剛性懸索加勁剛桁架梁橋施工技術

馮 宇

(山西省公路工程監理技術咨詢有限公司，山西 太原 030006)

1 項目背景

此大橋工程項目的長度是1.528 km，上層設計的是雙向六車道與兩側人行道，下層設計的是雙線城市軌道交通。其中主橋結構選擇的是剛性懸索加勁梁3跨連續鋼桁架梁橋(具體跨徑是155 m+280 m+155 m)，橋面的設計寬度是32.5 m。此外，鋼桁梁設計的是矩形斷面，桁寬度是25.5 m，高度是11.326 m，主桁設計的是等到三角形桁式，確定的標準節間長度是11.5 m，各構件間通過栓焊實施有效連接。

2 施工方案對比分析

此大橋工程項目上部結構安裝施工，因為受到項目現場地形與臨近建筑物的限制，不可采用支架、頂推與轉體施工技術，而應選擇預偏補償方式，通過斜拉扣掛系統懸臂對稱拼裝施工技術。

方案①：從主墩墩身的牛腿中建立鋼管格構柱扣塔(其高度是62 m)，同時從塔頂處安裝斜拉索(數量是3對)，選擇橋面吊機對稱懸臂拼裝施工技術[1]，實施安裝作業時以壓重等方法增強鋼梁安裝抗傾覆穩定性。

方案②：選擇鋼桁梁大立柱，從其頂端建立鋼管扣塔立柱(其高度是25 m)，其余內容與方案①基本一致，從塔頂處安裝2對斜拉索。

方案③：選擇鋼桁梁大立柱，從其頂端處建立錨箱，其余內容與上述方案基本一致，安裝2對斜拉索，同時以增強斜拉索索力、增加鋼絞線數量等，保證鋼梁安全安裝。

結合項目現場實際狀況，以安全性、施工效率、經濟性以及風險等為視角綜合對比分析3種施工方案，最后確定選擇施工方案③，即：配置橋面吊機(重量級別是2.4×104kN·m，數量是4臺)；工藝流程是錨箱安裝→鋼梁安裝→拉索施工；施工效率高，安全風險性低，成本低，且不影響線路通行。

3 鋼桁梁施工設計

此項目中鋼桁梁施工設計基本包含了墩旁托架設計、臨時墩設計、壓重設計以及臨時拉索系統設計。

3.1 墩旁托架設計

從主墩墩身的兩側安裝墩旁托架，是鋼梁安裝階段的重要臨時支撐結構。此項目中托架結構基本由格構柱φ1 000×16鋼立柱、柱腳、樁頂連接架以及附墻結構等組成[2]。在托架和墩身之間以附墻結構(3層)進行錨固，并且從橫橋向格構柱立柱之間以柱間連接系實施有效連接。

3.2 臨時墩與壓重設計

結合項目現場地質條件與施工要求，從江南側邊跨第8節間和中側第5節間的節點位置建立臨時墩，待鋼梁安裝到臨時部位后實施壓重，其中臨時墩選擇的是φ1 020×12鋼管格構立柱，同時從立柱頂部安裝橫聯，基礎設計的是“樁基+承臺”類型。壓重使用的是沙袋堆碼，在臨時墩的兩側桁間均勻布設砂袋，見圖1。

圖1 墩旁托架立面

3.3 拉索系統設計

按照鋼梁架設方案要求選擇斜拉扣掛系統對稱懸臂拼裝技術，其中主桁需要安裝3對臨時索，同時拉索必須錨固在剛性懸索頂部的錨箱中，而下端與主桁上弦節點位置的拉索錨箱進行錨固[3]。此項目中拉索使用的是φ15.2鋼絞線(其特點表現為高強低松弛)，以2倍安全系數控制為核心設計。其中1#拉索單桁是以20根4組鋼絞線構成，2#、3#拉索單桁是以25根4組鋼絞線構成，形成的最大索力是9 000 kN。此外，拉索錨箱是以Q345C鋼為材料焊接而成。

