東方大道快速路高架鋼混組合梁吊裝施工技術(shù)

黃春暉

摘 要： 介紹南通市東方大道快速路高架項(xiàng)目鋼混組合梁現(xiàn)場(chǎng)吊裝的難點(diǎn)及解決方法，為同類(lèi)項(xiàng)目施工提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼混組合梁 現(xiàn)場(chǎng)安裝[1] 老橋受力 龍門(mén)吊安裝 支點(diǎn)布置

Summary： introducing the difficulties and solutions of steel concrete composite beam spot hoisting in Nantong East Avenue expressway viaduct project，which can provide a reference for the construction of Similar project.

Key words： steel concrete composite beam， installation on the scene， stress of old bridge， installation of gantry crane，layouts of fulcrum.

1工程概況

南通東方大道快速路工程位于南通市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，是開(kāi)發(fā)區(qū)中唯一一條快速通道。本標(biāo)段橋梁工程Pm375～Pm378聯(lián)為變高度鋼混組合梁形式，此聯(lián)長(zhǎng)162m，跨徑依次為53m+65m+44m，跨越通啟運(yùn)河。橋?qū)捊孛鏋?4.8m等寬，鋼箱梁橋高為2.75m，加工時(shí)跨中最大預(yù)拱度值為1.444m，為單箱5室結(jié)構(gòu)。

2變高度鋼混組合梁安裝的難點(diǎn)分析

本項(xiàng)目鋼箱梁工地安裝地點(diǎn)跨通啟運(yùn)河，鋼箱梁架設(shè)完畢后通啟運(yùn)河原老橋需保留，鋼箱梁支墩處于左右幅老橋間10m間隔位置，詳見(jiàn)圖1所示。鋼箱梁安裝過(guò)程中吊裝設(shè)備采用2臺(tái)50t龍門(mén)吊抬吊[2]，龍門(mén)吊軌道位于老橋左右幅橋面上。根據(jù)節(jié)段分塊情況，現(xiàn)場(chǎng)二次大拼后的梁段最大吊裝重量約60t。如果龍門(mén)吊軌道直接在已有的老橋20、24m大孔板上走行，軌道承壓面積極小，將遠(yuǎn)超出大孔板的承載范圍，因此鋼箱梁安裝前需對(duì)老橋的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算，并采取相應(yīng)保證措施，確保老橋結(jié)構(gòu)的安全性，這是安裝節(jié)段的重點(diǎn)之一[3]。

2.1現(xiàn)場(chǎng)安裝難點(diǎn)及解決方法

（1）既有老橋20m、24m的受力經(jīng)過(guò)專(zhuān)家組的審議，認(rèn)為老橋集中受力不滿(mǎn)足要求，需要對(duì)支點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力擴(kuò)散。經(jīng)過(guò)計(jì)算，決定采用三拼組裝的貝雷片順橋向布置成龍門(mén)的走行基礎(chǔ)。

（2）鋼箱梁安裝高度和橫向跨度較大，高度從既有老橋橋面至設(shè)計(jì)橋面高度為15m左右，安裝寬度為28m，采用雙龍門(mén)抬吊進(jìn)行安裝最為經(jīng)濟(jì)安全。

（3）按原先設(shè)計(jì)在既有的通啟運(yùn)河跨中需要打設(shè)支撐系統(tǒng)，如此便阻斷了航道船舶的通行，且這樣設(shè)計(jì)加大了鋼箱梁節(jié)段分段的長(zhǎng)度，同時(shí)也加大了節(jié)段吊裝的重量。經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)部門(mén)的協(xié)商，將水中支點(diǎn)增加一個(gè)，并且水中的支墩打設(shè)時(shí)與既有老橋的單排樁平行，這樣解決了上述兩個(gè)問(wèn)題。

圖1 鋼箱梁布局簡(jiǎn)圖

2.2 施工方法和受力計(jì)算

2.2.1 老橋承載力的計(jì)算

根據(jù)老橋的施工圖對(duì)老橋梁板進(jìn)行驗(yàn)算，龍門(mén)吊使用吊重50t、跨度28m、斜腿距10m、自重47t的龍門(mén)吊兩臺(tái)，安裝時(shí)龍門(mén)吊站在安裝點(diǎn)位，起吊梁段進(jìn)行安裝工作。

根據(jù)節(jié)段分塊情況，現(xiàn)場(chǎng)拼裝[3]段的梁段最大吊裝約60t，加上吊具等重量按70t計(jì)，每臺(tái)吊機(jī)吊重35t，按起吊側(cè)吊重30t計(jì)，起吊側(cè)兩個(gè)斜腿受力30+47/2=53.5t，每個(gè)斜腿受力63.5/2=26.8按30t控制設(shè)計(jì)。

