大跨度钢桁梁桥拖拉法施工技术应用

大跨度钢桁梁桥拖拉法施工技术应用

王定祥

泰州市高速公路建设指挥部

[摘要]钢桁梁桥由实腹式钢板梁桥结构优化而来，承受弯矩和剪力为主，相较实腹式钢梁桥有结构自重轻、钢材用量小、整体刚度大、施工速度快、跨越能力强等优点。但钢桁梁的杆件和节点较多，构造较为复杂，施工难度大，精度要求高。本文以泰州一座主跨155米简支钢桁梁施工为例，介绍了复杂环境下利用少量临时支撑，分三阶段拖拉施工，实现了不中断交通的情况下钢桁梁跨越国道和航道施工的技术应用。

关键词：简支   钢桁梁   拖拉   拼装

一、工程概况

泰州某跨长江大桥北接线特大桥全长 1381.5m，共 12 联，上部结构形式包含先简支后连续预制箱梁、现浇箱梁、钢桁梁等，其中第九联采用跨径153m简支双幅钢桁梁跨越G345国道、焦土港和羌溪河。

钢桁梁采用下承式简支钢桁梁结构。主桁采用带竖杆的华伦式桁架，标准节间长度11.0m，跨度153.0米，全长155m。两片主桁中心距18.8m，桥面宽度16.775m，主桁高度16.0m。单幅钢桁梁桥重3175t。主桁上、下弦杆均采用箱形截面，桥面横向采用单向2%横坡，端斜杆及E2、A3杆件采用箱型截面，其余斜腹杆均采用焊接H形截面，竖杆采用焊接H形截面。

二、工程重难点

1、钢桁梁结构空间大、跨度大、自重大、主桁高度大、杆件和节点多，构造较为复杂，整体线形、预拱度等控制标准高。

2、钢桁梁单根杆件含拼接板最大重量约34.2t，且施工现场有效吊装操作空间小、杆件高空组装拼接难度大，重型吊装机械施工作业难度大、要求高，吊装施工及高空作业安全风险高。

3、钢桁梁上跨G345国道，跨度大，桁架桥和G345国道斜交角度108.2°，且跨越两条航道交汇处，水中航道难以设置较多的临时钢管支墩，因此增大了临时支架布置难度，大大增加了顶推距离。

三、施工工艺及方法

（一）施工工艺流程

施工工艺流程如下：

基础施工→右幅临时支架桩、滑道搭设→左幅钢桁梁拼装及导梁拼装→钢桁梁分次拼装、顶推就位→导梁拆除→落梁及位置调整→桥面系施工→面漆补涂→验收

（二）临时支架、滑道梁及防撞墩施工

1、临时支架、滑道梁施工

在施工现场搭设临时支架，在支架上进行杆件拼装、顶推横移施工。支架立柱基础全部为钢管桩。

（1）拼装支架结构

拼装支架顺桥向总长约78m。

滑道下共设置双排Ф600钢管桩基（立柱），横桥向间距2m。

钢管立柱间平联及斜撑采用14a槽钢、Ф219*6钢管焊接，立柱封头板采用700*700*12mm钢板。钢管立柱上设置横向分配梁，采用单层2根HW400*400*13*21H型钢横梁。横梁上设置纵向滑道梁，采用单层2根HN800*300 H型钢横梁三拼。滑道表面通长铺设20mm厚钢板及2mm厚不锈钢板。

管桩入土达到设计深度且满足贯入度要求，达标后需进行竖向单桩静载试验。

拼装支架钢管桩基入土深度及具体结构形式见图3.3-1虚线框选部分。

图3.2-1 拼装支架结构形式立面图

（2）纵向滑道支架结构

纵向滑道支架由水中支架及两侧岸边支架组成。两侧岸边支架顺桥向总长约44m。水中支架顺桥向总长约13m，可保证每侧至少有2个支点同时作用在滑道上。

岸边支架下设两排Ф630*8钢管桩基，水中支架下设三排Ф630*8钢管桩基，横桥向间距2m。

钢管立柱间平联及斜撑采用14a槽钢、Ф219*6钢管焊接，立柱封头板采用700*700*12mm钢板。钢管立柱上设置横向分配梁，采用单层2根和双层2根HW400*400*13*21H型钢组合而成。横梁上设置纵向滑道梁，采用单层3根HN1000*300*19*36型钢3拼。滑道表面通长铺设20mm厚钢板及2mm厚不锈钢板。

