南京浦仪公路跨江大桥钢箱梁安装施工技术

南京浦仪公路跨江大桥钢箱梁安装施工

技术摘要：南京浦仪公路跨江大桥为独柱形钢塔双索面钢箱梁斜拉桥，主梁为扁平流线形分幅钢箱梁，梁宽54.4m。主梁钢箱梁安装共分为四个部分进行：边跨次边跨钢箱梁安装、索塔区钢箱梁安装、跨中浅滩区钢箱梁安装、跨中深水区钢箱梁安装。为处理钢箱梁安装时的箱梁滑移、精确定位等施工重难点，本设计创新性的采用了“边跨高支架存梁，中跨单悬臂拼装”的施工工艺，并在钢箱梁的主梁调位和跨中合龙施工中提出了合理的施工优化。关键词：斜拉桥；钢箱梁；施工工艺；合龙；施工方法1工程概况浦仪公路跨江大桥位于江苏省南京市浦口区，G104国道浦泗立交与南京二桥段，连接浦口与八卦洲。浦仪公路跨江大桥主桥为钢箱梁斜拉桥，全桥共分为5跨对称布置，跨径组合采用50+180+500+180+50=960m，主梁采用扁平流线型钢箱梁，分幅布置于索塔两侧，两幅钢箱梁间采用横向联系横梁连接，具有良好的颤振稳定性能。钢箱梁标准横断面总宽54.4m，单幅箱梁（含挑臂）宽22.05m。主梁共65个箱梁梁段，均采用全断面焊接方式。图1主桥桥型布置图（单位：m）酣 m单—h/御:mk*n«miHHw>.mff图2组合箱梁断面图（单位：mm）2施工方法及流程2.1施工方法简述浦仪公路大桥主桥钢箱梁按照梁段位置共划分为8种类型，其中索塔区梁段采用A、B类型，边跨梁段采用E、F、G、H类型；跨中合龙段采用D类型，C类型为标准梁段；主梁节段标准长度16m、边跨尾索区节段标准长度为9.6m。根据钢箱梁安装工艺的不同，钢箱梁安装共分为四个部分：（1） 边跨次边跨钢箱梁安装边跨次边跨共计16个梁段，包括B梁段1个（EB01）、C梁段9个（EB02~EB10）、E梁段1个（EB11）、F梁段1个（EB12）、G梁段3个（EB13~EB15）、H梁段1个（EB16）。在索塔施工的同时进行边跨次边跨梁段移梁、存梁支架的施工，利用800吨浮吊将箱梁起吊至纵移支架上，通过支架纵横向移动移至设计位置，顺序由EB16至EB01，存梁与环缝焊接同步进行，直至完成全部梁段的存放。（2） 索塔区钢箱梁安装索塔区梁段共2个，包括A梁段1个（ET0）、B梁段1个（EZ01）。在索塔施工完成，塔型塔吊拆除完毕后，施工索塔区梁段。通过800T浮吊将ET0和EZ1梁段放置于索塔区梁段存梁支架，经过纵移至设计位置，并与边跨次边跨梁段连城整体。待完成ET0梁段的塔梁固结后，开始B0/Z0、B1/Z1斜拉索安装施工，之后开始桥面吊机的拼装工作。（3）跨中浅滩区钢箱梁安装跨中浅滩区梁段共2个，均为C类梁段（EZ02、EZ03）。在桥面吊机拼装过程中，利用通过800T浮吊将EZ02、EZ03梁段放置于存梁支架（矮支架）上，利用桥面吊机垂直起吊，并同步B2/Z2、B3/Z3斜拉索安装施工。（4）跨中深水区钢箱梁安装跨中深水区共有13个梁段，包括1个D梁段（ZH）、12个C梁段（EZ04〜EZ15）。梁段通过驳船运送到设计位置正下方，再通过桥面吊机垂直起吊至设计位置，并同步进行B4/Z4~B15/Z15斜拉索安装施工。2.2钢箱梁施工流程首先进行索塔基础施工，然后进行索塔安装。在索塔安装的同时，进行边跨、次边跨和索塔区、跨中侧浅滩区移梁、存梁支架体系的施工。待移梁、存梁支架施工完成后，开始边跨、次边跨梁段的安装，由EB16至EB01的顺序进行，同时调整各梁段的位置，进行梁段间环缝焊接，使边跨、次边跨梁段形成整体。待索塔安装完毕，吊装索塔区梁段ET0和EZ01，与边跨次边跨梁段连成整体后，进行塔梁固结（水平向），拆除塔吊。完成B0/Z0、B1/Z1斜拉索安装、张拉后，进行塔梁固结（竖向），拼装桥面吊机，并进行静载试验，同步吊装跨中侧浅滩区梁段EZ02、EZ03。然后逐段吊装跨中侧深水区梁段，同步安装边跨侧、跨中侧斜拉索并张拉锚固。待完成EZ15梁段吊装，并完成B15/Z15斜拉索安装张拉锚固后，选择合理的时机，进行跨中梁段ZH的吊装，实现全桥合龙。