龍門(mén)起重機(jī)軌道基礎(chǔ)需做特殊處理，在現(xiàn)有大孔板橋面上安裝龍門(mén)吊軌道墊梁以滿(mǎn)足現(xiàn)行通啟河橋的承載要求，現(xiàn)假定龍門(mén)吊軌道墊梁寬3m，按4片大孔板參與受力考慮。

每片大孔板受龍門(mén)吊集中力P = 30 / 4 =7.5 t =75 kn；大孔板二恒q = 12.0 kn / m，[（0.18+0.3）*25=12，包括軌道基礎(chǔ)]，大孔板按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。

采用midas建模分析計(jì)算可知，吊裝過(guò)程中板梁跨中截面有-2.2MPa的拉應(yīng)力，雖應(yīng)該能滿(mǎn)足使用要求，不會(huì)引起截面開(kāi)裂，但由于缺少必備的驗(yàn)算數(shù)據(jù)，且屬于老橋，所以為從安全出發(fā)，龍門(mén)吊軌道不安排直接承載在老橋橋面上，為保證施工的絕對(duì)安全，在橋墩位置施工混凝土支跺，在支跺上安裝貝雷梁作為龍門(mén)吊軌道走道梁。龍門(mén)吊載荷由軌道走道梁傳至砼橋面（考慮到大孔板有0.3m封端，可以滿(mǎn)足傳力要求）再傳至橋墩，直至大地。

2.2 橋面貝雷片的布置及計(jì)算

為確保鋼箱梁架設(shè)過(guò)程中原老橋結(jié)構(gòu)的安全性，經(jīng)以上驗(yàn)算知，龍門(mén)吊軌道需作擴(kuò)寬處理，經(jīng)研究后決定，在原老橋橋墩蓋梁部位的正上方橋面上澆筑條狀混凝土結(jié)構(gòu)，規(guī)格為1.2x5m，橫橋上布置，高度隨統(tǒng)一標(biāo)高取值，墊梁上鋪設(shè)三列并排貝雷梁連接成整體，龍門(mén)吊軌道通過(guò)1.2m長(zhǎng)的I22#分配梁作用于貝雷梁上，分配梁與貝雷梁間通過(guò)螺栓連接。

圖2 龍門(mén)吊軌道基礎(chǔ)簡(jiǎn)圖

使用三片貝雷梁作為龍門(mén)吊軌道墊梁，貝雷梁跨度按3*20+24+3*20m連續(xù)梁計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算，吊裝時(shí)控制彎矩M=2219.2kn-m；（程序計(jì)算見(jiàn)下圖所示）

（1）三片單層普通型貝雷梁容許彎矩[5]2246kn-m；（查貝雷梁使用手冊(cè)）

（2）吊裝時(shí)控制剪力Q=610.0kn；（程序計(jì)算見(jiàn)下圖所示）

（3）三片單層普通型貝雷梁容許剪力689.9kn（查貝雷梁使用手冊(cè)）

（4）用三片單層普通型貝雷梁時(shí)最大撓度δ=26mm。（程序計(jì)算見(jiàn)下圖所示）

依據(jù)以上數(shù)據(jù)：

控制彎矩M=2219.2kn-m<容許彎矩2246kn-m，滿(mǎn)足要求；

控制剪力Q=610.0kn<容許剪力689.9kn，滿(mǎn)足要求；

貝雷梁時(shí)最大撓度δ=26mm，跨度取20m，則：

26mm/20m<1/800，撓度值滿(mǎn)足要求。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)為安全起見(jiàn)，最后決定使用三片單層普通型貝雷梁作為龍門(mén)吊走行支撐。

照片1 貝雷片的安裝圖

2.3采用龍門(mén)吊的安裝過(guò)程

針對(duì)部分梁段重心難掌握的難點(diǎn)，采用特殊的吊裝技術(shù)，兩臺(tái)龍門(mén)吊抬吊，每臺(tái)龍門(mén)吊吊鉤處增設(shè)一扁擔(dān)梁，吊索安裝扁擔(dān)梁兩側(cè)，通過(guò)吊耳的位置布置及扁擔(dān)梁的自動(dòng)找平兩項(xiàng)保障措施，使得每片鋼梁吊裝時(shí)重心都保持穩(wěn)定，從而解決重心不穩(wěn)的問(wèn)題。針對(duì)曲線(xiàn)控制及積累誤差控制的難點(diǎn)，由于運(yùn)抵至現(xiàn)場(chǎng)的鋼箱梁需在橋墩下的胎架[4]上進(jìn)行二次大拼，大拼胎架將針對(duì)鋼箱梁的曲線(xiàn)設(shè)置好線(xiàn)型，梁段在胎架上拼焊好后全橋線(xiàn)型已得以控制；另外在吊裝上橋后，利用預(yù)反頂千斤頂進(jìn)行線(xiàn)型的細(xì)微調(diào)節(jié)，雙重措施保證，直至全橋曲線(xiàn)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并且由于鋼梁為分段起吊安裝，每一梁段均可修邊、切頭進(jìn)行誤差的調(diào)節(jié)，進(jìn)而避免了誤差的積累。