纵向滑道支架钢管桩基入土深度及具体结构形式见图3.3-2虚线框选部分。

图3.2-3 纵向滑道支架结构形式立面图

2、钢管桩施工

根据不同施工条件，采用不同的起重机械开展钢管桩打桩施工：采用90T履带吊作为主要起重机械施作陆上钢管桩，采用25T浮吊作为主要起重机械施作水中钢管桩。全部采用DZ60/120型振动锤进行沉桩施工。当入土深度达到设计要求或振动锤击振5分钟，入土深度不到1cm时，都可视为成桩，即可停锤。

（三）导梁施工

顶推时采用在桁架桥端部设置临时钢导梁，跨河顶推安装的方法。总长约25m，节间长6m，总高约17m。导梁和钢桁架端部连结为熔透焊。

（四）钢桁梁拼装

1、顶推方向及顺序选择

根据现场施工条件，钢桁梁选择顶推方向为自小里程向大里程顶推，由于桥梁纵向跨径较大，为此采用分批拼装验收，后纵向顶推施工，直至钢桁梁拼装拖拉就位。

单幅桥梁分三次拼装，三次纵向顶推施工，拼装节间数量依次为3、2、2个标准节段。

2、纵桥向分阶段逐节间拼装

现场钢桁架杆件拼装方法采用竖向分层拼装，先下弦杆、横梁、桥面板，再腹杆、上弦杆、最后桥门架（上平联横撑、X型上平联），直至完成全幅安装。

下弦杆拼装完成后，首先对节点拱度进行全面检查，合格后，可以施拧下弦杆节点高强度螺栓，再进行斜腹杆、上弦杆、上平联、桥门架及横联的拼装，每个阶段拼装完成后，经检查符合设计要求后，方可对各连接部位进行焊接或高强螺栓终拧。

焊缝施焊顺序：节段内桥面板的纵缝→桥面板与横梁→桥面板与M下弦杆顶板→横梁与M下弦杆接头→桥面板与S下弦杆顶板→横梁与S下弦杆接头。施焊完成后，按实测数据配钻U肋拼接板的另一半孔群，安装U肋拼接板，施拧高强螺栓。

（五）钢桁梁顶推施工

在靠近29#墩的河跨支架端部设置连续千斤顶，千斤顶的锚固点设置在钢桁架桥下弦杆接头螺栓孔上，采用焊接方式与下弦杆固定。当千斤顶伸长，便可牵引拖拉钢绞线，使钢桁梁桥纵向缓慢滑移，直到设计位置。滑移到位后，再采用油泵千斤顶将钢桁梁桥横向顶推到设计位置。

1、滑移装置的布设

滑靴（滑移装置）由高程调节装置与MGE滑板组成，纵向拖拉时滑靴布置于钢桁架下弦杆的各节点位置，横向滑移时滑靴布置于桥两侧端横梁支座板及加肋处。滑道梁上表面和滑板接触处铺不锈钢板，并在滑板下涂抹特殊的润滑剂，每个支座滑靴下设置0.6×0.7m MGE滑板。经过水上支架及国道的滑板需与滑块挡板固定，防止悬空时掉落。

图3.6-1 滑靴纵断面图

2、顶推拖拉系统

（1）牵引设备

顶推拖拉系统包括4台ZLD200连续顶推千斤顶，4台ZLDB200液压泵站、1套ZLDK就地控柜以及电磁阀和高压油管等配套设备。

（2）拉锚点

根据多次拖拉需要，在顶推前，根据顶推滑移的方向和顶推力布设好前后锚点，每次顶推滑移所布置的后锚点都不在一处。每台千斤顶采用10根钢绞线作为牵引拉索。

前锚点（张拉端锚点）设置在29#支墩处前方的支架分配梁上，即在滑道梁的内外侧再各设置一组由3根32#工字钢组成的小纵梁（或者型钢箱梁）支承拖拉千斤顶结构。千斤顶中心距离主桁中线为0.692m。千斤顶前锚垫板为530*600*50mm钢板加工开孔后同小纵梁焊接成一体，然后再焊接两侧加强垫板（700*530~300*20mm）。

