山区悬索桥桥面板空中转体施工技术

山区悬索桥桥面板空中转体施工技术

卢磊寇江

中交第二公路工程局有限公司陕西西安710065

摘要：清水河大桥首次将板桁结合加劲梁应用到悬索桥领域。钢桁梁在工厂制造完成后，以单根杆件的形式运输到现场进行组拼。主桁架与桥面板分开拼装，拼装完成后将桥面板与主桁架连接，进行安装。由于大桥瓮安岸拼装场地十分有限，主桁架与桥面板的拼装场地分别布置在索塔塔前和引桥桥面上，桥面板拼装完成后，需先进行90°的空中转体，然后从引桥桥面下放到索塔塔前与主桁架进行连接。将详细介绍桥面板拼装完成后进行空中转体的施工过程及设备布置。

关键词：钢桁梁；桥面板；空中转体

1工程概况

1.1工程简介

清水河大桥为258m+1130m+345m的双塔单跨钢桁架悬索桥，主缆采用公称抗拉强度1770Mpa的高强度镀锌钢丝，吊索采用公称强度1770Mpa的钢丝绳吊索，梁上标准间距为15.2m，吊索在主缆上采用骑跨式锚固，梁上采用销接式锚固，中跨矢跨比为1/10，两根主缆中心间距为27m。加劲梁采用钢桁加劲梁+正交异性钢桥面板的形式，桁板结合，桁高7m，主桁架与主缆同宽，横向间距27m。

1.2桁梁构造设计

钢桁梁包括钢桁架和正交异性钢桥面板两部分，板桁结合。钢桁架由主桁架、主横桁架和下平联组成。

主桁架采用带竖腹杆的华伦式结构，由上弦杆、下弦杆、竖腹杆和斜腹杆组成。主桁架杆件均为焊接构件。

主横桁架采用单层桁架结构，由上横梁、下横梁、外侧斜腹杆、竖腹杆和内侧斜腹杆组成。

下平联采用K形结构，采用焊接工形断面。

正交异性钢桥面板由桥面板、U肋、三道纵梁和两道次横梁组成，桥面板厚16mm。面板与主横桁架上横梁顶面平齐。正交异性钢桥面板均为焊接结构。

1.2.1各杆件之间的连接

主桁架的上、下弦杆通过整体节点板与竖腹杆和斜腹杆连接，主桁架的上、下弦杆与主横桁架的上、下横梁、平联之间通过焊接节点板连接。

主横桁架的上横梁（端横梁除外）通过焊接节点板与竖股杆和斜腹杆连接，主横桁架的端上横梁和下横梁均通过整体节点板与竖腹杆和斜腹杆连接；主横桁架下横梁设置水平焊接节点板与下平联连接。

在节点板处，各构件之间均采用高强度螺栓连接：除主桁架上、下弦杆节段间采用M27高强度螺栓连接外，其余节点均采用M24高强度螺栓连接。

1.2.2异性钢桥面板各构件之间的连接

主桁架上弦杆沿纵向设置了外伸板和横向焊接节点板，分别与正交异性钢桥面板顶板以及次横梁连接：桥面板顶板采用对接焊接，次横梁腹板采用M24高强度螺栓连接，次横梁底板与主桁架上弦杆不连接。

桥面板纵梁与主横桁架上横梁栓焊混连：顶板焊接，腹板与底板采用M24高强度螺栓连接。

桥面板纵向与主横桁架上横梁自带的桥面板进行栓焊混连（U肋、面板焊接），U肋采用M22高强度螺栓连接。

1.3大桥钢桁梁施工难点

1、山区运输条件有限，钢桁梁只能以杆件的形式运输到现场，在现场进行拼装；

2、天气情况多变，钢桁梁施工时间正值贵州多雨季节，时不时的大风天气给钢桁梁的施工带来不小的麻烦，空气湿度的变化对高强螺栓的扭矩系数造成一定的影响；

3、施工场地受限，清水河大桥主桥位于贵州深山峡谷地区，钢桁梁只能在索塔前进行拼装，塔前场地狭小，对机械布置、材料堆放、高强螺栓实验室的设置、拼装场地及吊装场地的布置是一大考验；

4、施工工期紧，清水河大桥一些后期的施工需要在昼夜温差较小的秋天进行，钢桁梁架设的实际工期只有不到4个月；

2.桥面板现场组拼

2.1瓮安岸钢桁梁拼装场地布置

由于场地十分狭小，拼装场地有限，只能采用主桁架与桥面板异地组拼，瓮安岸主桁架拼装场地布置在索塔塔前且须先对现有场地进行开挖回填，桥面板预拼场地布置在10#塔墩～13#墩引桥桥面上。由于引桥桥面宽度仅为25m，桥面板只能横桥向进行拼接。

