪廓），總寬度60m（含人行道及風(fēng)嘴），頂板寬17.8m，底板寬9.68m，風(fēng)嘴錨箱寬3m，大挑臂4.6m。標(biāo)準(zhǔn)梁段頂板厚度16mm，根據(jù)受力需要，在索塔、輔助墩附近區(qū)域采用30mm厚度。不同厚度頂板對接時，頂板內(nèi)側(cè)保持齊平。標(biāo)準(zhǔn)梁段底板厚14mm，內(nèi)（外）斜底板厚16（14）mm。近塔位置梁段應(yīng)力較大，底板及斜底板厚度相應(yīng)逐漸增加，最大厚30mm。標(biāo)準(zhǔn)梁段外腹板厚30mm，標(biāo)準(zhǔn)梁段內(nèi)腹板厚16mm。頂板、底板、斜底板縱向采用U形加勁，內(nèi)外腹板及頂板邊角采用板式加勁[1]。

鋼梁梁底縱向呈圓曲線，坡度由0.9%過渡至2.45%，橫斷面外側(cè)風(fēng)嘴底板傾斜設(shè)置，傾斜角度8.3°。

圖2 主橋鋼梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段三維結(jié)構(gòu)圖

2 總體施工方案

橋區(qū)位于入?？?，每年臺風(fēng)多發(fā)，設(shè)計風(fēng)速達(dá)32.6m/s，施工過程抗風(fēng)要求高。入?？诔毕绊懨黠@，橋下為灘涂地，漲潮水淺，橋下空間小，起重設(shè)備受限。斜拉索呈扭索面，鋼梁架設(shè)無法按常規(guī)雙懸臂對稱實施，結(jié)合國內(nèi)同類型橋梁施工經(jīng)驗[2-9]，最終采用步履式千斤頂進(jìn)行頂推安裝。鋼梁總體以主塔塔梁固結(jié)區(qū)為分界，大小里程的主跨、邊跨分別在陸地拼裝呈整體后向跨中方向進(jìn)行頂推，在主塔區(qū)分別完成合龍。根據(jù)拼裝區(qū)大小采用節(jié)段橫向分塊、多節(jié)段組拼，橫向拼成整體后進(jìn)行全幅頂推的施工工藝，縱向多輪次重復(fù)直至鋼梁全部拼裝完成。

3 斜底面頂推施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 頂推系統(tǒng)設(shè)計

3.1.1 拼裝區(qū)

在兩岸陸地分別設(shè)置鋼梁拼裝支架，單個拼裝支架平面尺寸45m×51m；拼裝支架由鋼管樁、連結(jié)系、分配梁、貝雷梁及連接構(gòu)件組成；拼裝區(qū)支架縱坡按照鋼梁最大縱坡2.45%設(shè)置，前期鋼梁縱坡小，通過增加墊塊調(diào)整拼裝區(qū)縱坡，以適應(yīng)不斷變化的梁底縱坡。

3.1.2 頂推支架

單組頂推支架采用四肢鋼管柱框架結(jié)構(gòu)，對稱橋梁中心線布置，橫橋向間距13.6+18.6+13.6m，縱橋向間距5.0m，東側(cè)每個頂推支墩中心距為55m，西側(cè)40m～57m。鋼管柱規(guī)格φ820*10mm。豎向間隔3m設(shè)置一道連接系，以保證支架穩(wěn)定。立柱頂部設(shè)橫縱向箱型分配梁，形成頂推施工平臺。

圖3 頂推支架橫斷面布置圖

根據(jù)鋼梁局部板單元模型分析，單幅鋼梁內(nèi)外側(cè)臨時墩支點反力存在差異[10]。根據(jù)梁單元最大支反力工況計算，板單元模型分析外側(cè)邊支點反力為5760kN，內(nèi)側(cè)中支點反力5252kN。鋼箱梁橫向剛度大，支點抄墊敏感性高，中支點約8%/mm，即42t/mm；邊支點約3%/mm，即16t/mm。鋼梁頂推加勁板有效應(yīng)力230MPa，剪應(yīng)力122MPa。

3.1.3 導(dǎo)梁設(shè)計

頂推支墩縱橋向最大跨度55m，為降低頂推過程鋼梁應(yīng)力及減小懸臂變形影響，鋼梁頂推方向前端設(shè)置變高度導(dǎo)梁，導(dǎo)梁長37.2m，使前端的撓度最小化便于控制頂推過程中鋼梁變形。外側(cè)導(dǎo)梁底部為平面，與鋼梁斜底板存在70cm高差。導(dǎo)梁拼裝前，需要提前在每組臨時墩旁布置平臺，用于存放斜墊塊，頂推后導(dǎo)梁前進(jìn)，再通過橫移裝置及便攜式千斤頂來移動抬升斜墊塊。

