烏蘇大橋主梁架設(shè)技術(shù)
2017-10-17
1 項(xiàng)目背景
烏蘇大橋位于黑龍江省撫遠(yuǎn)縣烏蘇鎮(zhèn)，是中俄重要的口岸大橋。該處位于邊陲，人力、物力組織不便，機(jī)械、材料進(jìn)場(chǎng)不便，冬季時(shí)間長，可供施工時(shí)間短。
烏蘇大橋主橋采用獨(dú)塔單索面混合式鋼箱結(jié)合梁斜拉橋方案，采用帶大挑臂的鋼箱結(jié)合橋面板的斷面，鋼箱采用工廠分節(jié)段制造，現(xiàn)場(chǎng)全斷面焊接的方式。
主梁全長280m，寬26.5m，高3.55m。沿縱向劃分31個(gè)節(jié)段，中間塔梁固結(jié)段（0#）塊長15m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其余各段為鋼箱梁加鋼筋混凝土面板的結(jié)合梁結(jié)構(gòu)。鋼箱梁共分為30個(gè)節(jié)段，其中26個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段（Z2～Z14）長9m，重約95.4t;兩個(gè)邊跨無索區(qū)節(jié)段（Z15）長11.9m，重約127.2t;塔柱無索區(qū)節(jié)段（Z1）長3.5m，重約37.5t。
圖1 斷面布置圖（單位：m）
2 方案比選
根據(jù)本工程的地理位置以及以往的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)主梁架設(shè)初步擬定為兩個(gè)方案：支架法和懸臂架設(shè)法。
2.1 支架法
鋼箱梁安裝采用支架法。支架在主跨內(nèi)按12m跨度布置，采用鋼管樁+貝雷梁形式。利用500t浮吊將鋼箱梁節(jié)段吊裝到支架上。調(diào)整后臨時(shí)連接，然后進(jìn)行焊接施工，吊裝橋面板。
該方案的特點(diǎn)是施工快速，可與主塔施工平行作業(yè)，需大型浮吊配合施工，水上支架搭設(shè)困難，費(fèi)用較高。施工快速，但是根據(jù)工期安排，支架需渡一次冰凌，結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)較大。
2.2 懸臂架設(shè)法
設(shè)計(jì)專用橋面吊架，整體起吊鋼箱梁及橋面板，焊接完鋼箱梁后，橋面安裝橋面板。
該方案的特點(diǎn)是懸臂對(duì)稱安裝，不需要大型浮吊，但是需吊掛焊接，且橋面板安裝困難，施工工期較長，主梁當(dāng)塔柱完成后才能施工。冬休季不受天氣影響。
綜合考慮本工程特殊的地理位置，采用吊架法施工更為合理。在吊架設(shè)計(jì)中，綜合考慮鋼梁焊接和橋面板安裝功能。
3 吊架設(shè)計(jì)
一般的吊架形式一下兩種：（1）由型鋼焊接組成的菱形式或者三角式;（2）由箱梁或者貝雷梁組成的平弦式。鑒于吊架兼作橋面板安裝設(shè)備，而菱形式或者三角式在后端沒有操作平臺(tái)，故以選擇以貝雷梁組成的平弦式吊架。
平弦式吊架主要由以下部分組成：主桁系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、橋面板安裝系統(tǒng)等組成。
主桁系統(tǒng)包括貝雷片桁架，平聯(lián)、橫梁及后錨梁三個(gè)部分。走行系統(tǒng)包括走行滑道梁，前后走行支腿，臨時(shí)起頂千斤頂。提升系統(tǒng)包括提升頂梁和OVM公司提供全套的SLD液壓提升系統(tǒng)。橋面板安裝系統(tǒng)包括橋面板提升設(shè)備、走行滑道。其總體布置如圖2。
圖2 吊架整體布置圖（單位：mm）
3.1 主桁系統(tǒng)
主桁采用雙層加強(qiáng)型貝雷梁，各桿件受力均能滿足要求。
表1 加強(qiáng)后貝雷梁主梁計(jì)算結(jié)果
項(xiàng)目
允許值
最大值
結(jié)果
弦桿
560 KN
350.17 KN
滿足
豎桿
210 KN
110.96 KN
滿足
斜桿
171.5KN
120.64 KN
滿足
加強(qiáng)桿件
215.9KN
157.3 KN
滿足
變形
16.25mm
9.3mm
滿足L/400
3.2 走行系統(tǒng)
滑道由兩根6m長的型鋼組成，走行時(shí)分兩步完成，滑道鋪設(shè)好后首先走行主梁，主梁走行4.5m后暫停，用臨時(shí)千斤頂起頂主梁，滑道向前走行4.5m后錨固，主梁下落后繼續(xù)走行4.5m到位。
3.3 提升系統(tǒng)
提升系統(tǒng)需要將鋼箱梁、鋼挑臂以及上面的橋面板從水面提升至安裝位置，提升重量為260t。提升設(shè)備采用OVM公司提供全套的SLD液壓提升系統(tǒng)，提升平臺(tái)位于主梁懸臂前端，通過縱移裝置實(shí)現(xiàn)提升平臺(tái)在主梁上的前后移動(dòng)，以方便鋼梁對(duì)位安裝。設(shè)計(jì)專用吊具起吊主梁，吊點(diǎn)位置可以調(diào)整，以滿足不同節(jié)段不同重心梁段的吊重需要。
3.4 橋面板安裝系統(tǒng)
由于混凝土橋面板位于鋼梁接縫處，所以需先焊接完鋼梁后，方能安裝橋面板。在主梁兩側(cè)設(shè)置了走道梁，實(shí)現(xiàn)橋面板提升系統(tǒng)的提取、移動(dòng)、安裝混凝土橋面板。
4 施工要點(diǎn)
該吊架可以滿足懸臂架設(shè)主梁施工，但是起始?jí)K段需要另外使用吊船或者固定吊架完成。吊架在使用過程中，需避免大風(fēng)作業(yè)。為保證走行穩(wěn)定同步，兩組主桁通過橫梁聯(lián)成整體。
5 總結(jié)
在現(xiàn)代斜拉橋設(shè)計(jì)中，主梁采用鋼-混組合梁的構(gòu)造越來越普遍。在施工過程中，將組合梁整體起吊后，橋面上安裝橋面板的方案，可以有效降低成本，減小風(fēng)險(xiǎn)。在主梁上搭載橋面板安裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，打破了用汽車吊機(jī)安裝橋面板的常規(guī)做法，使得施工工序銜接順利，施工成本明顯降低。該工藝在今后的斜拉橋施工中，有著普遍的借鑒意義。
