嘉紹跨江大橋主航道橋邊跨鋼箱梁落梁施工介紹
2017-07-17
1 工程概述
嘉紹跨江大橋主航道橋?yàn)榱?dú)柱四索面分幅鋼箱梁斜拉橋，其橋跨布置為70＋200＋5×428＋200＋70m，全長2680m。鋼箱梁采用分幅形式，單幅箱梁為栓焊流線形扁平鋼箱梁，外側(cè)全梁段設(shè)置風(fēng)嘴，內(nèi)側(cè)除70m邊跨和索塔無索區(qū)外其余設(shè)置斜拉索檢修道。梁高4.0m（箱梁內(nèi)側(cè)內(nèi)尺寸），單幅梁寬24m（含風(fēng)嘴及斜拉索檢修道），兩幅梁間橫梁長9.8m，全幅總寬55.6m。
過渡墩、輔助墩處橫梁下方安裝有橫向抗風(fēng)支座連接架，單幅箱梁在輔助墩、過渡墩處各設(shè)置一個(gè)雙向滑動(dòng)支座。根據(jù)構(gòu)造及施工架設(shè)的需要，邊跨鋼箱梁共分為I、E2（2對）、D2、H、E1-2等六類共12片鋼箱梁。邊跨的兩幅鋼箱梁之間通過4道箱型橫梁連成整體，邊跨橋面縱坡0.45%。
由于項(xiàng)目施工環(huán)境影響，邊跨無索鋼箱梁無法采用大型浮吊直接吊裝到位，施工時(shí)采用滿堂式落地支架支撐，利用在支架上的變幅式架梁機(jī)吊裝。鋼箱梁吊到支架上后，通過卷揚(yáng)機(jī)牽引縱移到支架后端拼接成整體，最后整體移至設(shè)計(jì)位置。
邊跨無索區(qū)域的鋼管支架由φ1000×12mm鋼管立柱及φ426×6mm的鋼管平聯(lián)、φ325×6mm的鋼管斜撐組成，其中所有鋼管立柱由原有平臺樁接長。鋼管柱分節(jié)段焊接接長，接頭加貼板焊接，鋼管樁之間有多處平聯(lián)與輔助墩墩身及橫梁中的預(yù)埋件進(jìn)行對接。橫向及縱向東側(cè)移梁軌道采用雙拼HM588型鋼或貝雷梁，搭設(shè)在鋼管立柱頂?shù)某兄亓荷稀?
2 工程特點(diǎn)
邊跨鋼箱梁及相對應(yīng)的橫梁全部焊接連成整體，相應(yīng)附屬設(shè)施安裝完成之后，進(jìn)行整體落梁施工。整體落梁主要是利用砂箱自動(dòng)卸荷的特點(diǎn)，并依靠鋼箱梁整體剛度達(dá)到下落的同步協(xié)調(diào)性。為確保鋼箱梁合攏時(shí)的線型，落梁須分兩階段進(jìn)行，第一階段先將邊輔墩邊上的支架支撐轉(zhuǎn)換到支座上，保留邊跨跨中的支架支撐確保鋼箱梁線型，第二階段待Z2～Z3鋼箱梁合攏后，再拆除邊跨跨中的支架支撐，以完成全橋結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。
邊跨鋼箱梁及相對應(yīng)的橫梁全部焊接連成整體，相應(yīng)附屬設(shè)施安裝完成之后，須及時(shí)完成整體落梁施工，令上部構(gòu)造荷載可通過邊輔墩支座傳遞到下部構(gòu)造，為主橋體系轉(zhuǎn)換（頂推合攏）提前作好準(zhǔn)備。另及時(shí)完成整體落梁施工有利于降低邊跨鋼箱梁支架在臺風(fēng)期、潮汛期的結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性，且可消除過往船只撞擊支架進(jìn)而威脅到鋼箱梁的結(jié)構(gòu)安全重大隱患。
3 邊跨鋼箱梁落梁后支架承載力的驗(yàn)算
邊跨鋼箱梁及相對應(yīng)的橫梁全部焊接連成整體，相應(yīng)附屬設(shè)施安裝完成之后，進(jìn)行整體落梁施工，邊跨鋼箱梁及橫梁的自重荷載主要轉(zhuǎn)由Z1、Z2墩支座及支架中保留的中跨中兩排管樁支架承載，整個(gè)鋼箱梁形成一個(gè)由Z1、Z2墩支座及保留的支架上的砂箱作支點(diǎn)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。
