南沙港鐵路雞鴉水道公鐵合建連續鋼桁梁合龍技術

麥小金

（中國鐵路廣州局集團公司江門工程建設指揮部）

1 工程概況

西江特大橋跨雞鴉水道主橋是南沙港鐵路建設重、難點控制性工程之一，是公鐵合建連續鋼桁梁橋，全長381m，鋼梁自重14513.5t。下層為I 級雙線電氣化鐵路，設計速度120km/h；上層為雙向6 車道高速公路，橋面全寬34.2m， 設計速度100km/h。主橋孔跨布置為102+175+102m，邊支座中心距端梁1.0m，鋼桁梁采用華倫形桁式結構，桁高16.4m，主桁節間長度邊跨12.75m，中跨12.5m，全橋由30 個節間組成。鋼桁梁采用兩片豎直主桁，桁間距15.0；副桁上弦桁間距為33.5m，公路橋面橫向采用輔助桁架，鋼桁梁斷面呈倒梯形。（見圖1）

1.1 工程特點及難點

鋼梁主跨采用全懸臂拼裝架設，最大跨度長度達87.5m，拼裝作業面距離水面10m～17m，下部船舶通行，鋼梁水上、水下、高空、大懸臂拼裝安全風險高，施工難度大。

鋼梁在跨中進行合龍，合龍桿件多，精度要求高，且受通航條件和施工成本限制，主跨不設置臨時墩，鋼梁精確合龍是本工程的重、難點。

主桁桿件之間采用栓接方式，構件制作線形決定拼裝線形，在加工廠需要嚴格按照要求進行桿件試拼裝，加工制作精度要求。

1.2 主桁構件

主桁下弦桿采用箱型截面，內寬1300mm（中支點處加寬至1900mm），內高1800mm，板厚24mm～48mm。桿件重量：除了E8 桿重98216.0kg，其余重19811.8kg～59446.9kg。（見圖2）

圖2 1/2 主桁立面圖 （單位：mm）

主桁上弦桿采用箱型截面，內寬1300mm（中支點處加寬至1900mm），內高1400mm，板厚24-52mm。桿件重量：除了A7 桿重99323.6kg， A8 桿重73810.9kg，A9 桿重77134.0kg 外，其余重15167.7kg～55434.5kg。

主桁腹桿根據內力的大小，采用王字形截面及箱型截面；副桁上弦桿采用工字形截面，副桁桿件采用箱型截面。

鐵路橋面系采用縱橫梁明橋面，在兩片鋼桁下弦節點處設置橫梁，橫梁通過四根縱梁相連接；公路橋面系采用密橫梁多縱梁-混凝土組合橋面結構。

1.3 理論預拱度

在靜活載作用下，邊跨（E2、E2’）、中跨E15 分別產生36.5mm，223.5mm 的豎向撓度。邊跨桿件的伸縮值分別是+36mm、-6mm、+19mm，-11mm、-4mm、-8mm、+4mm，中跨分別是-62mm、+27mm、+28.5mm、+8.5mm。預拱度通過保持下弦及橋面系長度不變，伸長及縮短其他桿件來實現。

2 施工方案

鋼梁在工廠制造時各構件間全部為焊接，在工地拼裝除橋面板焊接外其余為栓接。

鋼桁梁主節點A7、A8、A9、E8 構件通過水路運輸至施工現場船吊直接吊裝，其余構件通過公路運至施工現場拼裝。

678#-679#、680#-681#墩邊跨采用支架法架設，中跨采用懸臂架設，提前在678#、681# 墩配置Ф40 的PSB1080 精軋螺紋鋼墩頂錨固或混凝土塊壓重，壓重后抗傾覆系數不小于1.3。

2.1 大里程側架設方法

大里程側設置預拼場，681# 墩處設置1100t.m 塔吊提升站。E0’～E2’節間利用塔吊拼裝，拼裝完成后，在上桁拼裝70t 橋面吊機及運梁小車，除了A7、A8、A9、E8桿件采用全回旋浮吊拼裝，其余桿件采用橋面吊機拼裝。合龍前退回至680#主墩上方。

