空間曲梁?jiǎn)芜厬宜鳂驁A弧形鋼箱梁的安裝

上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200002

1 工程概況

上海國(guó)際旅游度假區(qū)空間曲梁?jiǎn)芜厬宜鳂蛭挥诘鲜磕嶂黝}樂(lè)園東南側(cè)，環(huán)繞度假區(qū)中心湖泊外圈，為園區(qū)的重要交通配套工程和景觀項(xiàng)目的組成部分。項(xiàng)目部在中心湖區(qū)的東西兩端設(shè)置了2座結(jié)構(gòu)形式相同的圓弧形平面的跨湖景觀人行天橋（雙塔單索面懸索橋），分別稱為東橋和西橋，用以連接湖道兩側(cè)。

本工程單邊懸索橋橋面為曲面鋼梁，分為內(nèi)、外兩側(cè)橋面。東橋全長(zhǎng)120 m、西橋全長(zhǎng)90 m。外側(cè)橋面為非機(jī)動(dòng)車道，結(jié)構(gòu)形式為單箱三室鋼箱梁，材質(zhì)為Q345d，橋面頂寬6 m、底寬1.20 m，梁高1.70 m，板厚24 mm。內(nèi)側(cè)副橋?yàn)閷? m人行道，橋面由“Y”形懸挑梁、兩側(cè)邊梁和交叉拉桿組成。“Y”形懸挑梁間距約為3.20 m，節(jié)段間采用栓接，材質(zhì)為Q345b，規(guī)格為寬150 mm、高300～120 mm的變截面“工”字形焊接截面。其上端鉸接于主橋上方內(nèi)側(cè)，下端鉸接于水平環(huán)索節(jié)點(diǎn)處。橋板兩側(cè)的邊梁鉸接于“Y”形梁上，材質(zhì)為Q235b，規(guī)格為寬100 mm、高200 mm的型鋼（圖1）。

圖1 鋼梁斷面布置示意

2 施工特點(diǎn)及難點(diǎn)分析

上海迪士尼景觀橋?yàn)閬喼奘鬃鶊A弧形雙塔單索面懸索橋，結(jié)構(gòu)形式特殊、施工難度較大。在圓弧形鋼箱梁安裝過(guò)程中主要有3個(gè)方面的難點(diǎn)，即鋼箱梁節(jié)段劃分、鋼箱梁臨時(shí)支架布置及鋼箱梁安裝精度控制。本工程也主要從吊裝準(zhǔn)備工作和吊裝過(guò)程中對(duì)以上3個(gè)難點(diǎn)進(jìn)行控制和解決，保證鋼箱梁吊裝的可行性、安全性和精確性[1-3]。

2.1 鋼箱梁節(jié)段劃分

本工程外側(cè)橋面為圓曲面鋼箱梁，橋?qū)? m，由于寬度無(wú)法滿足道路運(yùn)輸要求，因此須進(jìn)行合理的鋼梁分段。如若采用縱向小節(jié)段（長(zhǎng)度為6 m，寬度小于5.50 m），則鋼箱梁分段較多、節(jié)段間焊縫較多，且施工現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量不如工廠焊接，同時(shí)鋼梁節(jié)段較多也將影響工期要求。根據(jù)鋼箱梁的特點(diǎn)，采用橫、縱向結(jié)合的分段方式進(jìn)行節(jié)段劃分，在滿足道路運(yùn)輸要求的前提下，減少鋼箱梁的分段數(shù)量。

2.2 鋼箱梁臨時(shí)支架布置

本工程為單邊受力的圓曲面懸索橋，結(jié)構(gòu)新穎，給人一種漂浮在水面上的感覺(jué)。由于鋼箱梁安裝采用臨時(shí)支架法進(jìn)行施工，橋梁體系轉(zhuǎn)換采用落架法施工，因此需根據(jù)鋼梁的分段合理布置鋼箱梁臨時(shí)支架，臨時(shí)支架的構(gòu)造既要滿足鋼箱梁安裝階段的要求，又要滿足后續(xù)橋梁體系轉(zhuǎn)換時(shí)鋼箱梁落架千斤頂?shù)牟贾靡蟆?/p>