2.2桥面板拼装质量要求

桥面板拼接精度要求：

1、桥面腹板任意两槽口中心线间距±2mm，相邻两槽口间距±1mm

2、两U肋中心线偏差≤2mm，端部及横梁处≤1mm

3、横梁、纵梁高度偏差0~+1.5，横梁间距偏差±1mm

4、纵梁垂直度≤1mm

5、纵梁间距及纵梁至横梁中心距离偏差：两端为±1mm，其余为±2mm

桥面板与主桁架连接，桥面板与主桁架连接采用焊接连接，施工过程中应注意控制焊接的精度满足设计要求。

2.3桥面板现场组拼

在桥面板拼装场地布置1个U肋桥面板拼接工位、2个桥面板拼装工位（U肋桥面板、次横梁、纵梁拼装）、2个翻身后焊接校正工位。

图2桥面板拼装胎架

拼装场地布置2台龙门吊机进行桥面板组拼过程中的吊运。

现场桥面板拼装采用反向拼装，具体流程如下：

第1步：核对构件编号、外形尺寸和坡口，核查平面度、直线度等各种偏差，确认符合图纸和工艺要求。

第2步：N1a+N1b、N1d+N1e进行两拼。

第3步：N1a+N1b+N1c进行三拼。

第4步：整拼成A和A’（N1a+N1b+N1c+N1d+N1e）。

第5步：A+A’拼装。

第6步：A+A’+次横梁+纵梁拼装，次横梁与纵梁拼装时采用螺杆来调节垂直度。

第7步：整体翻身焊接面板顶部对接缝。

第8步：桥面板吊装至钢桁架上焊接。

焊接方法：定位焊采用手工焊或CO2气体保护焊。U肋桥面板对接焊缝采用CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊填充、盖面。U肋桥面板、次横梁、纵梁之间焊缝采用CO2气体保护焊。

焊接顺序：U肋桥面板拼装对接缝焊接顺序，如下图所示

图3各组件焊接顺序

3.桥面板空中转体施工

3.1桥面板转体施工工艺流程

图3-1桥面板转体施工工艺流程图

3.2准备工作

⑴设置纵移轨道与移位器，将桥面板纵移至下横梁处的转体平台上。

⑵桥面板空中转体主吊点布置：将钢丝绳绕过主塔上横梁，利用上横梁作为起吊承重梁，然后将钢丝绳与50T滑车组进行连接组成桥面板起吊转体设备布置

⑶在瓮安岸引桥桥面上布置卷扬机，辅助桥面板的纵移与转体施工，防止滑车组发生扭转。

⑷在索塔下横梁处利用钢管和型钢搭建桥面板转体平台。

⑸钢丝绳分别绕过2个73#索夹，钢丝绳下端连接滑车组，滑车组与塔顶卷扬机组成桥面板下放系统。

3.3桥面板空中转体施工主要流程

⑴桥面板转运到转体平台

使用龙门吊将拼装好的桥面板从拼装胎架吊运至滑移轨道的移位器上，桥面板在滑移轨道上滑移至下横梁上的转体支架上。

⑵滑车组与桥面板连接

在瓮安岸引桥上布置卷扬机，卷扬机起吊绳与滑车组连接，同时防止滑车组在起吊和转体过程中发生扭转。启动卷扬机缓慢下放滑车组至桥面板上，用4根钢丝绳与挂在滑车组上的卸扣连接，再用4个卸扣分别将4根钢丝绳与桥面板上的临时吊点进行连接。由于桥面板需转体90°，利用钢丝绳连接滑车组与临时吊耳时，预先将钢丝绳打绞。

⑶桥面板转体

缓慢启动卷扬机，将桥面板缓慢吊起，由于桥面板起吊钢丝绳在连接过程已经预先进行打绞，当桥面板被吊起时即开始缓慢进行转体，当桥面板转体完成时，启动卷扬机缓慢下放桥面板至转体支架上。

⑷桥面板荡移、下放

桥面板转体完成后，解除临时吊点上的卸扣连接，同时解除卷扬机与滑车组的连接，将桥面板滑移至索塔外侧，等待与下放系统进行连接。

下放系统布置：首先将2条钢丝绳绕过73#吊索位置的索夹，钢丝绳下端连接滑车组，滑车组与塔顶卷扬机下放钢丝绳连接，下放系统布置完成。

启动塔顶卷扬机缓慢下放滑车组，每个滑车组下放2根钢丝绳与桥面板临时吊耳连接，并在2个滑车组之间用钢丝绳进行连接，防止2个滑车组在下放过程中发生扭转，下放系统与桥面板确认连接完成后，启动塔顶卷扬机缓慢起吊桥面板，待起吊钢丝绳呈垂直状态时，缓慢下放桥面板直至索塔塔前的主桁架拼装场地。

4结语

清水河大桥钢桁梁的拼装施工需要克服拼装场地有限、现场杆件的转运、存储难度大，桥位环境条件复杂等诸多挑战，在钢桁梁拼装施工过程中，不仅改进与完善拼装的施工工艺，还创新了许多适合山区钢桁梁拼装的施工工艺，使拼装效率与安全性得到极大的提高。保证了清水河大桥钢桁梁拼装施工快速、有序的完成，也为清水河钢桁梁的吊装顺利施工提供保障。

参考文献：

[1]GB50017-2003，钢结构设计规范[S]．北京：中华人民共和国建设部，2003.

[2]刘文鸿.《材料力学》[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3]龙驭球.《结构力学》[M].北京：高等教育出版社，2012.

[4]门永斌.《贵瓮高速公路清水河大桥施工图设计》[Z].北京：中交公路规划设计院有限公司，2013.