上海金山鐵路黃浦江大橋鋼梁安裝技術(shù)
2017-12-04
“十二五”規(guī)劃綱要提出加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，當(dāng)前大力提倡發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)，鋼結(jié)構(gòu)可以回收再利用、節(jié)約能源、減少排放，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)由于其材料高強(qiáng)度、高彈性模量、構(gòu)件輕，因此橋梁設(shè)計(jì)選型過(guò)程中鋼結(jié)構(gòu)橋梁逐步取代混凝土橋梁，鋼梁安裝已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題。
1 工程概況
上海金山鐵路支線改造工程黃浦江特大橋?yàn)?×112m無(wú)豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦三角桁架下承式簡(jiǎn)支鋼桁梁，由主桁、橋面系、平縱聯(lián)、橫聯(lián)及橋門架等部分組成，兩片主桁中心間距11.2m，節(jié)間長(zhǎng)度為14m，桁高15m，道砟槽內(nèi)寬9.5m，人行道懸于走道外側(cè)，凈寬1.0m，每孔鋼梁自重約1900t，線路法線方向與河道成正交跨越黃浦江。
2 施工特點(diǎn)及懸拼架設(shè)鋼梁適用范圍
2.1 施工特點(diǎn)
黃浦江大橋主跨為112m簡(jiǎn)支鋼桁梁，跨度較大，同時(shí)黃浦江為通航河道，航運(yùn)繁忙，施工時(shí)為不影響航道的通行，黃浦江大橋鋼梁安裝采用支架法和單向懸拼架設(shè)法相結(jié)合的方法由北岸向南岸逐跨安裝。
2.2 懸拼架設(shè)適用范圍
懸臂法架設(shè)鋼梁是在橋位上不用臨時(shí)腳手架支撐，而是將桿件依次懸拼至另一橋墩上。此法適用于跨徑大、橋梁高度高、通航河流水深流急；有流冰或者較多木排的河流以及連續(xù)鋼桁梁、懸臂鋼桁梁、多孔簡(jiǎn)支鋼桁梁等的安裝。
3 施工方案及總體布置
3.1 鋼梁架設(shè)方案
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況及鋼梁技術(shù)特點(diǎn)，以單向懸拼架設(shè)法為主從北岸向南岸進(jìn)行鋼梁安裝，同時(shí)因?yàn)楣て诰o張，南岸第一跨采用支架法進(jìn)行安裝，合龍段設(shè)置在北岸第三跨與南岸第一跨連接處。
鋼梁為4跨簡(jiǎn)支梁，為滿足鋼梁懸拼架設(shè)要求，施工時(shí)鋼梁由簡(jiǎn)支變?yōu)檫B續(xù)，施工完成后拆除臨時(shí)連接桿件，調(diào)整回設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)支狀態(tài)，為滿足鋼梁懸拼架設(shè)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)>1.3的要求。在北岸側(cè)搭設(shè)T1～T6共六個(gè)臨時(shí)支墩，T1～T3墩之間搭設(shè)膺架（圖1：鋼梁架設(shè)施工方案圖）預(yù)先架設(shè)一跨壓重跨（采用第三跨鋼梁）作為平衡梁，待50#～51#墩跨鋼梁安裝完成以后，拆除平衡跨。鋼梁架設(shè)過(guò)程中由于懸臂長(zhǎng)度達(dá)112m，在每個(gè)主墩處設(shè)置墩旁托架，減少安裝時(shí)有效懸臂長(zhǎng)度。前端變形僅僅依靠墩頂支反力無(wú)法滿足前端順利到達(dá)下一主墩，采取頂落梁措施，即架設(shè)時(shí)預(yù)先使鋼梁往架設(shè)方向傾斜向上，使向上的梁端傾斜值大于鋼梁懸拼架設(shè)時(shí)的變形值，使鋼梁順利到達(dá)下一主墩支座頂面。
3.2 施工準(zhǔn)備
3.2.1 主要機(jī)械準(zhǔn)備