2.3 鋼箱梁安裝精度控制

本工程不同于一般的功能性橋梁，而是作為整個(gè)國(guó)際旅游度假區(qū)景觀項(xiàng)目的重要組成部分，外觀要求相當(dāng)高。因此在鋼箱梁安裝階段，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置鋼箱梁拼裝胎架，鋼箱梁節(jié)段進(jìn)場(chǎng)后在胎架上拼接成吊裝節(jié)段，并與相鄰節(jié)段匹配后方可進(jìn)行安裝。在安裝過(guò)程中，通過(guò)線形、標(biāo)高的調(diào)整和焊接控制，保證圓弧形鋼箱梁的景觀效果。

3 吊裝準(zhǔn)備

3.1 現(xiàn)場(chǎng)拼裝胎架布置

鋼箱梁制作節(jié)段運(yùn)輸至安裝現(xiàn)場(chǎng)后，在拼裝胎架上拼接成吊裝節(jié)段。拼裝胎架長(zhǎng)22 m，寬7 m，由型鋼搭設(shè)而成，滿足相鄰2個(gè)吊裝節(jié)段的拼接匹配工況。由于鋼箱梁每個(gè)吊裝節(jié)段的線形均不相同，因此拼裝胎架須根據(jù)每段鋼梁的線形及時(shí)調(diào)整。

3.2 吊裝設(shè)備選用

根據(jù)吊裝構(gòu)件的尺寸、質(zhì)量、吊裝工況及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，結(jié)合起重機(jī)的性能，鋼梁吊裝采用1臺(tái)CX2000型2 000 kN履帶吊進(jìn)行卸車和吊裝。本工程鋼梁最大吊裝節(jié)段為西橋W1段，吊裝質(zhì)量為52 t。2 000 kN履帶吊最不利吊裝工況為：回轉(zhuǎn)半徑R=12 m，扒桿長(zhǎng)度L=39 m，額定起重質(zhì)量Q=71.60 t，安全系數(shù)1.38。

3.3 吊耳布置與吊索具配置

3.3.1 吊耳布置

吊耳設(shè)置在鋼箱梁分段隔板和勁板相交處的鋼箱梁分段頂面，1個(gè)鋼箱梁分段設(shè)置4個(gè)吊耳（350 kN），4個(gè)吊耳的對(duì)角線交點(diǎn)應(yīng)是鋼箱梁分段自身的重心位置（圖2、圖3）。

圖2 吊耳平面布置示意

圖3 吊耳斷面布置示意

吊點(diǎn)吊耳形式均為船用通用吊耳，吊耳的等級(jí)、制作、焊接及吊點(diǎn)局部加強(qiáng)等須符合相關(guān)工藝。

3.3.2 吊索具配置

1）卸扣配置。本工程吊裝卸扣選擇美式弓形卸扣（BX型），額定載荷為550 kN。

2）鋼絲繩配置。本工程選用6×37的麻芯鋼絲繩，鋼絲繩的公稱直徑為48 mm。吊裝時(shí)鋼絲繩與鋼箱梁的夾角不小于60°。

3.4 臨時(shí)支架布置

3.4.1 臨時(shí)支架總體布置

鋼梁臨時(shí)擱置采用臨時(shí)支架法施工，東橋臨時(shí)支架全長(zhǎng)為120 m、西橋臨時(shí)支架全長(zhǎng)為90 m，支架間距根據(jù)鋼梁的節(jié)段劃分而定（對(duì)應(yīng)隔板位置），為3 500 mm或7 000 mm。臨時(shí)支架構(gòu)造分為A、B兩種形式，A型臨時(shí)支架既滿足鋼梁臨時(shí)擱置要求，又滿足后續(xù)橋梁體系轉(zhuǎn)換（落架）施工要求，B型臨時(shí)支架僅滿足鋼梁臨時(shí)擱置要求。臨時(shí)支架最大高度為4 m，具體高度根據(jù)后續(xù)落架施工的位移量最終確定。

