山区悬索桥钢箱加劲梁架设方法研究

【摘要】以普立特大桥为背景，介绍适合山区悬索桥钢箱加劲梁安装施工工艺。钢箱梁采用单元件及分段结合形式出厂、“缆索吊机旋转架梁法”吊装的施工方案。钢箱梁安装完毕后各项指标均符合设计及规范要求，可供类似山区钢箱梁悬索桥施工时作为参考。

【关键词】山区悬索桥；钢箱梁；缆索吊机旋转架梁法

1引言

在山区悬索桥的建设计过程中，由于受到场地地形、交通运输、安装方式等条件的限制，其加劲梁形式一般采用钢桁加劲梁方案，如四渡河大桥、坝陵河大桥、矮寨大桥等。目前国内尚无采用钢箱加劲梁的山区悬索桥建成。本文以云南普宣高速公路普立特大桥桥为背景，从加劲梁架设方法方面探讨山区悬索桥使用钢箱加劲梁的可行性。

2 工程概况

普立特大桥全长1040m，在普宣高速 公路K11+233.807～K12+237.000处跨越普立大沟，是普宣高速公路控制性工程。主桥为628m单跨简支钢箱加劲梁悬索桥，主缆边跨为166m，索塔为直塔柱门式框架结构，分离式承台，群桩基础，普立岸采用隧道锚，宣威岸采用重力锚。

加劲梁梁段划分须同时考虑吊索受力情况、规格选用以及加劲梁安装架设时的缆索吊装系统的起吊能力。采用12m的标准吊索间距，标准梁段长度为12m。全桥共划分53个梁段：标准梁段51个（含合龙梁段2个），特殊梁段2 个。标准加劲梁长12m，宽28.5m，高3m，重量约为146t。

3 加劲梁架设

由于梁段均在宣威岸预制，为了确保梁段能通过宣威岸索塔至指定的起吊位置，梁段由存梁场至宣威岸塔下的运输呈旋转90°后的状态，待通过索塔后，经缆索吊机起吊，运输至设计位置下方，再旋转至安装方向，上提安装就位。梁段吊装除塔下端梁段外，其余梁段均从跨中向两端对称安装。端梁段采用缆索吊机将其吊至临时支架上，然后向边跨侧偏移50cm，待合龙段吊装就位后，再回移端梁段，与合龙段对接。梁段吊装就位后，与相邻梁段进行临时连接，利用销钉调平板件错位，并拧紧顶板临时连接对拉螺杆至设计缝宽固定。待全桥所有梁段吊装完毕并临时连接后，再进行梁段的环向接缝的焊接。

3.1 架梁托架安装

索塔区架梁托架布置在中横梁跨中侧，由8个型钢制造的三角架组成，两个三角架通过连接系组成稳定桁架体系，四个桁架组顶面铺设分配梁形成操作平台，最后在桁架上安装垫梁、滑座、以及千金顶形成支撑和调节塔区梁段的临时支点。

3.2 加劲梁安装施工工艺

加劲梁安装施工顺序为：架设准备在主缆上测量索夹安装位置安装索夹安放吊索及连接件拼装缆索吊机、试吊加劲梁工厂制造运输到位安装吊具加劲梁起吊、缆索吊机携梁至设计位置后平转、下落就位梁段与吊索连接及调整梁段间临时连接塔顶鞍座纵向顶移继续架设至加劲梁合拢箱梁线型调整加劲梁连接鞍座固定。

加劲梁为全焊接加劲梁结构，采用分块、分段在钢结构工厂下料板材及局部焊接件，然后用汽车运输至宣威岸加劲梁拼装场，在总拼场进行梁段总拼，形成梁段。

3.3塔区钢梁段架设

塔区加劲梁存梁状态为26’、27’节段梁设计位置向边跨侧移动50cm，主要为架设跨中梁段架设提供平台，使缆索吊机能够顺利实现标准节段的垂直起吊。

3.4跨中标准梁段的架设

加劲梁由从工厂制造单元件，运输到工地现场后在加劲梁预拼场拼装成节段后吊装。跨中标准节段通过预拼场内运梁台车运输至27’#、26’#顶面，由缆索吊按常规垂直起吊，携梁走行至设计位置，再通过旋转吊具水平旋转后就位进行焊接的方法架设。吊装作业程序为：

⑴吊机作业组对设备进行安全检查，在现场技术人员的指挥下将缆索吊机移到宣威岸墩旁托架上方固定。各作业班组进入作业位置。

⑵将制作完毕的01#节段加劲梁采用运梁小车经宣威岸引桥运输至27’#顶面。

⑶吊机作业组指挥卷扬机操作人员将吊具下放到加劲梁上，这时吊具联结作业人员将吊具与加劲梁联结，并指挥微调箱梁位置，配合吊具联结作业。

⑷待吊具与加劲梁吊耳联结好后，缆索吊机微微提升预紧各吊具，使各吊点受力一致，两吊点同步提升，当加劲梁将离开而尚未离开台车时，停止提升，再检查加劲梁是否水平，调节水平后，再同步提升。