?。?）架梁起重機(jī)：鋼梁架設(shè)選用50t全回轉(zhuǎn)架梁起重機(jī)，該起重機(jī)能夠在鋼桁梁上弦行走，底座覆蓋鋼梁兩片主桁，可完成鋼梁的懸拼架設(shè)，具有提升、變幅、全回轉(zhuǎn)、整機(jī)前移及錨固的功能。該起重機(jī)最大功率為150kW，最大起重重量為25m×50t，吊臂長(zhǎng)39m。全橋共投入該型號(hào)吊機(jī)1臺(tái)，用于鋼梁架設(shè)，拼裝后的整機(jī)重量約為128t。
?。?）門式起重機(jī)：在T1～50#墩橋正上方設(shè)置一臺(tái)50t/20m/30m門式起重機(jī)，用于拼裝臨時(shí)支墩、施工平臺(tái)、平衡跨鋼梁起吊安裝以及正跨鋼桁梁桿件提升。
3.2.2 架梁材料準(zhǔn)備
架梁用高強(qiáng)度螺栓的準(zhǔn)備，含M24和M30兩類；架梁用輔助材料包括鋼軌束、鋼墊塊、工鋼束、滑車、倒鏈、撬棍、手錘、扁鏟等的準(zhǔn)備。
3.3 鋼梁預(yù)拼場(chǎng)布置
黃浦江大橋鋼梁預(yù)拼場(chǎng)和存梁場(chǎng)設(shè)置在T1～50#墩之間，面積約16000m2，場(chǎng)內(nèi)設(shè)置橋面板組拼區(qū)、桿件預(yù)拼區(qū)、鋼梁桿件運(yùn)輸通道及吊機(jī)走道，同時(shí)場(chǎng)地內(nèi)還設(shè)置有工具房、高栓庫(kù)、電工房、油漆房、機(jī)具修理房、值班房等臨時(shí)設(shè)施。預(yù)拼場(chǎng)布置有1臺(tái)50t門式起重機(jī)，用于鋼梁轉(zhuǎn)運(yùn)、預(yù)拼及平衡跨鋼梁安裝；1臺(tái)50t履帶起重機(jī)和1臺(tái)100t汽車起重機(jī)，用于鋼梁預(yù)拼及輔助材料等的轉(zhuǎn)運(yùn)。
3.4 鋼梁桿件預(yù)拼
?。?）桿件預(yù)拼目的：為便于鋼梁安裝，架設(shè)前在預(yù)拼場(chǎng)將部分零小桿件組拼成一大部件，將拼接板、填板和其它桿件組拼成一個(gè)整體，在鋼梁桿件吊裝時(shí)不單獨(dú)起吊拼接板。
?。?）桿件預(yù)拼方法：下弦桿懸臂前方的節(jié)點(diǎn)板、拼接板、填板、平縱聯(lián)節(jié)點(diǎn)板與下弦桿預(yù)拼裝，為方便下個(gè)節(jié)間下弦桿安裝入檔，保留適量沖釘，所有高強(qiáng)度螺栓均未擰緊；上弦桿單獨(dú)擰緊，為方便下節(jié)間上弦桿安裝入檔，上弦桿懸臂端上部拼裝板暫不安裝；斜腹桿單獨(dú)安裝。節(jié)點(diǎn)板、拼接板與桿件組拼時(shí)，先均勻分布打入釘孔總數(shù)25%的沖釘，再上50%的高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行初擰，檢查合格后以白色油漆在螺栓頭作標(biāo)記后，再裝25%空孔的高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊，然后逐個(gè)把沖釘換上螺栓，亦作一般擰緊，再將第二批高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行初擰，經(jīng)檢查合格后亦用白色油漆作標(biāo)記。然后按照規(guī)定，把全部高強(qiáng)度螺栓依順序進(jìn)行終擰，終擰后用紅色油漆作標(biāo)記，終擰的螺栓經(jīng)過(guò)檢查合格后，作出標(biāo)記，組拼工作才算完成。在弦桿對(duì)接處，留出三排高強(qiáng)度螺栓不裝。
（3）桿件預(yù)拼檢查：每組桿件預(yù)拼后，均由檢驗(yàn)員全面檢查拼裝桿件的各部分尺寸、編號(hào)、數(shù)量、位置、方向、各板層間密貼程度等是否符合設(shè)計(jì)圖要求和拼裝圖要求，確認(rèn)無(wú)誤后，填寫預(yù)拼桿件檢查表，并在桿件上標(biāo)識(shí)橋上安裝位置及“合格”字樣。
3.5 鋼梁桿件運(yùn)輸