3.4.2 臨時(shí)支架構(gòu)造

臨時(shí)支架構(gòu)造形式采用擴(kuò)大基礎(chǔ)加鋼管立柱。A型臨時(shí)支架自下而上為碎石墊層、鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)、φ900 mm×20 mm鋼管、雙拼H400型鋼（雙拼H300型鋼）、鋼支墩（圖4）。B型臨時(shí)支架自下而上為碎石墊層、鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)、φ900 mm×20 mm鋼管、雙拼H400型鋼、鋼支墩（圖5）。

圖4 A型臨時(shí)支架構(gòu)造示意

圖5 B型臨時(shí)支架構(gòu)造示意

4 鋼箱梁節(jié)段吊裝

4.1 安裝區(qū)段及安裝順序

根據(jù)本工程分布特點(diǎn)及施工工期安排，鋼箱梁吊裝分為東、西橋2個(gè)安裝區(qū)段，并同時(shí)進(jìn)行施工。

具體安裝順序?yàn)橄劝惭b主橋鋼箱梁、隨后安裝副橋“Y”形臂。鋼箱梁由兩端向中間安裝，最后安裝合龍段，副橋“Y”形臂安裝順序同鋼箱梁[4-6]。

4.2 鋼箱梁節(jié)段安裝

本工程鋼箱梁各節(jié)段吊裝工況基本相同，現(xiàn)以最不利工況E1#段（東橋1#節(jié)段）為例進(jìn)行說(shuō)明。

4.2.1 安裝工況參數(shù)

2 000 kN履帶吊的主臂長(zhǎng)度L=39 m，作業(yè)半徑R=12 m，該作業(yè)工況下的額定起重質(zhì)量（含200 t吊鉤的質(zhì)量）Q=71.60＞52 t，故滿足吊裝要求。

4.2.2 安裝步驟

1）運(yùn)梁車由施工便道進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，停于現(xiàn)場(chǎng)拼裝區(qū)旁的指定位置。

2）將鋼梁制作節(jié)段起吊卸車后吊裝至拼裝胎架上。

3）鋼梁制作節(jié)段在拼裝胎架上拼裝焊接成吊裝節(jié)段，完成線形檢查及焊縫探傷，并與相鄰節(jié)段進(jìn)行匹配。

4）用2 000 kN履帶吊將吊裝節(jié)段吊起，并回轉(zhuǎn)至安裝方向。

5）2 000 kN履帶吊由南向北行走至安裝位置，將鋼梁放至臨時(shí)支架上進(jìn)行擱置。

6）吊車松鉤后回轉(zhuǎn)并行走至現(xiàn)場(chǎng)拼裝區(qū)，進(jìn)行下一節(jié)段安裝。

4.3 線形標(biāo)高調(diào)整

鋼箱梁定位控制點(diǎn)設(shè)置在鋼箱梁兩端端頭拼縫位置處，一端設(shè)置2個(gè)測(cè)量點(diǎn)，1個(gè)吊裝節(jié)段共計(jì)6個(gè)。

直接吊裝節(jié)段線形標(biāo)高調(diào)整通過(guò)支架頂部設(shè)置的豎向500 kN扁平千斤頂（千斤頂置于臨時(shí)支座內(nèi)）、手拉葫蘆及吊機(jī)配合來(lái)完成。

具體調(diào)整步驟為[7-9]：

1）吊機(jī)起吊鋼箱梁節(jié)段至臨時(shí)支架上方；

2）在臨時(shí)支架上做好對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記并在相鄰鋼箱梁或橋墩上放好軸線樁；

