山区缆索吊机全焊接结构钢桁梁安装施工技术

山区缆索吊机全焊接结构钢桁梁安装施工技术

孙嘉维,赵仕福

中交二航局第四工程有限公司 安徽省 芜湖市 241000

【摘 要】沙溪大桥主桥采用主跨176m钢桁组合连续刚构，为目前世界同类型桥梁最大跨径。钢桁梁采用130t缆索吊机分节段对称拼装，杆件间全焊接连接，腹杆和下弦杆灌填混凝土。结合现场实际对钢桁梁定位精调、边跨荡移法施工、杆内混凝土灌注等施工关键技术的阐述，为后续类似桥梁施工提供技术参考。

【关键词】钢桁梁；全焊接；缆索吊机；杆内混凝土；山区桥梁

1  工程概况

沙溪大桥全长1408m，主桥为主跨176m的钢桁组合连续刚构，跨径布置100m+176m+176m+100m，主桁架桁高5.5m~16m，标准节间水平长12m，两片主桁架弦杆中心间距9.5m。主桁架由上弦杆、下弦杆、腹杆和杆内灌填混凝土组成。上弦杆、下弦杆和腹杆采用焊接箱形断面，在节段连接处，上下弦杆均设有人孔，方便现场焊接施工。钢桁梁三维效果图如图1所示。

部分下弦杆、腹杆内灌填自密实微膨胀混凝土。钢桁架上横梁、纵梁均采用焊接工字形断面，钢桁梁在墩顶负弯矩区设置下平联钢筋混凝土板。

全桥钢桁梁共分为84节段，各节段在拼装场内现场焊接制造，其中最重节段5-5重量约103t。

图1钢桁梁三维效果图

2  方案研究

    传统钢桁梁吊装工艺分为两种，即采用桥面吊机安装工艺和采用吊车、浮吊等设备吊装工艺。由于沙溪大桥位于福建山区，钢桁梁距地面净空高度达到130m，传统设备吊装工艺不适用于此桥施工，且桥梁上跨沙溪河、205国道和鹰厦铁路，同样不具备桥面吊机安装工艺的运梁要求。故选用起升高度达、作业跨度大的缆索式起重机进行钢桁梁节段安装。

3 总体施工方案

    全桥钢桁梁共84个节段，单幅42个节段，总体架梁顺序按墩位由墩顶向跨中对称架设，其中3#墩和7#墩边跨2个节段使用缆索吊机荡移安装就位。在5#节段安装前，需完成0-4#节段杆内混凝土和下平联混凝土板的浇筑。

4  施工关键技术

4.1 缆索吊机拼装及试验

130t缆索吊机主要由塔架、缆索系统、提升系统和电气系统等部分组成。缆索吊机塔架设置在主桥边墩整体式盖梁上，两岸设置桩基承台式锚碇。整体安装顺序为：塔架安装+锚碇施工→先导索过跨→通（前）风缆过跨→主索过跨→起重索牵引索过跨→天车安装→风缆张拉→整体调试。

缆索吊机整体调试完成后，按照空载、100%、110%、125%额定荷载进行荷载试验，试验项目主要为起重机升降、行走及动静载试验，全部检验合格后方可投入使用。

4.2 钢桁梁节段安装

4.2.1 节段旋转

钢桁梁杆件在拼装场内拼装成节段，吊装前需使用龙门吊配合旋转吊具将节段旋转90°。旋转吊具由两道横梁、一道主梁和旋转中心组成，主、横梁间螺栓连接便于拆卸周转。

4.2.2 节段对位精调

钢桁梁节段对接口为开口结构，上弦杆和腹杆间无节点连接，节段起吊后杆件由自重产生弹性变形，虽在上下弦杆间设置型钢临时连接以减少变形，但仍存在最大12mm的变形量，且节段间采用全焊接连接，无冲钉定位，导致节段对位产生偏差，故采用“支点旋转法”进行对位精调。

吊装前，在已吊装节段下弦杆对接口处设置4道底托板，单个底托板可承载15t，底托板与钢梁使用精轧螺纹连接。吊装时，先将钢桁梁节段吊装至底托板上，通过缆索吊机吊重监测系统，严格控制底托板承载重量。再以底托板为旋转支点，辅以手拉葫芦调整上弦杆和腹杆对接位置，最后焊接码板临时固定。通过此方法，优先保证下弦杆平顺对接，再通过底托板承载消除节段弹性变形，根据监控指令调整上弦杆位置。

图2节段对位工装

4.2.3 荡移施工

    边跨钢桁梁节段采用缆索吊机荡移法吊装。荡移施工时在两侧引桥桥面设置2台15t卷扬机，配置6×37φ28mm钢丝绳和4门100t滑车组。边跨节段前端设置临时吊耳连接卷扬机，通过卷扬机和缆索吊的共同牵引，完成节段对接就位。

4.2.4 杆内混凝土施工

钢桁梁腹杆和下弦杆上预留灌浆孔和出浆孔，采用顶升法灌注杆内混凝土。国内圆管杆内混凝土施工工艺及质量控制比较成熟，方管杆内混凝土采用泵送顶升施工工艺较为少见。通过施工前的建模验算，方管采用顶升法灌注杆内混您土时，整体变形较大，方管存在向圆管变形的趋势，实际施工过程中极易发生钢板鼓起的问题，施工前有必要采取加固措施。

腹杆按1.5m间距，每层设置2道φ25钢筋对拉拉杆，对腹杆受力薄弱面进行加筋补强，在灌注孔上下另设两层拉杆，同时泵送口处的泵送压力仍对杆件产生较大变形，在灌注孔上30cm处设置一层抱箍加固。

顶升过程中需控制进口压力在4MPa内，严格控制混凝土的和易性，确保连续浇筑，待出浆孔流出新鲜混凝土后，停止灌注。

4.2.5 合龙段施工

合龙段采用单根杆件安装的方法，即在单跨钢桁梁节段安装完成后，连续观测24h合龙口长度变化，现场配切合龙段杆件长度，选择低温、合龙口长度稳定的时间同时安装上、下弦杆合龙段杆件，精确调整位置，实现主桥钢桁梁合龙。

5  结语

    沙溪大桥为主跨176m的钢桁组合连续刚构桥，为世界同类型桥梁最大跨径，钢桁梁采用了缆索吊机大节段吊装、全焊接结构。通过节段对位精调、杆内混凝土施工、边跨荡移施工的重点技术研究，制定了针对性的技术措施，可谓今后类似工程提供参考。

参考文献

【1】舒大勇, 夏赞良. 山区峡谷大跨径钢桁梁安装施工关键技术研究[J]. 公路, 2020.

【2】黄峰. 杨泗港长江大桥主桥全焊结构钢桁梁安装施工技术[J]. 世界桥梁, 2019(2):6.

【3】王维冕. 浅谈钢管混凝土的特点及管内混凝土的施工方法[J]. 广东科技, 2002(10):2.

【4】冉茂学, 许红胜. 山区大跨悬索桥施工缆索吊机的设计要点[J]. 中外公路, 2009, 29(4):4.

【5】林国樑. 山区陡坡条件下高墩大跨缆索吊装施工技术[J]. 福建交通科技, 2021(8):5.