預(yù)拼完成的鋼梁桿件由50t門式起重機(jī)提升至平衡跨橋面的運(yùn)梁平車上，運(yùn)梁平車將鋼梁桿件運(yùn)送至50t全回轉(zhuǎn)架梁起重機(jī)起吊點(diǎn)，再通過(guò)50t架梁起重機(jī)將桿件提升，架設(shè)。 3.6 鋼梁桿件安裝
桿件拼裝時(shí)，為保證拼裝拱度，需按孔眼總數(shù)的50%沖釘均勻分布打入和上足25%～30%的高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊后方能松鉤。第二步將沖釘換成高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊。將全部沖釘換成高強(qiáng)度螺栓后，按工藝進(jìn)行初擰和終擰。為保證鋼梁安全和設(shè)計(jì)預(yù)拱度實(shí)現(xiàn)，主桁節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)度螺栓終擰應(yīng)不落后于懸臂端兩個(gè)節(jié)間。具體施工順序如下：
?。?）在T1～50#墩之間，以50#墩為基準(zhǔn)，按14m（28m）間距向T1墩方向布設(shè)平衡跨鋼梁臨時(shí)支墩T6～T1，同時(shí)安裝各墩支座，墩頂布置及錨固預(yù)埋。
（2）利用50t門式起重機(jī)在臨時(shí)支墩上安裝懸拼法施工用的平衡跨鋼梁（此部分鋼梁使用52#～53#墩跨鋼梁，按正式結(jié)構(gòu)要求施工）。鋼梁架設(shè)至50#墩頂時(shí)，將下弦桿與墩頂抄死，墩頂桿件閉合且高栓施擰后，起頂50#墩頂鋼梁至相對(duì)標(biāo)高+600㎜，抄墊牢固。
?。?）利用50t門式起重機(jī)安裝50#墩頂臨時(shí)連接桿件，然后從50#墩頂向51#墩頂方向懸拼安裝1個(gè)節(jié)間，利用100t汽車起重機(jī)在50#墩頂鋼梁上弦安裝50t全回轉(zhuǎn)架梁起重機(jī)。
（4）50t架梁起重機(jī)懸拼架設(shè)50#～51#墩間鋼梁至51#墩旁托架，直至51#墩頂，將下弦桿與墩頂抄死，墩頂桿件閉合且高栓施擰后，拆除平衡跨鋼梁，起頂51#墩頂鋼梁至相對(duì)標(biāo)高+600㎜，抄底牢固。
（5）與50#～51#墩間鋼梁架設(shè)方法相同架設(shè)51#～52#墩間鋼梁，同時(shí)用支架法架設(shè)南岸第一跨鋼梁（即53#～54#墩間鋼梁）。
?。?）懸拼架設(shè)52#～53#墩間鋼梁，與南岸第一跨鋼梁在53#墩頂處合龍。
?。?）利用50t架梁起重機(jī)依次將53#、52#、51#墩頂處臨時(shí)桿件拆除，隨后用100t汽車起重機(jī)將50t架梁起重機(jī)拆除，利用50t門式起重機(jī)將架梁起重機(jī)解體構(gòu)件吊至地面。
?。?）調(diào)整各跨鋼梁縱、橫向位置及標(biāo)高，完成鋼梁架設(shè)。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著鋼梁懸拼架設(shè)工法的逐步完善，連續(xù)鋼桁梁、懸臂鋼桁梁及多孔簡(jiǎn)支鋼桁梁的安裝越來(lái)越多地使用懸拼架設(shè)法，該方法能提高施工進(jìn)度，節(jié)約輔助材料，但鋼梁架設(shè)前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，保證支點(diǎn)處桿件受拉及受壓部位在材料承載力范圍之內(nèi)，只有這樣才能保證架梁質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的效果。
參考文獻(xiàn)：
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[2]周遠(yuǎn)棣，徐君蘭.鋼橋[M].北京：人民交通出版社，1991.
[3]上海金山鐵路支線改建工程112m下承式簡(jiǎn)支鋼桁梁橋施工圖.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2009.12.