安全起見，將鋼箱梁剛度引起的變形協(xié)調(diào)作用作為安全儲備，整個(gè)鋼箱梁及橫梁作用在保留支架的的荷載為9160KN，取10000KN進(jìn)行驗(yàn)算，由NBK3鋼箱梁節(jié)段對應(yīng)橫隔板下的16個(gè)砂箱傳遞至支架，每個(gè)砂箱承受豎向荷載625KN。另頂推合攏時(shí)，須將保留支架上的砂箱更換成滑塊以形成縱向滑移系統(tǒng)?？v向滑移系統(tǒng)由四氟板及不銹鋼板組成，據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，摩擦系數(shù)取0.06，則支架在頂推時(shí)需承受的水平摩擦力為10000×0.06=600KN，頂推施工時(shí)，須在支架與鋼箱梁間施加反向水平力600KN，單幅300KN以抵消水平推力。
經(jīng)驗(yàn)算，支架最大應(yīng)力位于HM588承重梁上貝雷片下部的支點(diǎn)處及砂箱下方I25工字鋼分配梁，最大應(yīng)力為291MPa＞168MPa，不滿足要求。貝雷片經(jīng)雙2匚10加勁，I25工字鋼兩側(cè)各增加一根工字鋼后滿足要求。支架最大變形為貝雷梁跨中19.8mm，支架最大沉降為16.1mm。
圖1 邊跨落梁后支架驗(yàn)算模型
4 邊跨鋼箱梁落梁程序
邊跨鋼箱梁落梁施工工作主要分為七大部分，依次如下：
?。?）鋼箱梁、橫梁及附屬設(shè)施安裝驗(yàn)收檢查；
?。?）鋼箱梁落梁施工準(zhǔn)備；
?。?）按順序割除部分砂箱卸荷；
?。?）拆除部分支架；
?。?）Z2～Z3鋼箱梁合攏；
?。?）按順序割除剩余部分砂箱；
?。?）拆除剩余部分支架。
邊跨鋼箱梁落梁前須對箱梁、橫梁、邊輔墩的混凝土結(jié)構(gòu)、支座及相應(yīng)附屬設(shè)施的檢查和驗(yàn)收。
5 一階段落梁
5.1 支架驗(yàn)收檢查
鋼箱梁落梁前必須進(jìn)行支架檢查和驗(yàn)收。支架檢查和驗(yàn)收包括鋼箱梁支架和原變幅吊機(jī)支架。檢查和驗(yàn)收的主要要點(diǎn)為支架樁垂直度、間距、焊縫、平聯(lián)位置，樁平面位置、預(yù)埋件質(zhì)量、桁架加工件質(zhì)量及連接部位質(zhì)量等，若發(fā)現(xiàn)缺陷，須作相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)處理后方能進(jìn)入下一道工序，以保證支架從上而下拆除時(shí)的可靠穩(wěn)定性。
5.2 一階段落梁
一階段落梁前，須先按方案將支架加固加勁好并加墊NBK3梁段下方的承重砂箱，經(jīng)檢查驗(yàn)收后，方能進(jìn)行落梁作業(yè)。按利用砂箱自動(dòng)卸荷的特點(diǎn)，橫橋向同步下放四排砂箱，順橋向先將Z2墩以南的砂箱由南往北進(jìn)行下放，再同同時(shí)將Z2墩至保留支架以南的砂箱由北往南進(jìn)行下放，將保留支架以北至Z1墩的砂箱由南往北進(jìn)行下放。砂箱割除時(shí)，須保證橫橋向同一排砂箱下放的同步性，且下放過程全程須對墩身、混凝土橫梁、墊石、支座、保留支架等結(jié)構(gòu)的受力狀況，且對鋼箱梁頂面墩頂位置及保留支架位置的沉降量進(jìn)行監(jiān)控，若過程中發(fā)現(xiàn)有異常聲響時(shí)或其他狀況時(shí)，應(yīng)立即停止作業(yè)，排除隱患后方能繼續(xù)，以確保保留支架、箱梁及下部構(gòu)造的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
5.3 一階段支架拆除
一階段支架拆除時(shí)，先拆除Z2墩以南的支架，拆除順序自上而下，由西往東進(jìn)行，再行由兩邊至中間的順序由西往東拆除Z1至Z2間支架。
6 二階段落梁
6.1 支架驗(yàn)收檢查
