疊合梁斜拉橋0#鋼梁托架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

毛洪建

（中鐵廣州工程局集團(tuán)有限公司，廣州510000）

1 工程概況

湘江特大橋主橋橋型布置為72m+212m+560m+212m+72m雙塔雙索面疊合梁斜拉橋，主梁采用工字形鋼梁，橋面采用預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板，引橋采用14×40m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，橋梁全長(zhǎng)1700.04m。主塔采用薄壁空心菱形索塔，過渡墩、輔助墩為空心薄壁墩。

主橋索塔為菱形索塔，湘江特大橋2#索塔總高288m，3#索塔總高268m，索塔上、下橫梁均為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，上橫梁為5m×6m箱形斷面，下橫梁寬度為9.5m，高度中間向兩側(cè)采用直線變化，為8.5～9.5m。

根據(jù)構(gòu)造及施工架設(shè)的需要，全橋鋼梁劃分為97個(gè)梁段，長(zhǎng)度4～12m不等，其中，標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)度12m，合攏梁段長(zhǎng)度4m。“工”字形主縱梁、橫梁、小縱梁間通過摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接形成整體，鋼梁頂安裝預(yù)制橋面板，現(xiàn)澆微膨脹混凝土濕接縫，通過焊接于鋼梁上的抗剪栓釘組成疊合梁體系。斜拉索梁端采用錨拉板錨固。0#梁段構(gòu)件質(zhì)量如表1所示。

表1 0#梁段構(gòu)件質(zhì)量表

2 0#梁段托架的設(shè)計(jì)

2.1 零號(hào)塊支架設(shè)計(jì)

零號(hào)塊支架結(jié)構(gòu)滿足如下功能：承受GL0-1、GL0-2、GL0-3 3個(gè)梁段自重，并且，由于GL0-2梁段平面位置所限（處于上橫梁的下方）及左側(cè)鋼梁遠(yuǎn)離吊裝塔吊，無法在理論位置進(jìn)行拼裝。因此，在支架頂設(shè)置縱橫向滑道，使得不能通過塔吊吊裝到位的梁段能通過滑道滑移就位。支架平臺(tái)主縱梁通過精軋螺紋鋼與主塔橫梁錨固，以防止吊裝過程中吊重的不對(duì)稱性引起不平衡力矩[1]。

2.2 零號(hào)塊支架結(jié)構(gòu)形式

鋼梁0#塊支架平臺(tái)由主縱梁（1320mm×1000mm×20mm×12mm鋼箱梁）+牛腿托架+橫梁（2-Ⅰ56b）+鋼平臺(tái)面分配梁（工25b）組成，起到鋼梁0#塊所有節(jié)段梁的吊裝及滑移至設(shè)計(jì)位置的作用。

2.3 臨時(shí)索的設(shè)計(jì)

考慮到后續(xù)橋面板、濕接縫、橋面架梁吊機(jī)等荷載，大大增加了0#塊支架的承壓，為確保支架的穩(wěn)定性，在GL01、GL03的兩側(cè)主縱梁對(duì)稱布置2對(duì)臨時(shí)拉索，如圖1和圖2所示[2，3]。

0#塊臨時(shí)索的預(yù)埋孔采用內(nèi)徑為120mm的塑料波紋管，預(yù)埋位置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)精準(zhǔn)放樣且按規(guī)范設(shè)置定位筋。臨時(shí)拉索采用16×7-15.2mm鋼絞線，單根長(zhǎng)度為21m，共4根，張拉方式為一端錨固一端張拉，塔端為張拉端（見圖3），梁端為錨固端（見圖4），臨時(shí)索最大軸力為180t，初始張拉力按80t設(shè)計(jì)，原則上初始張拉力施加后不改變鋼梁頂面設(shè)計(jì)高程。

圖1 臨時(shí)索布置圖

圖2 臨時(shí)索立面圖

圖3 梁段錨固端示意圖

圖4 塔端張拉端示意圖

圖5 0#塊支架立面布置圖

3 托架的搭設(shè)與0#梁段施工工藝

3.1 托架搭設(shè)施工工藝

托架搭設(shè)施工工藝流程為：（1）利用塔吊安裝0#支架主縱梁，并與主塔橫梁臨時(shí)錨固；（2）安裝牛腿托架、分配橫梁，與主縱梁焊接牢固；（3）安裝平臺(tái)分配梁及鋼板，作為縱橫向滑移面,平臺(tái)頂標(biāo)高與0#鋼梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高一致；（4）0#塊支架檢查，驗(yàn)收。0#塊支架布置圖如圖5所示。