2.2 小里程側架設方案

因受場地限制，在小里程側設置小型預拼，陸地上E0E1 節間利用150T 履帶吊拼裝，其余桿件及合龍口通過300T 全回旋浮吊拼裝。

3 合龍方案

3.1 合龍口狀態計算

根據設計計算和現場監控的結果，找出針對X、Y、Z方向最有效的調整值。并靈活決定調整方法，確定作用力的大小及其所用的工具。

為預測合龍口狀態，采用Midas Civil 2019 有限元分析軟件，對合龍工況進行計算分析，分析結果如下（見圖3、表1）：

⑴轉角：南沙港側=0.0029rad（0.168°），鶴山側=0.0025rad（0.144°）。

⑵豎向偏差：南沙港側鋼梁比鶴山側高28mm 左右。

⑶縱向偏差：上弦合龍口為閉合狀態，閉合值為-64.4mm；下弦合龍口為閉合狀態，閉合值為24.9mm。

圖3 合龍前合龍口狀態示意圖 （單位：mm）

表1 合龍前合龍口狀態

3.2 鋼梁合龍敏感性分析

采用Midas Civil 2019 有限元分析軟件對鋼梁合龍時敏感性分析，主要考慮溫度變化(升溫)10°，主墩處標高變化(升高)10mm。（見表2）

表2 鋼梁合攏口敏感性分析 (mm)

3.3 合龍設計

鋼梁合龍需要調整合龍口的橫向偏差、豎向偏差及轉角、縱向偏差。

⑴調整橫向偏差。利用橫向糾偏裝置移動鋼梁，調整合龍口橫向偏差。

⑵調整豎向偏差及轉角。利用豎向起頂裝置，對主墩鋼梁進行頂梁，調整合龍口縱向偏差及轉角。通過計算得出，在679#墩起梁299.2mm，鶴山側合龍口下弦dz=308.6mm；在680#墩起梁256.2mm，南沙港側合龍口下弦dz=257mm，可消除合龍口的豎向偏差及轉角。下弦△z=51.6mm，利用南沙港側梁整體起梁來消除。

（3）調整縱向偏差。利用縱向糾偏裝置或合龍口頂拉裝置，調整合龍口的縱向偏差。根據計算結果，將鶴山側鋼梁縱移13.4mm，將南沙港側鋼梁縱移11.7mm（縱移值根據實測值進行調整），再結合龍口頂拉裝置進行微調，消除合龍口的縱向偏差。

3.4 合龍步驟

⑴懸臂拼裝后的監控量測數據及分析。（見表3）

⑵合龍桿件如圖4 所示。合龍前，保持678#、681#邊墩墩頂鋼梁不動，通過利用千斤頂調整679#、680#主墩墩頂高差來滿足合龍撓度要求（圖5、圖6）。

⑶合龍前詳細測量兩側鋼梁的縱橫豎偏移及轉角和溫差、日照影響，根據測量資料認真分析研究調整方法與步驟。

⑷利用679#(680#)墩墩頂的三向千斤頂，先調整合龍口的橫向位移，用倒鏈在合龍點橫向對拉，貫通主桁中線；利用679#墩墩頂千斤頂消除鶴山側鋼桁梁豎向偏差及偏角，利用680#墩墩頂千斤頂及681#墩墩頂豎向千斤頂消除南沙港側鋼桁梁豎向偏差、偏角及與鶴山側鋼桁梁豎向差值；利用679#(680#)墩墩頂的千斤頂將鋼梁整體向合龍點縱移。將各主梁支點調整至設計狀態，進行下弦桿合龍。鋼桁梁合龍在結構上采用長圓孔加圓孔合龍鉸的措施。

表3 鋼梁安裝監測數據及分析

圖5 1000T 三向千斤頂

圖6 液壓系統

⑸利用千斤頂在上弦節點施加張力，使得上弦節點栓孔對應，安裝上弦合龍節點，最后合龍腹桿，接著再安裝上、下平聯。

⑹合龍后，起頂678#、681#墩鋼梁，并將臨時支座更換為正式支座；679#、680# 墩頂鋼梁起頂抽出鋼墊板，之后落頂使鋼梁和正式支座連接。

4 結語

西江特大橋跨雞鴉水道公鐵兩用鋼桁梁采用橋面吊機及全回旋浮吊等設備配合下，選取合適的架設方案及合龍方案，利用監控量測的數據修正，已于2018 年11 月架設完工，各項指標符合設計及規范要求。