淺談海南洋浦跨海大橋的鋼梁合龍施工技術(shù)

陳民

摘要：結(jié)合海南洋浦大橋?qū)嵺`，對(duì)斜拉橋鋼梁合龍技術(shù)、施工安裝及定位控制等施工和技術(shù)控制，實(shí)現(xiàn)橋梁最重要環(huán)節(jié)之一橋梁的合龍工藝。本文著重介紹了工字鋼梁后孔法合龍的關(guān)鍵技術(shù)和施工工藝，以便類似工程予以借鑒。

關(guān)鍵詞：斜拉橋；鋼梁；合龍；后孔法施工；

一、引言

鋼梁合龍施工在現(xiàn)代斜拉橋梁施工中已經(jīng)是普遍的工藝，鋼梁拼接板合龍通常采用臨時(shí)拼接板替換的方式實(shí)現(xiàn)合龍，更換臨時(shí)拼接板工藝較繁瑣，尤其是遇到臨時(shí)拼接板多的時(shí)候，隨著氣溫不斷變化，給合龍?jiān)斐捎绊懀黾恿撕淆埡蟪蓸蚋郊討?yīng)力，結(jié)合海南洋浦大橋鋼梁合龍采用后孔法合龍經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到快速精確合龍是本文要闡述的一個(gè)重點(diǎn)。

二、工程概況

海南洋浦大橋位于我國(guó)海南島西北角洋浦經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，橫跨白馬井海峽，主橋采用58.5+63+58.5+460+58.5+63+58.5m=820m的雙塔雙索面混合式結(jié)合梁斜拉橋。主跨440m梁段為工字鋼結(jié)合梁，鋼梁上安裝橋面板澆筑濕接縫連接。兩岸主跨塔端各有10m為鋼混結(jié)合段，兩岸邊跨各180m為混凝土π型邊主梁。主橋支撐體系為半漂浮體系，主塔采用兩個(gè)雙向活動(dòng)支座，橫向設(shè)置抗風(fēng)支座，縱向設(shè)置阻尼裝置。斜拉索設(shè)計(jì)采用平行鋼絲拉索，共144根斜拉索。

主橋中跨采用鋼主梁結(jié)合混凝土橋面板的整體斷面。斷面設(shè)有兩片鋼邊主梁，兩邊主梁橫向中心距45.3m，鋼邊主梁采用工廠分節(jié)段制造，現(xiàn)場(chǎng)高強(qiáng)度螺栓連接。鋼邊主梁共39段，其中標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)12m，鋼混凝土結(jié)合段9.5m（3.5m埋入混凝土），合龍段4.14m，工字鋼梁頂寬1m，底寬1.1m，高度2.348m，重量約49t，總共808個(gè)高強(qiáng)螺栓錨栓孔。

三、氣象情況

洋浦地區(qū)屬熱帶季風(fēng)氣候，受臺(tái)風(fēng)影響，長(zhǎng)夏無冬，夏熱冬暖，濕度較高，降水量較少，旱季和雨季分明，合龍時(shí)為海南1月上旬氣溫，日最高平均溫度22℃，日最低平均溫度為17℃。

四、主要施工工藝

1.合龍鋼梁準(zhǔn)備

合龍段制作分廠內(nèi)制作和橋位現(xiàn)場(chǎng)制作兩個(gè)步驟進(jìn)行。第一步：廠內(nèi)制作時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)梁段制作方法完成合龍段各組成桿件的制作，在主梁、穩(wěn)定板、風(fēng)嘴、小縱梁等桿件制作時(shí)預(yù)留200mm工藝量，合龍段主梁在廠內(nèi)只鉆制一端孔群，另一端孔群在橋位精確量測(cè)、配鉆，確保鋼梁橋位的順利合龍。合龍段長(zhǎng)度和連接孔群的精確測(cè)量進(jìn)行了24小時(shí)連續(xù)精確測(cè)量3天，確定合龍溫度，同時(shí)根據(jù)監(jiān)控單位提供的測(cè)量數(shù)據(jù)，劃出合龍段主梁孔群位置及主梁長(zhǎng)度切割線，采用磁力鉆鉆制主梁剩余連接孔群。

2.合龍段施工的時(shí)間確定

由于懸臂梁在施工過程中，受夜間降溫、風(fēng)、雨等各種氣象因素的影響，懸臂處于不斷變化的溫度環(huán)境中。本工程由于懸臂長(zhǎng)，受外界環(huán)境溫度變化的影響將更加明顯。在合龍前，選擇合理的合龍段施工時(shí)間是非常重要的。

合龍前，由施工單位和監(jiān)控單位對(duì)合龍口鋼梁架設(shè)完成后，聯(lián)合進(jìn)行24小時(shí)線型、軸線、間距的測(cè)量，連續(xù)測(cè)量3天，時(shí)間間隔3小時(shí)，記錄相應(yīng)的時(shí)間段的溫度、風(fēng)力、日照等外界影響因素，以確定氣溫相對(duì)穩(wěn)定（均勻溫度場(chǎng)）且氣溫較低、外界因素影響較小的時(shí)間段，此時(shí)間段內(nèi)鋼梁的變化影響較小，以此時(shí)間段作為合龍段鎖定時(shí)間。