3.2 0#塊施工工藝

0#塊施工工藝流程如下：

1）澆筑臨時(shí)錨固的支座墊石，墊石頂面與主縱梁底高程一致。

2）塔吊開始先中間后兩邊，平面內(nèi)斜對(duì)稱拼裝0#塊3個(gè)節(jié)段的縱梁、橫梁等鋼結(jié)構(gòu)。GL02節(jié)段采用塔吊在托架上進(jìn)行拼裝：（1）在避開吊裝盲區(qū)的情況下，將GL02節(jié)段的主縱梁吊裝至托架上；（2）左側(cè)主縱梁采用滑板支墊，并滑移至左側(cè)；（3）調(diào)整左右兩側(cè)主縱梁位置，確保橫橋向位置與設(shè)計(jì)一致；（4）拼裝GL02節(jié)段的橫梁和小縱梁；（5）GL02整節(jié)段滑移至設(shè)計(jì)位置。

3）吊裝0#塊鋼橫梁就位時(shí)，其底部與支架平臺(tái)頂面墊塊抄緊，以保證0#塊鋼梁結(jié)構(gòu)重量均勻分配至4個(gè)支架主縱梁上。

4）0#塊3個(gè)節(jié)段的縱梁、橫梁等鋼結(jié)構(gòu)全部拼裝完成，所有鋼橫梁底面的鋼墊塊不能拆除。

5）此時(shí)支架平臺(tái)受力對(duì)稱平衡，支架主縱梁支座處最大壓力約為120t。

6）0#塊鋼梁全部拼裝到位后，安裝橫向抗風(fēng)支座墊石，并完成0#塊與主塔橫梁臨時(shí)錨固鎖定并檢測(cè)。

7）在0#塊主縱梁上設(shè)置臨時(shí)索錨梁及座板，對(duì)稱安裝0#塊臨時(shí)索安裝并分級(jí)張拉，預(yù)張力為80t。張拉時(shí)，測(cè)量實(shí)時(shí)觀測(cè)梁頂面高程數(shù)據(jù)。

8）利用落梁支座解除平臺(tái)支架受力，完成體系轉(zhuǎn)換，拆除支架。

9）安裝0#塊預(yù)制混凝土橋面板，澆筑濕接縫。

10）安裝1臺(tái)架梁吊機(jī)，檢查、試吊。

4 鋼梁托架在不同階段的受力分析

鋼梁托架在不同階段的受力分析如下[4]：

1）鋼梁安裝過程中，考慮最不利吊裝一側(cè)節(jié)段鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，支架主縱梁支座處最大壓力約為160t，未出現(xiàn)拉力，懸臂端最大變形為42mm。吊裝一側(cè)節(jié)段鋼結(jié)構(gòu)時(shí)的支架布置如圖6所示。

圖6 吊裝一側(cè)節(jié)段鋼結(jié)構(gòu)支架布置

2）0#塊3個(gè)節(jié)段的縱梁、橫梁等鋼結(jié)構(gòu)全部拼裝完成，此時(shí)支架平臺(tái)受力對(duì)稱平衡，支架主縱梁支座處最大壓力約為120t，未出現(xiàn)拉力，懸臂端最大變形為46mm。0#塊鋼結(jié)構(gòu)全部拼裝完成時(shí)的支架布置如圖7所示。

圖7 0#塊鋼結(jié)構(gòu)全部拼裝完成時(shí)的支架布置

3）在0#塊主縱梁上設(shè)置臨時(shí)索錨梁及座板，對(duì)稱安裝0#塊臨時(shí)索安裝并分級(jí)張拉，預(yù)張力為80t。安裝0#塊預(yù)制混凝土橋面板，澆筑濕接縫。此時(shí)臨時(shí)索的張拉力達(dá)到約150t，支架主梁支座處最大壓力為130t，懸臂端最大變形為37mm。臨時(shí)索安裝示意如圖8所示。

圖8 臨時(shí)索安裝示意圖

5 結(jié)語

本工程0#鋼梁托架施工過程中采用臨時(shí)拉索進(jìn)行輔助受力，施工中一定要注意控制臨時(shí)索最大拉應(yīng)力的安全儲(chǔ)備。該方法不同于一般的施工方法，通過對(duì)比可知：

1）采用臨時(shí)索輔助受力，大大簡(jiǎn)化了0#托架的結(jié)構(gòu)形式，減小了托架的用鋼量和安裝拆除風(fēng)險(xiǎn)；

2）臨時(shí)拉索的應(yīng)力在不同施工階段，可根據(jù)0#托架的荷載情況進(jìn)行調(diào)整，既確保了托架的安全性和穩(wěn)定性，又能使整個(gè)施工過程更靈活。