鋼管拱橋中橫梁吊裝的施工實踐

■吳典忠 ■福建省第二公路工程有限公司，福建 福州 350000

1 工程概況

上海青浦區秀橫路油墩港橋主橋上部結構采用下承式鋼管拱橋，橋寬35m，跨徑80m;全橋橫向采用兩片拱肋，2道K字撐及1道一字撐;設置2道邊縱梁、15根中橫梁及2根端橫梁;吊桿采用低松弛鍍鋅鋼絲成品索，全橋共設13對(26根)。考慮到航道通行需要，設計采用“先拱后梁”法施工，即先采用“無支架”的方法吊裝拱肋，然后按順序逐根吊裝預制中橫梁，接著施工縱梁后澆段及橋面板，最后待橋面系全部完成后，調整吊桿力以控制橋面標高。圖1～圖2為主橋總體布置圖。

圖1 主橋總體布置立面圖

圖2 主橋總體布置平面圖

2 中橫梁吊裝方案的確定

2．1 中橫梁構造

中橫梁預制長度35m，頂寬2．5，梁高1．85 ～2．2m，吊重達 165．7t。除與縱梁交叉部位采用箱形截面外，其余均為T形截面。

2．2 現場施工條件

(1)新建橋梁北側離S26高架橋的距離僅19～26m，南側約32m外正在施工100萬伏的高壓塔基礎，吊裝作業空間極為有限;(2)油墩港河道每日平均船舶通行量約200～300艘，應航道部門要求，施工期間每次斷航的連續時間不能超過5h。

2．3 吊裝方案比選

(1)若采用水中搭設支架并通過卷揚機吊裝的方案，經計算其支架跨徑難以滿足雙向通航的要求，而且用鋼量大、成本高，該方案不適用;(2)若采用在駁船上通過頂升工藝安裝，則靠近拱腳的1根橫梁因受駁岸限制無法就位，同時頂升作業時間較長、多臺千斤頂難以同步操作，因此該方案也不予考慮;(3)若采用浮吊安裝，考慮到上下游船閘的限寬、設備性能參數和作業空間，擬采用200t和150t浮吊進行抬吊安裝。該方案可以滿足通航要求，且可直接利用浮吊進行中橫梁卸車裝船，節省岸邊提梁門架的費用，但因新建橋梁與S26高架橋距離較近，需對150t浮吊的吊臂由45m改成25m。綜合以上分析比較，本工程的中橫梁吊裝最終采用兩臺浮吊抬吊安裝施工。

3 中橫梁吊裝施工

(1)千斤繩布置。采用兜底吊裝的方法，千斤繩布置在縱梁外緣，選用6×61Ф83mm鋼絲繩，經計算其安全系數K=9，滿足規范要求。為防止千斤繩滑脫，中橫梁預制時在吊點位的翼緣部位預留限位槽口，尺寸為10×10cm;同時在離腹板底30cm處設1個Ф60mm預留孔，吊裝時穿入鋼棒限制千斤繩外移，起雙保險作用。

(2)卸車裝船。受場地限制，運梁車只能通過地面輔道倒車靠近岸邊，與河道大致垂直。當掛車車輪離駁岸約5m時(進入150t浮吊的作業半徑)，150t浮吊就位起吊，使梁底離開掛車約30cm后，通過浮吊牽引運梁車同步、緩慢向河中移動;直至車頭離駁岸約10m時(進入200t浮吊的作業半徑)，200t浮吊就位進行兩臺同時抬吊作業，并裝入駁船。浮吊作業時，吊臂仰角保持在55°左右，安全系數均達 1．4以上。圖4為中橫梁卸車裝船示意圖。

圖4 中橫梁卸車裝船示意圖

(3)安裝就位。中橫梁裝入駁船后，150t浮吊先移動至S26高架與新建橋梁之間，然后牽引運梁駁船至待安裝位置下方，最后200t浮吊就位進行抬吊安裝。中橫梁吊裝由兩側往跨中間隔、對稱逐根進行。圖5為中橫梁安裝示意圖。

圖5 中橫梁安裝示意圖

4 施工控制及計算

4．1 施工控制措施

在荷載作用下，如何平衡拱肋的水平推力，使拱腳位移和結構內力控制在預期值以內，是中橫梁吊裝施工的關鍵所在。施工過程中，主要通過以下兩個措施:(1)在端橫梁頂部設置2組縱向臨時水平鋼束，每組鋼束由4根光面鋼鉸線成品索(PEJ15H-22D)組成，在中橫梁吊裝期間分批次張拉;(2)在各個拱腳正下方設置臨時水平抗推裝置，由25mmQ345D鋼板及若干高強錨栓組成，在拱腳現澆時預埋。水平抗推裝置和墩柱間設一塊2cm厚的橡膠塊，以保護墩柱砼。

4．2 施工控制計算

(1)臨時鋼束索力及拱腳位移計算。兼顧施工方便及有效控制的原則，采用橋梁專用軟件對施工過程進行分析，擬定臨時鋼束分三個階段張拉:第一階段:拱肋吊裝完成后，安裝臨時鋼束，對每根鋼束進行初張拉，張拉值均為300KN;第二階段:拱肋砼達到設計強度要求后，張拉其中的2根鋼束，張拉力為1800KN;第三階段:中橫梁吊裝完成一半后，張拉剩余2根鋼束，張拉力為1800KN。按以上步驟張拉，通過計算比較，臨時鋼束的最大索力及拱腳位移均發生在縱梁后澆段砼澆筑完成時。此時索力為2060．5KN，其最大應力為674Mpa，遠小于其強度標準值1860Mpa;拱腳向活動支座一端位移12mm，施工時以此值作為位移預警值。

(2)臨時水平抗推裝置計算。在各個階段施工過程中，臨時水平抗推裝置將產生不同的水平反力，計算結果見表1。

表1 臨時水平抗推裝置反力計算結果(kN)

由表1知，最大反力仍發生在縱梁后澆段的砼澆筑階段，其結果為3263KN，根據此值采用簡化方法計算臨時水平抗推裝置與梁底結合面的應力為142Mpa＜295Mpa，滿足要求。

5 結束語

本工程主橋中橫梁于2014年11月底吊裝完成，每根中橫梁從浮吊駁船就位、卸車裝船、吊裝完成及浮吊駁船進入停泊區等操作過程，總時間均在4h左右;施工期間拱腳最大位移為10mm，未超過計算預警值;臨時水平抗推構件未發生變形。通過施工實踐，驗證了在有限條件下進行重大預制構件的浮吊安裝及控制措施是可行的，可為其它類似工程提供參考。

［1］JTJ 041-2000公路橋涵施工技術規范［S］．

［2］GB 50936-2014鋼管混凝土結構技術規范［S］．

［3］周水興，何兆益，鄒毅松．路橋施工計算手冊［M］．北京:人民交通出版社，2001．

［4］蔣建武，朱冠華．系桿拱橋中橫梁預制吊裝施工新技術［J］．公路工程，2011(06)．