4 鋼桁梁安裝施工

此大橋項目鋼桁梁安裝施工選擇的是“預偏中支點預降邊支點，以及斜拉扣掛系統對稱懸臂拼裝技術”，也就是把江南側主墩位置滑動支座朝向跨中預偏58 mm實施補償，同時預降邊墩的高度0.8 m，然后建立臨時支座，同時從梁底部位預留足夠的千斤頂空間，通過加勁弦頂部位置的拉索錨箱實施斜拉索布設，借助于橋面吊機實現對稱式懸臂拼裝。

4.1 桁梁安裝

此項目中起始節段指的是主墩支墩位置接近江側的主桁節段，其鋼梁采用墩旁處桅桿吊(重量級別是80 t)進行卸船與吊裝，將鋼梁吊運到墩旁托架與主墩支座部位進行安裝，具體安裝順序詳見圖2所示。考慮到吊幅的影響，針對與桅桿吊側相距比較遠的B11構件，需要先把B11構件吊裝到墩中線滑梁中的指定位置，然后通過滑移與頂升實現有效安裝。

圖2 鋼梁安裝順序

待初始階段安裝作業結束之后，通過桅桿吊從上橋面位置進行橋面吊機(其重量級別是80 t)拼裝，然后嚴格按照規定要求進行調試，鋼桁梁通過橋面吊機對稱懸臂拼裝技術實施規范安裝，一直到合龍[4]。此外，構件安裝階段需要保證上游與下游對稱，以免發生單側偏載問題。

4.2 剛性懸索安裝

此項目中剛性懸索主要包含了加勁弦桿和吊桿構件，其中吊桿以銷接的方式把加勁弦和上弦進行有效連接，考慮到吊桿、下弦與加勁懸桿都采用銷軸進行連接，為了能夠確保安裝階段吊桿處于垂直狀態，以及銷軸順利穿插，需要從吊桿中以抱箍方法安裝可調的八字撐桿實施調整。此外，考慮到剛性懸索安裝階段吊桿都處在受壓狀態，為了能夠確保桿件準確對位，就要從加勁弦上以橋面吊機的方式施加適當的提力。

4.3 合龍段安裝

此項目的中跨合龍選擇的是“下降邊支點與江南側鋼桁梁總體式縱移”相結合的合龍施工方法。江南側邊支點需要下降接近0.66 m(參考的是設計成橋標高)、中側邊支點需要下降接近0.48 m(參考的是設計成橋標高)，江南側鋼梁需要整體朝向跨中側縱移接近0.06 m。在進行合龍段的主桁構架安裝作業之前，需要從橋臺處安裝液壓式千斤頂，并下降邊支點，以保證主梁分別環繞P1與P2墩的墩頂實現整體式轉動，合理調整中跨合龍口位置的高程與轉角偏差[5]。從P1墩的墩頂安裝縱橋向的反力設備與球形支座的縱向式滑軌，并對中跨合龍間隙進行微調，以保證中跨合龍段具備足夠的構件安裝施工空間。此外，橫橋向的誤差主要利用左桁梁與右桁梁中的對拉葫蘆實施調節。

按照規定要求進行檢測，確定合龍口下弦的縱向偏差數值是0，而上弦的縱向偏差數值是-0.002 m；上弦與下弦的豎向偏差數值是0；上弦與下弦的轉角偏差數值是0°，所以合龍口姿態符合合龍施工規定基本要求。

5 總 結

本文結合大橋工程項目實際情況，簡要對比分析了不同施工方案與鋼桁梁施工設計，然后綜合研究了剛性懸索加勁鋼桁梁施工技術，主要包含了桁梁安裝、剛性懸索安裝以及合龍段安裝。實踐研究表明，此大橋項目剛性懸索加勁鋼桁架梁采用的施工技術合理、可行，切實保證了大橋項目施工質量及安全，也為類似項目施工提供了借鑒。