二階段支架檢查和驗(yàn)收的主要要點(diǎn)為支架樁垂直度、間距、焊縫、平聯(lián)位置，樁平面位置、預(yù)埋件質(zhì)量、桁架加工件質(zhì)量及連接部位質(zhì)量等，若發(fā)現(xiàn)缺陷，須作相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)處理后方能進(jìn)入下一道工序，以保證支架從上而下拆除時(shí)的可靠穩(wěn)定性。
6.2 二階段落梁
Z3鋼箱梁與邊跨鋼箱合攏并牽掛好相應(yīng)斜拉索且經(jīng)相關(guān)單位驗(yàn)收后，可以進(jìn)行二階段落梁。按利用砂箱自動(dòng)卸荷的特點(diǎn)，橫橋向同步下放四排砂箱，順橋向由中間向兩邊進(jìn)行下放，且下放過程全程須對墩身、混凝土橫梁、墊石、支座、保留支架等結(jié)構(gòu)的受力狀況，且對鋼箱梁頂面墩頂位置及保留支架位置的沉降量進(jìn)行監(jiān)控，若過程中發(fā)現(xiàn)有異常聲響時(shí)或其他狀況時(shí)，應(yīng)立即停止作業(yè)，排除隱患后方能繼續(xù)，以確保保留支架、箱梁及下部構(gòu)造的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
6.3 二階段支架拆除
二階段支架拆除時(shí)，可按一階段支架拆除的方式，順序?yàn)樽陨隙虏鸪齔1至Z2間支架。
7 落梁施工注意事項(xiàng)
?。?）梁段落梁前由支座、砂箱共同受力，梁段落梁后僅由支座受力。
?。?）砂箱必須嚴(yán)格按照順序割除。
?。?）測量全程動(dòng)態(tài)監(jiān)控，主要觀測內(nèi)容為：
A、左右兩幅鋼箱梁相對高差變化、線型變化。
B、支架變形及沉降。
C、支座接觸情況。
出現(xiàn)超標(biāo)立刻通知指揮人員，采取應(yīng)急處理措施。
?。?）砂箱割除原則為：一次性按順序僅可割除一片梁段下的砂箱（6個(gè)），根據(jù)砂箱的卸載速率及測量動(dòng)態(tài)監(jiān)控情況選擇后續(xù)切割的時(shí)機(jī)，切不可盲目切割，防止鋼箱梁偏位。
?。?）落梁過程中需對支架關(guān)鍵部位進(jìn)行觀測，若有明顯變形、劇烈響聲、銹漆脫落等異常狀況，必須立即通知指揮人員，分析原因后采取應(yīng)急處理措施。
?。?）落梁過程中，須派專人對每個(gè)砂箱進(jìn)行流動(dòng)不間斷觀測，檢查砂箱卸荷是否正常順暢，如有異常須立刻通知指揮人員。
8 結(jié)語
嘉紹跨江大橋是目前國內(nèi)施工難度最大的少數(shù)橋梁之一，也是唯一一座六塔四索面全鋼箱梁斜拉橋，其邊跨鋼箱梁的成功落梁施工，為主橋體系轉(zhuǎn)換（頂推合攏）打下了經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，是后續(xù)所有工序順利施工的關(guān)鍵所在。在參建各方的努力下，目前主航道橋已全橋合攏完成了體系轉(zhuǎn)換，完全滿足施工需要，達(dá)到了預(yù)期的目的。
嘉紹跨江大橋邊跨落梁施工通過合理的選擇參數(shù)以及詳細(xì)的理論計(jì)算，驗(yàn)算了落梁施工過程中潛在的結(jié)構(gòu)安全隱患，經(jīng)過加固措施，確保了高支架大噸位體系中的結(jié)構(gòu)安全。在實(shí)際施工中摸索出的一套利用支架與鋼箱梁自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，仔細(xì)分析結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過程的各工序的結(jié)構(gòu)受力情況，更好地指導(dǎo)施工的方法，確保了鋼箱梁合攏前的合攏口形態(tài)，順利合攏。實(shí)踐證明，落梁施工中所采取的措施是行之有效的，而且較好地控制了施工質(zhì)量，可以為類似橋梁的落梁施工提供借鑒。
參考文獻(xiàn)：
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