南京仙新路跨江通道塔區鋼箱梁蕩移安裝施工技術研究

摘要 隨著技術的不斷發展，懸索橋的應用越來越多，為了解決在環境受限情況下懸索橋塔根部梁段的安裝問題，文章以南京仙新路過江通道為依托開展了相關研究。提出了一種蕩移輔助吊裝施工方法，利用蕩移支架配合纜索吊機解決梁段存放位置的轉移。設計了蕩移支架結構，并進行了受力分析，滿足了蕩移施工的要求，現場應用表明這種輔助施工方法能夠便捷地完成塔區鋼箱梁的安裝，是一種有效的施工方法。

關鍵詞 懸索橋；鋼箱梁；起吊安裝；蕩移施工

中圖分類號 U448.25 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）04-0064-04

0 引言

隨著技術進步，橋梁的跨徑不斷突破，大跨徑及超大跨徑橋梁在跨江跨河工程中得到了充分的發展。目前在建的張靖皋長江大橋南航道橋跨徑已經達到2 300 m^[1]。

對于跨徑懸索橋梁的相關研究較多，主要集中在懸索橋的結構體系、靜力性能及其抗震性能、抗風性能等方面的研究^[2-5]。也有對其極限承載能力、極限跨徑方面的研究。對懸索橋的施工技術研究也有一定的開展，如基坑、沉井等下部結構施工技術，主纜安裝及線形控制技術研究，以及纜索吊裝施工技術等^[6-7]。這些研究主要針對懸索橋下部結構，主纜、主梁安裝施工技術，總體上形成了較為成熟的大跨徑懸索橋施工技術。

但對于特定施工環境下施工細節技術與橋梁工程的特點和施工環境，需要根據具體的情況和條件提出相應的解決方案。

為了解決在索塔根部位置不具備浮吊和存梁條件下，懸索橋根部鋼箱梁安裝的技術難題，該文以仙新路跨徑通道主橋為依托，對塔區鋼梁安裝技術進行了研究，形成一種蕩移輔助吊裝施工技術。

1 項目概況

仙新路過江通道距上游南京長江二橋約5.9 km，距下游南京四橋約4.3 km。南起自G312以北科創路與仙新路交叉處，跨越長江后接入S501，項目全長13.17 km，其中：主線橋梁長約11.81 km、占比達89.67%。主線按城市快速路標準建設，采用雙向六車道，設計車速80 km/h。跨江大橋主橋采用主跨1 760 m的單跨門型塔整體加勁梁懸索橋，主橋跨度布置采用（580+1 760+580）m，矢跨比1/9，如圖1所示。

主橋加勁梁采用單跨懸吊形式，加勁梁理論總長1 757.4 m。主橋平面上直線布置，縱斷面關于主跨中心線對稱設置2.5%雙向人字縱坡，圓曲線半徑32 000 m，除離主塔中心線約80 m長范圍內加勁梁位于2.5%的直線縱坡上，其余加勁梁均位于圓曲線內。

加勁梁采用整體加勁梁方案，加勁梁標準斷面如圖2所示，梁高4 m，梁寬31.5 m，主要由縱向腹板之間的加勁梁主體結構及兩側風嘴、檢修道組成，材質采用Q345qD。加勁梁吊索橫向布置間距為27.7 m，縱向標準間距為18 m。吊索通過銷軸與加勁梁腹板耳板進行連接，吊索連接區域腹板進行局部加厚，吊索耳板與邊側縱腹板焊為一體。

2 蕩移安裝施工方法

2.1 鋼梁安裝技術問題

該項目位于南京市經濟技術開發區，周邊市政道路路網發達，南側毗鄰棲霞大道，北側毗鄰疏港大道等社會道路，交通便捷，道路情況良好，目前已修筑施工便道貫通至南北主塔施工平臺。

南北兩側均已布置碼頭平臺與棧橋，棧橋已連通社會道路與場內便道，新型材料可通過水上運輸從現場碼頭平臺上運輸至施工區域。加勁梁施工時在南北兩側設置滑移（存梁）支架，淺（無）水區梁段運輸至現場后采用起重船吊裝至支架后滑移到位。

加勁梁施工時利用南北兩側后場混凝土拌和站與鋼結構加工場，進行混凝土拌和與支架鋼結構加工，在索塔區域布置材料堆放區，用于纜載吊機構件臨時存放。以北側為例，在存梁支架搭設時支架無法搭設到SG`-1、SG`-2、SG`-3對應的位置，現場位置關系如圖3所示。如何將SG`-1、SG`-2、SG`-3移動到其對應位置，以滿足拉索吊機的起吊安裝的要求是該橋塔根區域鋼梁安裝的關鍵問題。

2.2 蕩移安裝施工方案設計

為了解決橋塔根部加勁梁的吊裝問題，該次吊裝施工提出了一種蕩移輔助吊裝施工方案。以北岸測為例，先進行南岸SG`-5梁段吊裝，然后進行塔區SG`-1梁段蕩移至塔下進行安裝，再以此完成SG`-2、SG`-3梁段加勁梁的蕩移與安裝，如圖4所示，最后進行SG`-4合龍段加勁梁吊裝。

