混合梁剛構(gòu)橋超長節(jié)段鋼箱梁整體吊裝施工技術(shù)
——以安海灣特大橋為例

中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000

混合梁連續(xù)剛構(gòu)橋是一種新型梁式橋，其將連續(xù)剛構(gòu)橋主跨跨中的一段混凝土箱梁替換為鋼箱梁，混凝土梁和鋼箱梁在結(jié)構(gòu)層次上連接在一起，共同構(gòu)成了混合梁剛構(gòu)橋的主梁部分[1]。現(xiàn)今，伴隨著混合梁剛構(gòu)橋梁主跨長度不斷取得突破，越來越多橋梁將超長節(jié)段鋼結(jié)構(gòu)作為跨中合龍段，合龍段整體吊裝施工難度也逐漸增大。文章結(jié)合安海灣特大橋主橋跨中合龍施工，對超長節(jié)段鋼箱梁整體吊裝關(guān)鍵技術(shù)進行分析。

1 工程概況

安海灣特大橋主橋跨徑布置為135m+300m+135m三孔一聯(lián)的鋼-混混合梁連續(xù)剛構(gòu)橋，主跨跨中108m采用鋼箱梁，其余部分主梁采用混凝土箱梁。主跨跨中合龍段103m鋼箱梁整體吊裝（重1272t），連接鋼箱梁與混凝土箱梁的部位是鋼混結(jié)合段，長5m。大橋建成后屬于國內(nèi)同類型橋梁第二大跨徑，國際上第三大跨徑。

2 施工重難點

（1）吊裝區(qū)域水位較淺，鋼箱梁吊裝需要在高潮水位時作業(yè)，作業(yè)時間苛刻。

（2）鋼箱梁長103m、重1272t，線型要求高，整體吊裝、同步提升難度大，合龍配切精度要求高。

（3）鋼箱梁吊裝施工對航道安全影響大，影響水域范圍為垂直航向約50～60m，順航道方向約100～150m。

3 超長節(jié)段鋼箱梁整體吊裝施工

超長節(jié)段鋼箱梁整體吊裝主要是利用現(xiàn)有混凝土懸澆梁邊跨側(cè)的掛籃菱形架轉(zhuǎn)移至中跨側(cè)，與中跨側(cè)的菱形掛籃主桁進行拼裝形成橋面吊機桁架；采用特制吊具結(jié)合連續(xù)千斤頂和利用臨時固定的鋼板作為反力架配合手動千斤頂進行鋼箱梁的高程、角度和軸線的姿態(tài)調(diào)整。鋼箱梁空間姿態(tài)調(diào)整完畢后，對鋼箱梁進行臨時連接，在合龍溫度下對先行端進行永久連接，后行端嵌補后再永久連接。先焊接后栓接，在永久連接全部完成并檢測合格后才可以釋放千斤頂?shù)暮奢d，拆除吊具。

3.1 橋面吊機改造

鋼箱梁吊裝通過橋面吊機上的4臺提升能力都為500t的千斤頂來實現(xiàn)提升，提升速度為5m/h。每套橋面吊機由2套菱形掛籃的主桁系統(tǒng)、走行系統(tǒng)及錨固系統(tǒng)改造而成，全橋共4套橋面吊機。具體改造過程如下：

（1）對邊跨的掛籃進行拆解，并將主桁架倒運至中跨，對現(xiàn)場的掛籃構(gòu)配件進行驗收、分類、修整，對后錨特制楔形塊進行外觀檢查，并對掛籃焊縫進行探傷檢測。

（2）在中間的兩榀菱形桁片間安裝聯(lián)系桿件，增加整個桁架的穩(wěn)定性和剛度。

（3）將中跨吊裝鋼混結(jié)合段的小型橋面吊機走行至鋼混段位置，在橋面吊機菱形桁架前支點及后錨節(jié)點箱外側(cè)分別安裝前、后鋼支墩，鋼支墩內(nèi)部綁扎鋼筋網(wǎng)片并填充C55鋼筋混凝土，振搗密實后，在頂面焊接鋼板封閉。

（4）調(diào)節(jié)中跨菱形桁架前支腿螺桿螺母，使4個螺桿均均勻受力，前支座四周及軌道底部支墊墊梁，支點填充密實，使其受力均勻。采用支座螺桿微調(diào)，使邊跨側(cè)前支墩頂面高度與中跨菱形桁架前支座頂面高度一致。

（5）在中跨菱形桁架各箱型桿件及節(jié)點箱上相應(yīng)位置安裝法蘭，與邊跨主桁片連接形成一組由四品菱形桁片座位承重結(jié)構(gòu)的大型橋面吊機。

（6）大型橋面吊機相比之前小型橋面吊機增加了一組錨固梁，每組錨固梁上安裝4根PSB930直徑為40mm的精軋螺紋鋼，精軋螺紋鋼數(shù)量由8根增加至16根。由于后錨精軋螺紋鋼下口錨點與混凝土面呈角度狀，該處采用自主設(shè)計的一種籃后錨加強斜墊塊，增大后錨點受力面積，避免應(yīng)力集中使混凝土破損影響主桁架受力體系。

（7）為提高鋼箱梁吊裝效率，增加一次吊裝成功率，利用橋面吊機的千斤頂提前將吊具下放到位，并通過卷揚機將吊具提升至運輸船的桅桿頂上方。在運輸船舶錨泊定位完成后，利用卷揚機快速下放吊具與鋼箱梁上的吊耳銷接[2]。

3.2 運輸船錨泊定位

（1）主梁段整體吊裝，長度較長，運輸船運輸至橋址區(qū)后采用橫向定位法進行錨泊定位，錨拋好后開始收緊錨鏈及纜繩使船移動、調(diào)整吊具到吊裝點1m范圍內(nèi)。