2.3.1安裝場(chǎng)地布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選取鋼箱梁高架橋Pm379-Pm378墩側(cè)的硬化路面上30m面積的場(chǎng)地作為二次大拼場(chǎng)地，場(chǎng)地上將布置大拼胎架，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的梁段在胎架上完成縱向接長(zhǎng)后，即利用龍門(mén)吊進(jìn)行橋上梁段的安裝。

龍門(mén)吊吊裝涵蓋范圍為Pm379-Pm374墩之間。龍門(mén)吊在這個(gè)區(qū)域里進(jìn)行臨時(shí)支架上梁段的安裝作業(yè)。存梁場(chǎng)地布置于項(xiàng)目部門(mén)前已封閉的道路上，這個(gè)場(chǎng)地面積較大，機(jī)械停放起吊較容易。

2.3.2安裝綜述

鋼箱梁分78個(gè)制造節(jié)段（橫向6段x縱向13段），42個(gè)安裝節(jié)段（橫向6段x縱向7段），制造節(jié)段運(yùn)抵至現(xiàn)場(chǎng)后，在現(xiàn)場(chǎng)二次大拼胎架上完成縱向連接，形成安裝節(jié)段，然后應(yīng)用50噸龍門(mén)吊2臺(tái)抬吊進(jìn)行架設(shè)。

步驟一、支架的搭設(shè)及高壓線(xiàn)一邊安裝一臺(tái)龍門(mén)吊

步驟二：在Pm374側(cè)，順里程方向老橋右幅處相應(yīng)位置整理出場(chǎng)地，作為鋼箱梁梁段的二次大拼場(chǎng)地。

步驟二、利用龍門(mén)吊整理出大拼場(chǎng)地

步驟三：將運(yùn)抵的LD1梁段在場(chǎng)地上組拼燒焊完成，再利用龍門(mén)吊及200t進(jìn)行抬吊安裝，龍門(mén)吊吊點(diǎn)設(shè)置在離鋼梁端0.207L處，距離高壓線(xiàn)11.8m，滿(mǎn)足安全距離。注意在軌道上相應(yīng)位置安裝龍門(mén)吊限位裝置。

步驟四： LD2利用高壓線(xiàn)左右兩側(cè)的龍門(mén)吊進(jìn)行抬吊安裝。注意Pm376墩上的支架需高出Pm376永久墩300mm，設(shè)計(jì)要求橋面混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%，需進(jìn)行支點(diǎn)回落300mm，以調(diào)節(jié)整橋拱度及對(duì)橋面混凝土進(jìn)行預(yù)壓。左側(cè)龍門(mén)吊吊點(diǎn)設(shè)置在梁端，龍門(mén)吊離高壓線(xiàn)距離為6.8m，滿(mǎn)足安全距離，確保安全，需在龍門(mén)吊上安裝防電板及在軌道上安裝限位裝置。

步驟五：LD1及LD2梁段安裝完成后，將靠Pm375墩一側(cè)的龍門(mén)吊拆除，安裝至高壓線(xiàn)另一側(cè)，準(zhǔn)備進(jìn)行剩余梁段的吊裝。

步驟六：依次吊裝完成剩余的LD3至LD7梁段。注意Pm377墩上的梁段也抬高300mm，用于支點(diǎn)回落。

照片2 龍門(mén)吊的吊裝圖

2.4安裝支點(diǎn)的布置形式

本工程臨時(shí)安裝支點(diǎn)的布置共為8個(gè)，其中1（8）為Pm375、378邊墩位置處采用普通碗扣支架形式；2（7）為邊跨中支點(diǎn)處采用φ609mm鋼管支撐形式；3（6）支點(diǎn)支于Pm376、377墩的承臺(tái)上，形式也采用φ609mm鋼管支撐形式；4（5）支點(diǎn)支于Pm376-377中跨的兩個(gè)水中支點(diǎn)，形式也采用水中鋼管樁加鋼筋混凝土平臺(tái)與φ609mm鋼管支撐相結(jié)合形式。如此布置是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況因地制宜，限于篇幅，支點(diǎn)布置不在此進(jìn)行詳細(xì)敘述。

3 實(shí)施效果

鋼箱梁制作、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)的吊安裝等等環(huán)節(jié)實(shí)施完成后的效果，均滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求，安裝支點(diǎn)的沉降也滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)對(duì)成橋后動(dòng)靜載試驗(yàn)滿(mǎn)足要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。

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