天興洲公鐵兩用長江大橋墩頂節間鋼梁架設施工技術

【摘要】本文通過對墩頂節間鋼梁架設施工技術研究，運用預應力+鋼結構的墩旁托架受力體系，鋼梁在臨江面拼裝成整節間，頂推至設計位置，通過700噸架梁吊機整孔架設其余節間的施工技術，成功的解決了7000噸級鋼梁的假設難題，為類似工程施工提供了一定的借鑒和參考意義。

【關鍵詞】橋梁工程；公鐵兩用斜拉橋；墩頂節間；鋼梁架設；施工技術

Tianxingzhou rail-cum-roof section between the Yangtze River pier beam erection technology

Wang Ji-lian1，Chen Kai-qiao1，She Shao-bin2

(1.Seventh Railway Bridge Bureau Group Co.， LtdWuhanHubei430050；

2.MBEC Design DivisionWuhanHubei430050)

【Abstract】Based on the top section of pier between the steel beam erection technology research， the use of prestressed + steel pier next to the bracket by the force system， assembled into a steel beam in the Riverside area the entire section between Pushing to the design position， through 700 tons crane girder machine set up the entire hole between the remaining section of the construction technology， the successful resolution of 7，000-ton steel beam challenge assumptions， provide for the construction of similar projects and learn from some reference value.

【Key words】Bridge engineering;Rail-cum-cable-stayed bridge;Pier top internode;Girder erection;Construction technology

1. 工程概況

武漢天興洲公鐵兩用長江大橋全長2842.1m，按上層公路，下層鐵路布置。公路橋技術標準按城市橋梁快速路標準設計，鐵路橋梁技術標準為正線四線，客運專線雙線，Ⅰ級標準設計。貨運線按中——活載設計，客運線間距5.0m，客運線與貨運線間距8.6m，貨運線間距4.2m。0#～5#墩為南汊正橋，5#～20#墩為南引橋，0#～028#墩為北引橋。總長1750.1 m南北引橋均為跨徑40.7m簡支梁橋，鐵路40.7m跨采用等高度預應力混凝土簡支箱梁，客運線箱梁重量約1300t，Ⅰ級線箱梁重約1260t。公路40.7m跨采用等高度連續箱梁，單幅單跨箱梁重950t。引橋公鐵合建段采用雙層橋墩布置形式，下層鐵路采用板式橋墩，上層公路采用框架墩。南汊主橋為（98+196+504+196+98）m雙塔三索面斜拉橋。上層6車道公路為正交異性板和混凝土結合橋面板，瀝青橋面；下層4線鐵路（客、貨運各2線）為道碴橋面，主橋立面布置見圖1。

圖1天興洲長江大橋主橋立面布置示意圖(單位：m)

南汊主橋斜拉橋主梁為板桁結合鋼桁梁，N形桁架，三片主桁，桁寬2×15m，桁高15.2m，節間長度14m。鋼桁梁工地連接均采用M30、M24高強度螺栓。全橋鋼桁梁重達4.3萬噸，鋼桁梁安裝步驟為：先散拼主塔墩頂四個節間→在散拼節間上拼裝2臺700t步履式架梁吊機→整節段架設鋼桁梁→鋼梁合攏。鋼桁梁墩頂四個節間總體布置見圖2。

2. 墩頂四個節間鋼梁架設方案

為了滿足后續700t架梁吊機和整節段鋼桁梁的安裝，墩頂四個節間采用散拼安裝的方式進行，需要重點考慮的方面包括：⑴鋼桁梁每個節間重700t，單根桿件最重達到65t，而正交異形板尺寸為14m×13m，重量為63t，鋼桁梁上弦桿距離水面高度最大達到50m以上，這就需要起重設備參數達到起重高度60m，起重幅度45m，起重重量65t以上；⑵由于受主塔墩和墩旁托架的空間限制，起吊設備的吊臂將與傾斜的主塔墩相碰，起重設備將無法安裝傾斜主塔柱正下方的鋼桁梁；⑶鋼梁桿件較多，拼裝時間較長，而主跨側位于長江主航道上，鋼梁散拼過程中吊機站位、鋼梁運輸船的拋錨都會加大對航道通航的影響。為解決上述問題，經過細致的分析和周密的計算，研究，提出了節間散拼，多次縱移到位的鋼梁安裝施工方案，即在主塔墩兩側對稱設置墩旁托架，吊船站位在主塔墩邊跨側，對主航道不產生影響，然后利用吊船在墩旁托架上逐桿件、逐節間安裝鋼梁節間，每安裝完一個節間后，利用設置在墩旁托架上的縱向移動裝置，向主跨方向移動一個節間（14m），反復循環施工，直至完成墩頂四個節間的安裝。