在蕩移過程中，纜索吊機對梁段進行起吊，在吊具上增設水平拉板，作為水平牽引的連接裝置。同時在大橋承臺上設置蕩移拉索錨固支架，在支架上設置卷揚機，通過卷揚機拉動鋼梁產生水平位置，至既定位置后緩慢下放鋼梁，完成鋼梁蕩移，滿足吊裝要求。

3 蕩移支架設計

3.1 蕩移支架設計

蕩移支架采用型鋼焊接加工成型，支架底座均采用雙拼HN600型鋼加工而成，在門型立柱靠近受拉一側設置三角形撐桿，撐桿型號為雙拼HN600。支架頂部設置HN600縱梁，橫向采用雙拼[28號槽鋼連接，在型鋼立柱之間設置雙拼[28號槽鋼連接。以北岸側為例，蕩移支架的構造如圖5所示。

3.2 蕩移支架施工計算

為了保證蕩移施工過程中支架的安全可靠，利用有限元模型對蕩移支架的受力狀態進行了分析，該次支架結構受力分析采用商業軟件Midas Civil進行，計算模型各桿件的尺寸均按照實際尺寸進行模擬。

在蕩移施工過程中鋼絲繩牽引蕩移力由蕩移角度和鋼梁節段重量決定。在鋼梁蕩移過程中鋼梁吊具吊點位置的受力模式如圖6所示，此時吊點位置的節點受力平衡見式（1）：

由式（1）求解可以得到蕩移力2T與鋼梁節段重力G之間的力學關系見式（2）：

T=G/2[cos（a1）cos（a2）/sin（a1）?sin（a2）] （2）

對于支架頂部滑輪位置受力平衡可知，頂部定滑輪及卷揚機錨固位置受到的荷載見式（3）：

在蕩移支架計算過程中，按照上述受力關系，可以得到定滑輪及卷揚機錨固點位置承受的荷載，以節點荷載的形式施加在支架上。經分析，在蕩移施工過程中最大蕩移力出現在SG-2鋼梁節段的第一次蕩移過程中，此時蕩移角度和位移均出現最大工況，計算時該工況為蕩移支架的最不利工況，此時蕩移力相關參數如表1所示，將蕩移水平分力和豎向分力施加在各滑輪節點位置進行受力分析計算。

在SG-1～SG-3鋼梁蕩移過程中出現的最大蕩移力為36.8 t，計算中保守地按照40 t進行計算。北岸蕩移過程中采用兩臺卷揚機進行施工，在蕩移支架計算過程中分別考慮工況一為兩臺卷揚機均勻受力（20 t/臺），工況二為兩臺卷揚機不均勻受力（一臺40 t，一臺0 t）。支架受力計算結果表明，在兩臺卷揚機均勻受力蕩移梁段的施工過程中，在結構自重和蕩移力的共同作用下，在荷載基本組合下蕩移支架的組合正應力分布情況如圖7所示，最大應力為90.2 MPa，最大值出現在上部卷揚機錨固的橫梁上，正應力均小于設計強度215 MPa，滿足抗彎承載能力要求。對應的一階穩定系數為9.7，蕩移支架具有良好的穩定性。

在單臺卷揚機工作狀態下，支架的最大應力為179.8 MPa，最大值出現在上部卷揚機錨固的橫梁上，正應力均小于設計強度215 MPa，滿足抗彎承載能力要求，最大剪應力為48.8 MPa，最大值出現在頂部縱梁定滑輪連接處，剪應力均小于設計強度125 MPa，滿足抗剪承載能力要求。此時對應的一階穩定系數為4.8，在單臺卷揚機工作下蕩移支架具有良好的穩定性。

4 蕩移安裝實施效果

在仙新路跨江通道主橋塔根部鋼箱梁節段的安裝過程中，利用在主墩承臺上設置的蕩移支架與纜索吊機相配合，將鋼箱梁段由存梁支架蕩移至塔區的硬化場地上。在硬化場地上設置存梁支墩進行臨時存放，確保了鋼梁在豎直狀態上進行起吊安裝，蕩移施工現場如圖8所示。南岸側共蕩移2兩個梁段，北岸側共蕩移3個梁段，蕩移過程梁段位移平穩緩慢，巧妙地完成了鋼梁存放移位，單個梁段的平均蕩移時間為5 h。

5 結束語

為解決復雜吊裝環境下懸索橋塔區鋼箱梁安裝難題，該文提出了一種蕩移輔助吊裝施工方法，并開展了相關研究與實踐，得到了以下結論：

（1）在條件受限的情況下，塔區鋼箱梁節段可以臨時存放在其他位置的存梁支架上，吊裝前利用臨時蕩移系統蕩移至吊裝位置再進行吊裝。

（2）設計了一種由HN600型鋼作為主要材料制作成形的蕩移支架，這種蕩移支架在蕩移牽引力作用下具有良好的強度、剛度及穩定性，可滿足蕩移施工的要求。

（3）蕩移施工工藝在南京仙新路過江通道主橋中得到了應用，應用效果表明這種工藝充分利用既有工作環境巧妙完成了塔區鋼箱梁的安裝，是一種有效的施工方法。

參考文獻

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收稿日期：2023-12-08

作者簡介：張國浩（1984—），男，本科，副高級工程師，研究方向：橋梁施工。