探討大坡度橋梁架設施工新方法

曾祥茂

（廣州市第一市政工程有限公司，廣東廣州510060）

0 前言

由于預制梁在城市橋梁建設中越來越受到廣泛應用，因此預制箱梁的安裝一直以來是各個施工單位重點討論研究的課題。常見的預制梁安裝方法主要有汽車吊吊裝和架橋機架設兩種。但有些工程會受到運梁道路和其他施工條件的限制，現場無法采用汽車吊安裝。然而當坡度超過3%時，一般架橋機起吊天車的剎車動力無法抵抗預制梁的前沖動力，會造成架橋機失穩，引起安全事故。因此，大坡度橋梁架設已經成為預制梁安裝的一個施工難題。本文以廣州市科韻北路延長線工程為例，探討大坡度橋梁架設施工新方法。

1 工程概況

廣州市科韻北路延長線工程，主線設大橋1座與科韻北路北環立交跨線橋相接。（見圖1）主橋采用30 m預應力混凝土預制箱梁，跨徑組合為3×30 m+3×30 m，每跨6片，共36片梁。橋梁縱坡達到5%，高程由6#-0#漸低，其中第二、三跨跨越車陂涌。工程位于廣州市天河區岑村里面，村道均為兩車道設置，大型運輸車無法進入，限制了預制箱梁只能從北環立交跨線橋上運至施工現場，從而限制了梁只能用架橋機類型設備進行吊裝。但是5%的縱坡使得正常架橋機無法進行施工。因此，大坡度橋梁架設施工成了該工程的重中之重。

2 實施方案

根據實際施工環境，對設備DF35/100Ⅲ型號架橋機進行改裝，并對改裝后的架橋機進行受力分析、結構計算，使得各項數據在允許范圍之內，滿足安全生產的要求。

由于坡度達5%，梁跨度達30 m，一般架橋機在吊裝3%以內坡度梁時起吊天車能安全帶動預制梁前后移動。架橋機要安全吊裝超過3%坡度的橋梁就需要解決架橋機前后支腿高差過高問題。該工程由于場地限制，只能從上坡吊下坡，因此需要提高架橋機前支腿才能解決架橋機前后支腿高差過高問題，使得架橋機的縱坡在3%以內。

現將DF35/100Ⅲ型號架橋機前支腿用φ273鋼管加高3 m，并且將前支腿固定在蓋梁上，同時采用12 m寬的起吊天車，中間4片梁可以由天車卷揚機橫移吊裝到位，邊梁吊裝時需安裝一段鋼軌，天車將梁運至鋼軌上，用電動葫蘆將梁拉至支座位置，邊梁就位后，用千斤頂將梁頂起，拆除鋼軌，安裝支座，下放千斤頂，邊梁坐落到支座上就位(見圖2)。

主要優點：吊裝速度快，安全系數較高，鋪設較少鋼軌，只需橫拉邊梁，中間梁均能一次吊裝到位。主要缺點：改裝較復雜，操作控制一般，整機縱移較難。

3 主要技術措施

3.1 前支腿的加高

考慮各種材料的力學性能、經濟性及市場加工方便性，暫定選用直徑為273 mm，厚度為8 mm的鋼管做前支腿，為了使主桁架水平度滿足要求，前支腿需加高3 m，見圖3所示。

現對前支腿穩定性進行驗算：

前支腿屬于軸心受壓構件，其穩定性按公式:

N/δA≤f

式中：N為軸心壓力；δ為軸心受壓構件的穩定系數；A為構件的毛截面面積；f為鋼材的抗壓強度設計值（該支腿所用鋼管材料為Q235鋼，f值取 190N/mm2。

根據桁架自重及梁重，前支腿單邊所受重量P=25 kN，單根鋼管軸心壓力N取值為25 kN，A為66.6 cm2，穩定系數由 λ=L0/i=3/23.1×10-3=130，查表得δ為0.401。

由于：

25000/(0.41×6660)=9.16（N/mm2）≤190N/mm2

因此，前支腿穩定性滿足要求。

3.2 起吊天車的驗算

起吊天車采用12 m寬桁架，確保除了邊梁外其余中梁能直接吊裝到位，桁架共兩組，每組天車配備一臺5 t卷揚機，下部配兩組50 t動滑輪組，用于起吊混凝土預制梁。

起吊桁架按單跨梁計算，桁架截面形狀為三角形，截面積A=29483mm2，截面最小模數W=2.5993×107mm3，鋼材的彈性模量E=200 GPa，截面慣性矩I=3.453×1010mm4，單位重量 q=4.5×10-2N/mm。