圖2鋼桁梁墩頂四個節間總體布置圖

3. 起重設備選擇和布置

墩頂鋼梁節間散拼所用吊船的參數必須滿足起重高度60m，起重幅度45m，起重重量65t以上的要求，經過多方面論證和經濟上的比選，最后選定中鐵大橋局自發研制的WD120型桅桿起重機，由于吊高不夠，需要對其進行改造。改造的方法為：將2艘800t的鐵駁并排成雙體船，然后在上面拼裝22m高的萬能桿件支架，支架頂設置在擺放WD120型桅桿式起重機。改造后，吊機的參數為：吊船額定起重為80t，最大起重高度為70m，最大起重幅度達到45m，當起重幅度為34m，吊重高度為60m時，吊重能力為65t，完全滿足墩頂鋼梁散拼的需要。改造后的吊機起重曲線見圖3。吊船布置在主墩邊跨下游側中心線位置，起重臂轉動中心距墩中心距離45m，拋錨固定在河床中。起重機結構及布置圖見圖4。

圖3起重機機起重量及起重曲線圖

圖4起重機結構及布置圖

4. 墩旁托架系統

4.1墩旁托架的要求。

作為墩頂四個節間主要支撐結構，墩頂托架系統必須滿足以下幾個要求：⑴在掛第一對斜拉索之前，墩頂8個鋼梁節間（包括4個整節段架設的節間）及2臺700t架梁吊機重量主要由主塔橫梁和墩旁托架承受，按照鋼桁梁安裝順序，總載荷量在4000t左右；⑵墩旁托架頂部必須設置滑道梁，鋼梁每散拼一個節間之后，通過牽引能滑移至指定位置，一次最多需要拖拉3個節間；⑶墩旁托架頂部必須設置頂升裝置，在鋼梁散拼后支座安裝時，能夠將鋼梁頂升至指定位置。

4.2墩旁托架的實施方案。

本墩旁托架系統采用設計采用對稱倒三角的形式，結合大橋三片主桁的特點，墩旁托架也采取三榀頂托桁架，每榀頂托桁架下部通過埋件固定在塔座上，頂部與橫梁固接。為避免橫梁出現拉應力，對主體結構產生影響，通過對拉鋼絞線束連接在主塔橫梁的側面，對托架施加足夠的預加力，另外，在墩旁托架的頂部設置滑道和頂推結構，實現橫移和頂升的目的。

4.3墩旁托架的具體結構。

4.3.1一般結構。

每個主墩設墩旁托架兩套，沿順橋向對稱布置在主塔橫梁的兩側。托架桿件采用各向同性的鋼管結構，主壓桿為1400×δ22mm鋼管，頂橫梁采用800×δ22mm鋼管，腹桿及相關的連接系采用500～600×δ10mm鋼管，各桿件之間采用相關焊，為了運輸和安裝方便，各主壓桿分為2兩節運至現場，采用法蘭對接的形式進行連接。橫梁預埋件包括承壓預埋件和預埋件波紋管，目的是將托架穩定安全地固定在主塔橫梁上。

4.3.2預應力結構。

經過計算分析，在主塔前八個節間懸臂拼裝的各個工況中，懸臂吊裝第四個節間時對墩托架的受力最不利，鋼管中的最大軸力為750t，墩頂托架處的拉力為350t。350t的拉力全部傳遞到主塔橫梁上，對主體結構會造成損傷，另外如果墩旁托架的桿件與預埋件直接焊接，而需達到350t抗拉強度的焊縫，設計比較困難，同時由于焊縫是在工地施焊，焊接質量難以保證，墩旁托架的安全性難以保證。