（2）由于定位、起吊時間較長，主梁段基本橫跨通航航道，為保證安全，采取通航管制措施，采用專用拖輪輔助定位。

3.3 鋼箱梁整體提升

鋼箱梁整體吊裝由500t千斤頂、鋼絞線、吊具、主控臺等組成的智能控制系統(tǒng)進行提升作業(yè)，利用主桁架上的高精度振弦式表面應(yīng)變計對主桁架內(nèi)力及變位進行監(jiān)測，可以在吊裝過程中隨時掌握結(jié)構(gòu)實時狀態(tài)，為提升作業(yè)中總指揮發(fā)出的指令提供參考依據(jù)，同時也可以防止吊裝過程出現(xiàn)誤差積累，從而保證結(jié)構(gòu)安全。通過安裝在鋼箱梁4個角點的棱鏡，實時測量吊裝過程中的鋼箱梁標高，依據(jù)標高數(shù)據(jù)實時調(diào)整鋼梁位置，保證兩端同步提升。具體提升過程如下：

（1）利用卷揚機將提前下放好的吊具下放至鋼箱梁吊點處，通過智能提升系統(tǒng)及卷揚機對吊具的高度進行實時調(diào)整，以便吊具與吊耳能夠成功銷接，為保證吊裝安全，起吊前使吊具的鋼絞線處于松弛狀態(tài)，銷接作業(yè)在最高水位退潮前完成。

（2）將4個千斤頂同步加載至2.5MPa時暫停，檢驗人員對吊點、吊具、橋面吊機等構(gòu)件進行檢查，在檢查通過后再繼續(xù)加載。

（3）將4個千斤頂同步加載至其理論荷載的80%時暫停，檢驗人員對吊點、吊具、橋面吊機等構(gòu)件進行檢查，在檢查通過后再繼續(xù)加載提升。

（4）利用智能提升系統(tǒng)的自動模式對鋼箱梁進行整體同步提升，在鋼箱梁底部離開運輸船0.5m時暫停，檢驗人員對吊點、吊具、橋面吊機等構(gòu)件進行檢查，在檢驗通過后繼續(xù)提升鋼梁。

（5）通過全站儀每隔15min觀測鋼箱梁4個角點的棱鏡，記錄4個角點的高程并計算其高差，通過高差值再次核對智能提升系統(tǒng)的高度數(shù)據(jù)，雙重驗證鋼箱梁的平衡以確保鋼箱梁提升安全。

（6）在鋼箱梁同步提升到其頂部距離鋼混結(jié)合段底部0.5m時停止作業(yè)，檢查鋼梁配切角度是否滿足繼續(xù)提升要求。

（7）配切角度滿足要求后繼續(xù)提升，將自動模式改為人工控制方式，鋼梁兩端同時提升，每次提升千斤頂?shù)囊粋€行程即38cm，若配切角度滿足要求則繼續(xù)下一行程作業(yè)，待鋼箱梁頂面標高比兩側(cè)結(jié)合段的鋼梁頂面高10mm時停止提升。超長節(jié)段鋼箱梁整體提升如圖1所示。

圖1 超長節(jié)段鋼箱梁整體提升

3.4 鋼箱梁空間姿態(tài)調(diào)整

（1）根據(jù)觀測數(shù)據(jù)結(jié)合監(jiān)控指令按照調(diào)整鋼箱梁縱橫坡→調(diào)整鋼箱梁軸線→調(diào)整鋼箱梁平面位置→調(diào)整高程的順序進行調(diào)整。大節(jié)段鋼箱梁控制指標以各對接板的錯邊量控制為主，兼顧軸線、高程[3]。

（2）采用特制吊具進行鋼箱梁縱坡調(diào)整，該吊具可以通過縱向的千斤頂實現(xiàn)吊索在縱橋向與待裝鋼箱梁的重心產(chǎn)生微小偏移，從而在鋼箱梁自重作用下形成需要的縱坡。在梁段端部與掛籃上弦桿焊接臨時吊耳并設(shè)置手拉葫蘆輔助調(diào)整施工。

（3）橫向可以在鋼混結(jié)合段焊接鋼板作為反力架，人工采用手動千斤頂調(diào)整就位。

（4）將智能提升系統(tǒng)設(shè)置為下放微控模式，緩慢地放下鋼箱梁段，直至鋼箱梁與鋼混結(jié)合段懸臂端的豎向匹配精度達到要求為止。

（5）位置調(diào)整到位后焊接碼板固定，準備進入焊接環(huán)縫的工作程序。焊接完成后將鋼箱梁與鋼混結(jié)合段鋼梁端的栓接作業(yè)完成。待焊縫與栓接質(zhì)量均檢測合格后，再釋放鋼絞線千斤頂荷載，拆除橋面吊機。

4 結(jié)束語

綜上所述，安海灣特大橋超長節(jié)段鋼箱梁整體吊裝施工采用菱形掛籃改造的新型橋面吊機吊裝，只需對現(xiàn)有掛籃主桁架進行簡單組裝、改造，充分利用掛籃構(gòu)件承載能力就可完成，成本低、操作簡單、施工效率高。設(shè)置后錨精軋螺紋鋼特制錨固楔形塊，保證鋼箱梁起吊過程中增大后錨點與混凝土接觸受力面積，避免后錨點應(yīng)力集中使混凝土壓裂，導致桁架失穩(wěn)。采用鋼箱梁多維變向調(diào)整系統(tǒng)調(diào)整鋼箱梁空間姿態(tài)，能夠快速、有效地調(diào)整懸吊狀態(tài)下鋼箱梁縱橫向平面位置、仰俯角、縱橫坡及標高。超長節(jié)段鋼箱梁整體吊裝施工技術(shù)可供類似工程參考。