圖4 頂推導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)圖

導(dǎo)梁加工時共分4個節(jié)段，與鋼梁連接部分及鋼梁外2m在鋼梁場內(nèi)加工，與鋼梁加工成整體后進(jìn)場，其余三部分按節(jié)段加工成型后拼裝成整體，鋼梁外2m部分與其他部分采用坡口焊接，構(gòu)件在場內(nèi)開好坡口，現(xiàn)場焊接成型。

3.1.4 頂推裝置設(shè)計

頂推設(shè)備主要包括三向千斤頂、頂帽平墊塊、斜墊板、鋼管混凝土臨時支墩、橡膠墊板、輔助千斤頂。在千斤頂?shù)鬼敃r，鋼梁底板落在前后兩個臨時支墩上，頂推施工時，中間千斤頂起頂后將鋼梁頂起，與臨時支墩脫空。

在前后兩個臨時支墩中間布置三向千斤頂，臨時支墩頂面、斤頂頂帽根據(jù)梁底坡度設(shè)置楔形鋼墊塊，楔形鋼墊塊頂面鋪橡膠墊板，摩擦系數(shù)大于0.15。通過鋼墊塊與橡膠板、橡膠板與鋼梁底的摩擦力形成自鎖，無水平外力傳導(dǎo)至支架。從而克服鋼梁底8.3°傾斜的影響，利用前后臨時支墩及千斤頂頂面抄墊差以適應(yīng)鋼梁底部縱向坡度由0.9%至2.45%的變化。

圖5 頂推裝置結(jié)構(gòu)圖（側(cè)立面、正立面）

3.2 斜面頂推施工技術(shù)

濱海灣大橋主橋鋼梁頂推在東、西岸兩側(cè)設(shè)置拼裝區(qū)，采取兩側(cè)往中間頂推。

圖6 鋼梁安裝總體示意

根據(jù)鋼梁的結(jié)構(gòu)特點，為保證頂推支墩受力均勻并充分發(fā)揮主體結(jié)構(gòu)腹板的剛度，減少鋼梁臨時加勁結(jié)構(gòu)。將外側(cè)頂推點布置于斜底板上，利用斜腹板作為頂推加勁，鋼梁斜底板角度8.3°。在鋼墊塊與鋼梁底板之間設(shè)置橡膠板，摩擦系數(shù)不小于0.15，通過鋼墊塊與橡膠板、橡膠板與鋼梁底的摩擦力形成自鎖，無水平外力傳導(dǎo)至支架。鋼梁斜墊塊除了適應(yīng)橫向8.3°的斜坡，還適應(yīng)梁底縱向坡度由0.9%漸變至2.45%。

圖7 斜面頂推實物照片

3.3 合龍口鎖定及偏差調(diào)整

將鋼梁頂推到設(shè)計位置后，通過頂推系統(tǒng)的三向調(diào)節(jié)裝置及碼板等措施調(diào)節(jié)合龍口兩端鋼梁的高程、平面位置、線型等。在夜間低溫溫度時段內(nèi)，精調(diào)邊跨側(cè)接口姿態(tài)，使其與塔梁固結(jié)段接口完全匹配，并通過臨時連接件將合龍口鎖定后進(jìn)行焊接，完成全橋鋼箱梁合龍。

4 結(jié)語

濱海灣大橋作為東莞市的新地標(biāo)性建筑，建設(shè)過程標(biāo)準(zhǔn)高。大橋橋面寬，橫向剛度大，根據(jù)鋼梁結(jié)構(gòu)特點，采用步履式頂推施工方案，在塔柱施工期間同步施工主橋鋼梁，并利用頂推設(shè)備進(jìn)行成橋精調(diào)。通過摩擦自鎖結(jié)構(gòu)解決頂推面橫坡及縱坡帶來的影響，做到頂推全過程自平衡，以減小支架水平荷載，降低成本。鋼梁采用主動合龍方式，合龍口面板無需設(shè)置合龍段，施工快速高效。鋼梁合龍完成后，結(jié)構(gòu)線形與成橋線形接近，結(jié)構(gòu)基本處于無應(yīng)力狀態(tài)，為扭索面拉索快速安裝奠定基礎(chǔ)。大橋于2021年12月雙邊零誤差合龍，2022年6月建成通車。