根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，合龍段鋼梁長(zhǎng)度在晚上11時(shí)至凌晨6時(shí)之間最長(zhǎng)，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果，在中跨440m鋼梁隨溫度變化規(guī)律為0.0043 m/℃，此結(jié)果與鋼材的線性膨脹系數(shù)基本一致，因此決定在進(jìn)行合龍段鋼梁長(zhǎng)度的計(jì)算過程中，采用這一實(shí)際觀測(cè)結(jié)果，同時(shí)考慮到要留出適當(dāng)余量，以及斜拉索的水平分力對(duì)鋼梁壓縮量、索塔變形對(duì)鋼梁長(zhǎng)度的影響等因素，綜合起來確定合龍段鋼梁長(zhǎng)度。結(jié)合海南洋浦平均溫度，確定的合龍溫度20℃的合龍段鋼梁長(zhǎng)度：頂口為4.196 m，底口為 4.281m。

3.壓重及合龍段空間位置調(diào)整

為保證合龍段施工時(shí)，鋼梁梁始終處于平衡狀態(tài)，在合龍之前，在兩端懸臂端荷載進(jìn)行清理，橋面吊機(jī)及橋面板設(shè)置在指定位置，如橋面吊機(jī)及橋面板重量不足以平衡鋼梁，采取臨時(shí)配重來調(diào)整標(biāo)高。

精確量測(cè)兩岸最后節(jié)段鋼梁軸線、標(biāo)高等相對(duì)偏差。當(dāng)軸線相對(duì)偏差大于20mm時(shí)，軸線偏差大于控制范圍，需采取倒鏈交叉對(duì)拉方式，確保合龍口兩岸鋼梁對(duì)中，并在進(jìn)行合龍段長(zhǎng)度及孔群測(cè)量時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮修正值。實(shí)施過程中軸線偏差為14mm，未進(jìn)行調(diào)整。兩段鋼梁相對(duì)標(biāo)高應(yīng)保持一致，合龍高差控制在10mm內(nèi)，偏差大時(shí)采用調(diào)整索力或配重等方式進(jìn)行調(diào)整。

4.合龍段橋位架設(shè)步驟

進(jìn)行合龍段長(zhǎng)度和孔群位置的精確測(cè)量（連續(xù)3天精確測(cè)量）。根據(jù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析確定出鋼梁合龍時(shí)間以及合龍段加工數(shù)據(jù)。按照數(shù)據(jù)在鋼梁運(yùn)輸船上完成鋼梁合龍口位置的孔群鉆制和合龍段長(zhǎng)度的配切。

合龍段長(zhǎng)度配切及孔群鉆制等工作完成后，進(jìn)行合龍段的吊裝。由于鋼梁起吊時(shí)機(jī)與合龍時(shí)間不能在同一時(shí)間段完成，因此合龍段起吊工作需分兩步完成：第一步將合龍段鋼梁提升至合龍口下等待；第二步等待確定的合龍溫度完成最終起吊。

合龍段起吊到位后，先將一側(cè)最后節(jié)段與合龍段接口進(jìn)行連接，然后調(diào)整另一側(cè)節(jié)段與合龍段的軸線相對(duì)偏差，并等待合龍溫度及時(shí)間。當(dāng)時(shí)機(jī)滿足合龍要求后，利用鋼梁腹板孔群進(jìn)行定位（沖釘及安裝螺栓數(shù)量不得少于35%），同時(shí)記錄時(shí)間及溫度，然后對(duì)底板、頂板孔群進(jìn)行先后定位并完成高強(qiáng)螺栓初擰，最后完成合龍口所有高強(qiáng)螺栓的終擰工作。并分別吊裝及安裝合龍段鋼梁的小縱梁及穩(wěn)定板，合龍正式結(jié)束。

五、結(jié)束語

斜拉橋鋼梁合龍是大橋建設(shè)的一個(gè)關(guān)鍵工序，決定橋梁建設(shè)的成與敗，海南洋浦大橋鋼梁合龍?jiān)跐M足規(guī)范要求的前提條件下，總結(jié)有以下幾個(gè)方面，可對(duì)鋼梁合龍起到借鑒作用：首先，在實(shí)現(xiàn)鋼梁后孔法合龍前需要充分準(zhǔn)備、力勤觀測(cè)、準(zhǔn)確分析、迅速調(diào)整的循環(huán)組織過程；其次，施工0#塊的時(shí)候，需要對(duì)精度進(jìn)行要求，中跨0#段鋼梁的安裝位置偏差在后續(xù)梁段會(huì)積累、放大，而且0#塊鋼混結(jié)合段是最方便控制合龍精度的時(shí)間，其施工精度的控制是本橋的重點(diǎn)。洋浦大橋鋼混結(jié)合段的空間精度控制在5mm以內(nèi)，確保了后期安裝精度；最后，鋼梁合龍段在實(shí)施時(shí)，可考慮根據(jù)即時(shí)合龍段的溫度及鋼梁變化情況，現(xiàn)場(chǎng)定位鉆孔方式，有利于控制工序連續(xù)性并可增加可操作性。

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