后锚点（移动锚点）设置在主桁连接节点处的腹板上，纵向顶推分3次进行，故锚点设置在E7~E6’(第一次拖拉)、E3~E4（第二次拖拉）连接缝处、E0~E1（第三次拖拉）连接缝处。后锚点与腹板采用10.9级M30螺栓进行连接。

图3.6-3 后锚点

3、顶推施工

桥梁分3个阶段，第1、2、3阶段一次拖拉3、5、7个节间钢桁梁及导梁。

第一阶段：拼装钢桁梁前3个节间钢梁和导梁。其中导梁长25m，钢桁梁3个节间钢梁长66.5m。利用牵引钢绞线连接拖拉千斤顶和1#后锚点，往前拖拉46m，使导梁端部落在水中支架。

第二阶段：拼装钢桁梁2个节间钢梁、长44m，累计5个节间钢梁、长110.5m。将后锚点更换到2#锚点，往前拖拉48m。

第三阶段：拼装钢桁梁2个节间钢梁、长44.5m，累计7个节间钢梁、长155m。将后锚点更换到3#锚点，往前拖拉34m，纵向顶推拖拉到设计位置，拆除导梁。

4、纠偏措施

在拖拉及横移过程中，在滑靴两侧安装限位板，限位板与滑道边缘距离5cm左右。

1、顶推过程中，需保持拖拉千斤顶或横移千斤顶操作同步，注意拉伸过程中的油压最大、最小值的变化和前进位移值变化是否基本平衡。

2、顶推时需在两侧滑道上画好刻度，两侧滑道人员保持对讲机沟通，每前进一个行程或15cm，进行一次核对，确保两个滑道停留在同一刻度。一旦观测出现偏移情况，可通过调整千斤顶压力进行纠偏。

3、在顶推过程中采用横向纠偏装置，在结构纵向长度的首尾两端和中部施加横向力进行纠偏。

4、在顶推时用全站仪在钢梁的左右方进行监测控制桥梁支座线，随时检查主梁边线是否偏离。如果发现主梁端边线偏离设计线2cm以内，则无需停机纠偏，由滑道挡边和导向板进行纠偏。如偏位在2cm至5cm应加强观察，无需停机纠偏，顶推过程中动态纠偏。如发现有较大偏离，偏位在5cm以上，随即停止顶推，则由用侧向纠偏千斤顶和葫芦导链进行纠偏，确保钢梁在直线上顶推前进。

3.1.8.注意事项

为保证顶推的顺利进行，还必须做好以下几点：

（1）控制好各滑道的标高。

（2）滑道安装前必须打纵横向水平。

（3）在拼装钢梁之前必须先处理好滑道，表面的毛刺、凸起等要打磨平整。

（4）铺MGE自润滑板前，先将滑道上的灰沙擦干净并涂上润滑脂油。

（5）在滑移前，滑道需盖上塑料薄膜、粘牢，防止被水、沙石、尘土等污染。

（六）钢桁梁落梁施工

落梁采用12台400t千斤顶，将钢桁梁顶升5cm左右，滑块脱空后，拆除支座位置的4个滑靴。然后千斤顶卸荷，形成无顶力状态的临时支撑。

切除支座垫石范围的横移滑道，将支座安装于钢梁底部。混凝土强度和灌浆强度达到设计后，在支座上安装垫梁和钢板垫块，通过千斤顶与钢板、垫梁交替，最终钢梁落在支座上，落梁高度约0.85m。

梁体和支座钢板按设计栓接就位后，拆除支座限位钢板。

图3.7-1 左幅垫石施工示意图

四、结束语

主线上跨G345特大桥第九联155米简支钢桁梁桥拼装、顶推施工的顺利完成，为钢桁梁在跨越航道、国道等复杂条件下的施工积累了新的更加丰富的经验，也为后续类似得大跨度简支钢桁梁桥梁的施工提供了参考方案和思路，具有较为广阔的推广和应用前景。

参考文献

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