為解決上述問題，經過大量的計算分析和研究，采用在墩旁托架上施加預應力的方式來解決這一難題，結構的大樣布置見圖5。

圖5墩旁托架預應力結構圖

預應力采用3115.24鋼絞線，鋼絞線穿過預埋在橫梁內的波紋管和托架頂部橫梁內腔，用工作錨錨固在兩端，單束對拉施加400t的預應力，確保主塔橫梁不出現拉應力。

4.3.3縱橫移及頂升結構。

（1）縱移結構。縱移結構主要包括縱移滑道、縱移滑座、縱移牽引三部分。縱移滑道設置在托架的頂面，對應主橋的三榀鋼桁梁；縱移滑座和桁架下弦臨時連接，靠近下弦桿節點布置，在縱移滑座上滑移，滑道與滑座見采用低摩阻的不銹鋼板和MGB高分子材料摩擦副；縱移牽引系統含反力座、縱移千斤頂和鋼絞線，將反力座固定在縱移滑道的另一端，鋼絞線的一端連接在鋼桁梁，另一端穿過反力座，用穿心式液壓千斤頂張拉鋼絞線，拖拉鋼桁梁縱移滑行。鋼梁縱移見圖6。

（2）橫移結構。在縱移滑座的兩側設置翼梁，在翼梁上固定橫移反力座，通過橫移千斤頂頂推鋼桁梁下弦桿的腹板，達到鋼桁梁橫移或偏轉的目的；在縱移滑座的底面設置限位擋塊，卡住縱移滑道，限制縱移滑座和縱移滑道的相對位置。

圖6墩頂散拼鋼梁節間縱向移動示意圖

（3）頂升結構。在縱橫移滑道和鋼桁梁下弦桿之間布置18臺YSD500A型自鎖式千斤頂，用于調整鋼桁梁的水平和高程。

5. 鋼梁散拼技術步驟

（1）鋼梁桿件在工廠進行預拼，合格后進行逐一編號，作為單一桿件運至安裝現場。在運輸和存放過程中，對桿件進行重點防護，為有效地避免鋼梁吊裝過程中對鋼梁的損傷，設計了專門的桿件翻身裝置和專用的吊具，并制定了詳細的操作細則。

（2）正式吊裝前，對桿件的浮銹等進行清除，對各個桿件按照編號確定桿件重心、吊點布置位置、節點板型號和高栓數量。吊裝時連同拼接板、填板、隔板等板件一同吊裝。

（3）鋼梁定位過程中，各重要位置均設置專人盯控，鋼梁桿件對位后，先打設30%的沖釘定位，其它孔位用普通螺栓將板面夾緊，鋼梁桿件對位成功后，逐步用高強螺栓替換出沖釘和普通螺栓。

（4）墩頂四個節間安裝時，每安裝一個節間，向主跨方向拖移14m，每次拖拉時，通過擋塊等措施，將橫向及縱向位置偏差調整在2mm以內，在四個節間完成后，再次對鋼梁平面位置進行調節，通過縱橫移結構，將鋼梁平面位置誤差控制在1mm以內。

（5）四個節間的標高調節，按照頂升裝置安裝設計院提供的監控指標，進行有效調節。

6. 結束語

武漢天興洲鋼鐵兩用長江大橋墩頂節間鋼梁架設施工技術，有效地解決了主航道側鋼桁梁桿件散拼的技術難題，該技術從施工方案的選擇、大型機械設備的選取等方面都有很大的創新，也取得了明顯的經濟效益，對大跨度跨越主航道的鋼梁施工提供了借鑒作用。

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參考文獻

［1］高宗余#8226;武漢天興洲公鐵兩用長江大橋總體設計［J］#8226;橋梁建設，2007（1）：5～9.

［2］胡漢舟#8226;武漢天興洲公鐵兩用長江大橋主橋上部結構施工方案［J］#8226;橋梁建設，2007（1）：1～4.

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［文章編號］1619-2737（2012）08-25-208

［作者簡介］ 王吉連（1963-），男，職稱：高級工程師，學歷：大學本科，工作單位：中鐵大橋局集團第七工程有限公司。