⑸启动缆索吊牵引索卷扬机，使缆索吊携梁走行至箱梁节段设计里程，通过旋转吊具旋转加劲梁至安装位置，挂吊索并下放加劲梁安装就位。

⑹用同样的方法吊装02#节段加劲梁。当02#节段加劲梁移动吊装略高于已安装加劲梁01#高度后停机，施工人员顺猫道挂梯下至箱梁顶面检查两节中梁的接缝距离，利用2个5t牵引器，将节段向已安装的节段拉拢，临时固定，稍后将吊索锚头与加劲梁的锚座联接（注意纠正吊索的扭转和吊索编号），待各吊索锚头均与永久吊点联结好，经检查无误后，指挥吊具下降，让吊索受力。

⑺拆除缆索吊机的吊具，将缆索吊机纵移至下一节段的吊装位置，进行下一阶段的吊装作业。

3.5加劲梁调节、定位

⑴梁段安装过程塔顶索鞍顶推

① 主塔索鞍的顶移：为了达到主塔在加劲梁架设过程中可以调整，需在架缆前按设计要将主塔索鞍向两岸侧各偏移一定数值；开始架梁后主塔索鞍将随梁片逐渐向主跨侧移动至成桥的设计位置上。

② 主塔索鞍在塔顶上的纵向位置变化，纵移时利用主索鞍纵向顶移支架和移动导向限位装置纵向顶移、限位。采用500t千斤顶顶移，千斤顶顶部应对准索鞍施顶中心，两侧两台顶采用并联方式与油泵相连达到同步施顶纵移。

③ 索鞍的顶移时机、顶移量执行设计及监控指令的规定。每次顶移塔顶恢复到位，应及时锁定索鞍座体；待顶移到成桥的设计位置后，应将索鞍锁定。

④ 为保证每阶段纵向顶移量达设计要求，防止顶移过量，每次顶移前要用钢尺在导向限位上做好移动的距离标记，并将导向限位设置到该位置上。

⑤ 正式顶移前，还应彻底清理索鞍的外露座板表面，并涂上减摩剂。索鞍滑动副及其外露表面在安装后和每次顶移后，都应及时妥为保护。

⑵ 钢加劲梁节段间临时联接

① 加劲梁架设过程中因主缆受力不均匀，造成最初架设的几段加劲梁标高相差较大，无法进行临时联接。施工过程中，根据监控单位提供的理论数据及现场实际情况确定加劲梁开始临时联接的时间。

② 在节段梁吊装过程中应对加劲梁节段接头进行防护，防止相邻两节段加劲梁在架设过程中发生碰撞造成节段接头损坏。

③ 加劲梁调试、定位和连接用的电焊设备、空压机、工作棚等应事先放在节段梁上随梁段一起起吊。

④ 加劲梁节段间临时联接采用临时连接匹配件，方法是吊装一段连一段，先将顶板D1、D2进行连接，底板先松连，待梁段缝隙闭合后再行连接其底板上的临时连接件。

3.6钢箱合龙

本桥加劲梁合拢在26节段，宣威岸在25’节段，合拢方法如下（以宣威岸为例）：

⑴ 宣威岸塔区C、26节段焊接后存梁于主塔横梁；

⑵ 25’节段吊装完成后，并与24’临时连接；

⑶ 安装26’梁段吊索，解除塔区斜拉索与26’节段连接；

⑷ 利用缆索吊机和临时支点A上的千斤顶缓慢调整26’加劲梁和C加劲梁的位置；

⑸临时锁定25’、26’之间连接，焊接合龙。

3.7加劲梁桥位焊接

⑴ 成品梁段吊装就位后，在匹配件控制的焊缝尺寸达到要求并确认线形无误后开始焊接的焊接作业，主要包括梁段接头焊缝焊接、嵌补段焊接和行车道其它部件的桥位焊接。

⑵ 工地焊接前须根据焊接工艺评定试验，编制焊接工艺文件，经审查批准执行。

⑶ 桥位焊接顺序及措施

焊接顺序一般要求：原则上是控制焊接变形和减少焊接残余应力。横向焊缝可以从桥中轴线向两侧对称施焊；一端自由的长焊缝，可从固定端向自由端施焊；圆型构件周圈施焊时，可分几段圆弧对称施焊。

⑷ 桥位焊接接头的检验：焊接接头外观检验和工地焊缝无损检验。

⑸ 桥位焊接后的防护处理：加劲梁桥位处焊接后应按防腐设计要求进行表面处理。应按涂装工艺文件的要求喷涂最后一道面漆。

4 结语

普立特大桥位于山区峡谷中，是我国首座山区钢箱梁悬索桥，也是首次使用“缆索吊机旋转架梁法”实施钢箱梁节段吊装的悬索桥，为山区钢箱梁悬索桥的施工技术提供了借鉴和参考。

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