預制梁總重按P=90 t算，吊梁時每臺天車承受一半F=P/2=45 t，計算其撓度（取最不利狀態計算）：f=F×l3/(48×EI)=450×103×123×109/(48×2×105×3.453×1010)=2.35(mm)＜[L/700]=17.2mm。

因此，起吊天車的穩定性滿足要求。

3.3 整機固定

如何將改裝后的整機固定，防止桁架失穩顯得非常重要。主要采用三個支點固定，即分別在桁架的前、中、后三個支點固定。前支點采用在蓋梁上預留的鋼板與前支腿鋼管滿焊固定，中支點及后支點采用鋼絲繩固定在已完成的預制箱梁的鋼筋上，以防吊梁時整機由于慣性向前移動。整機的固定牢固是整個吊裝施工的關鍵，決不允許預制梁在吊裝過程中發生失穩現象。

3.4 整機縱移控制

縱移時首先要將兩套天車運行到機架后部位作配重，確保縱移時桁架不向前傾覆。桁架底部安裝滑輪，用兩臺卷揚機拉住兩組桁架將整機拖動行走，簡稱啟動卷揚機，拖動時為了防止桁架自動前沖，要用另外兩部卷揚機拖住桁架，簡稱剎車卷揚機。啟動卷揚機及剎車卷揚機分別由專人負責操作，互相配合。

移機時速度不可太快，派專人隨時檢查桁架各個節點是否連接牢固，如發現任何異樣，立刻停止縱移，解決問題后才能繼續縱移。

3.5 邊梁橫移控制

在邊梁位置安裝鋼軌，將邊梁放至鋼軌上，用電動葫蘆將邊梁拉到位。到位后用千斤頂將邊梁頂起，拆除鋼軌，安裝橡膠支座，下放邊梁到位。

3.6 喂梁控制

由于該工程工期比較緊張，要求1個月內完成主橋預制梁的架設。由于坡度大無法采用鋪導軌進行喂梁，只能將運梁車直接駛入喂梁。由于濕接縫和鋪裝層尚未施工，為了防止喂梁時運梁車對已架設預制梁發生危害，要求運梁車軌道沿著兩片梁的腹板位，另在濕接縫位置鋪設鋼板，以防止運梁時車輪駛入濕接縫位置。架完一跨梁后，立即組織人員進行梁位置復測，然后焊接濕接縫及橫隔板鋼筋，使梁形成整體，并在運梁車行駛的位置上鋪墊厚度1.6 cm的鋼板。這種喂梁方法極大地提高了橋梁吊裝效率，基本保證4 d吊一跨的效率，確保按時完成。

3.7 其他質量安全保證措施

（1）合理布置施工平臺，對人員、設備、電氣、消防等因素的安全防范作了周密的設防，編制了安全施工組織設計和應急預案，對所有施工操作人員進行安全教育。

（2）施工前組織有關人員進行熟悉圖紙、方案，以及進行技術交底。

（3）吊梁前必須先試吊，測量主桁架下沉值，檢查主桁架的穩定性能，滿足要求后才能將梁前移。

（4）預制梁在運輸過程中，運輸的支承點應按規定不得隨意改動。構件在吊裝過程中，吊點應按規定不得隨意改動，并在吊點位置做好梁體的防護措施防止損壞梁體。

（5）預制梁在吊裝過程中，嚴禁碰撞其它構件，以免損壞設備；并且應把預制梁扶穩后，天車才能旋轉和移動；預制梁起吊后應呈水平。

（6）機械機具使用前應重新檢查其機械性能，防止繩索脫扣、破斷，確保符合使用要求。

（7）吊完一跨梁后在邊梁必須掛上安全網，及時焊接濕接縫鋼筋。

（8）要盡量安排在白天吊裝所有的梁，如確需在晚上吊裝，必須保證照明。

（9）指揮人員應使用統一指揮信號，信號要鮮明、準確。

4 方案實施效果

預制梁架設施工順利完成，36片梁所用的吊裝時間共25 d，整個施工過程未出現任何安全質量事故，實現了工期、質量、安全目標。

5 總結

通過提高架橋機前支腿、加寬起吊天車的改裝方案和其他控制措施，有效地解決了大坡度橋梁架設的難題，也為以后類似的的工程提供了相關的施工經驗。