3）利用吊機(jī)及手拉葫蘆控制節(jié)段以設(shè)計(jì)線形落在支架頂臨時(shí)支座上；

4）測(cè)量鋼箱梁控制點(diǎn)位置軸線，精確定位鋼梁平面位置；

5）鋼梁落架，測(cè)量控制點(diǎn)位置標(biāo)高，通過(guò)豎向500 kN扁平千斤頂精確調(diào)整鋼箱梁標(biāo)高。

4.4 吊裝節(jié)段焊接

吊裝節(jié)段間焊縫為橫向環(huán)縫，橋面焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊打底，埋弧焊罩面，其余焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊（手工立焊、仰焊）。

4.4.1 現(xiàn)場(chǎng)焊接平臺(tái)

現(xiàn)場(chǎng)焊接平臺(tái)采用φ48 mm×3 mm扣件式鋼管支架作為操作平臺(tái)，單個(gè)操作平臺(tái)投影尺寸為6.00 m×3.60 m，高度根據(jù)箱梁安裝標(biāo)高確定。平臺(tái)基礎(chǔ)采用厚15 cm的C20素混凝土，腳手架間距為1.20 m×1.20 m，步距為1.80 m，支架外側(cè)設(shè)置剪刀撐。頂層平臺(tái)鋼管間距為50 cm，上鋪鋼筋網(wǎng)片（圖6）。

圖6 焊接平臺(tái)斷面示意

4.4.2 焊接要求

1）由于橋上施工條件較差，焊縫拘束度又很大，因此應(yīng)從考試合格的焊工中挑選經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工施焊，以保證焊縫質(zhì)量。

2）焊接施工前應(yīng)先全面檢查接口的錯(cuò)邊、間隙及坡口尺寸。

3）焊接施工前用砂輪清除接頭表面的鐵銹，清除范圍為焊縫兩側(cè)各50 mm以內(nèi)，除銹后24 h內(nèi)必須焊接，以防接頭再次生銹或被污染。

4）施焊時(shí)應(yīng)按監(jiān)理工程師要求和相關(guān)工藝文件規(guī)定焊接產(chǎn)品試板，產(chǎn)品試板的厚度、軋向、坡口尺寸應(yīng)與所代表的接頭一致，并采用與之相同的工藝方法及參數(shù)同時(shí)施焊。產(chǎn)品試板應(yīng)做好標(biāo)記，在經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后方可取下并移送試驗(yàn)部門進(jìn)行取樣試驗(yàn)。

5）橋上焊接施工的環(huán)境溫度宜在5 ℃以上，相對(duì)濕度不大于80%，風(fēng)力不大于5級(jí)。若在露天或雨天施焊時(shí)，應(yīng)采取有效的防風(fēng)、防雨及防潮措施。

6）定位焊采用手工焊，并執(zhí)行橋上連接焊接工藝相關(guān)規(guī)定。當(dāng)定位焊出現(xiàn)裂紋或其他嚴(yán)重缺陷時(shí)，應(yīng)先查明原因，再清除缺陷并補(bǔ)充定位焊。

5 結(jié)語(yǔ)

1）鋼箱梁的分節(jié)段現(xiàn)場(chǎng)安裝，解決了鋼箱梁運(yùn)輸?shù)睦щy，提高了工效。

2）通過(guò)鋼箱梁分節(jié)段工廠化加工制作及現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)支架法安裝施工技術(shù)實(shí)踐，提出了現(xiàn)場(chǎng)鋼箱梁吊裝施工順序和步驟，同時(shí)對(duì)鋼箱梁吊裝所需的設(shè)備、吊裝方法和線形調(diào)整等進(jìn)行了優(yōu)化，確保了鋼箱梁吊裝的可行性、安全性和精確性。

3）上海迪士尼景觀橋?yàn)閬喼薜谝蛔鶊A弧形單邊懸索橋，該工程的成功實(shí)施為以后類似工程提供了借鑒和參考，在中國(guó)的橋梁史上具有重大的意義。