全桥合龙后，拆除塔梁临时固结、塔顶桁架和支架体系，施工附属设施。3施工重难点（1） 钢箱梁滑移：浮吊起吊钢箱梁至纵移支架顶，经“纵移…横移…纵移”滑移后就位，两幅箱梁采用一道横梁连接，且钢箱梁较重，钢箱梁在滑移过程中防止整体扭曲及局部变形难度大。（2） 精确调位：钢箱梁滑移就位后精确调位难度大。（3）吊装匹配：钢箱梁宽54.4m，每个节段两幅箱梁间10.3m长的横梁横向刚度较小，桥面吊机吊装钢箱梁过程中产生较大的相对变形，梁段的吊装匹配难度大。（4）边跨次边跨采用高支架存梁，且通过横移、纵移使箱梁到位，施工难度大、风险高，线型控制要求高。4施工关键工艺4.1边跨梁段结构体系钢箱梁采取“边跨高支架存梁，中跨单悬臂拼装”的施工工艺。大桥主塔没有横梁，因此，很难像常规斜拉桥一样形成塔梁固结。对于主梁自由度的约束和方法如下：（1） 竖向位移自由度：支架体系。塔梁临时锚固布置于A梁段，单个索塔共设置8个临时固结块。临时锚固块锚固于主塔承台上，每个固结点采用8根屈服强度1770MPa的钢绞线锚固于索塔承台，单根钢绞线的张拉力为20吨。（2） 纵向位移自由度：塔梁纵向水平撑。本桥为全漂浮体系，为避免在边跨和中跨不平衡荷载的作用下顺桥向发生位移，在索塔与两侧钢箱梁之间设置2个纵向粘滞阻尼器，同时起到改善结构动力效应的作用。（3） 横向位移自由度：塔梁横向临时支撑。塔梁横向临时固结布置于索塔上下游两侧，纵桥向中心间距为4.8m，采用钢结构形式，与钢箱梁、钢塔采用10.9级M30高强螺栓栓接。（4） 竖向转动自由度：支架体系。（具体方法同竖向位移自由度）（5） 横向转动自由度：塔梁横向临时支撑。（具体方法同横向位移自由度）（6）扭转自由度：支架体系、过渡墩设置限位装置。钢箱梁横向水平及抗扭转位移均采用在过渡墩墩顶设置限位装置的方法。限位装置预埋钢板提前预埋于墩顶支座垫石上，待钢箱梁安装到位后，采用焊接的形式将限位装置固定于钢箱梁与预埋件之间。4.2钢箱梁主梁调位由于钢箱梁在安装过程中，最大的困难就是精准调位，故为确保箱梁节段之间能够实现准确的拼接，采用以下工艺措施进行优化：（1） 缓慢控制设置在扁担梁上的千斤顶，通过移动钢箱梁的重心位置来调整钢箱梁纵坡，使同一位置相邻两梁段上、下接口的间隙宽度大致相等，梁段之间纵坡相同。（2） 通过卷扬机慢速起吊梁段，使其与已安装梁段齐平，调整主梁的纵横向位置，使梁段纵向位置与已安装梁段间隙5cm左右，同样方法再次调整高度、纵坡、梁段间隙，使钢箱上、下面板拼装间隙满足连接板拼装要求。（3） 驱动吊机的变幅卷扬机向成桥段方向移动，同时，利用梁间悬挂的倒链葫芦将梁拉拢。在此期间，可根据需要对扁担梁进行轻微的升降，实现两段钢箱梁的合龙配合。就位后，用冲钉固定位置，初拧高强度螺栓锁紧提升绞车。由于已安装钢箱梁节段和待安装钢箱梁节段的横向挠度不一致，故须首先将相邻梁段腹板位置对接，然后采用梁段调整工装将偏差部分进行逐段调整，一边调整一边焊接马板进行固定，马板间距为30cm每道。（4） 在夜间恒温时段再次测量钢箱梁角点处设计位置的标高和轴线来精确定位，并通过微调使主梁的线型达到设计要求。4.3钢箱梁合龙段安装为确保合龙工作的顺利进行，并实现梁段的精确合龙，本项目采用以下施工措施：（1） 在主梁合龙前48小时以上开始对两侧梁段进行合龙口两端的高程、合龙口宽度与温度的变化以及风力的变化等内容进行观测并记录分析，确定最佳合龙时间和温度，以控制全桥线性达到设计标准。（2） 在合龙时，在两侧钢箱梁上采用水箱临时压载，水箱重量取合龙梁段自重一半，水箱靠近吊车两侧腹板，为保证箱梁横向受力平衡，采用对称同步加水增重。（3） 根据测量结果，运梁船就位后，确定合龙段吊装连接时间，提前约3小时用两台桥式起重机同时吊装合龙段梁段，并与起重机同步逐步卸下水箱内等量的水分步加载，以保证在整个吊装过程中合拢口不产生相应的变形。（4） 为限值合龙口的竖向和横向错动，分别采用在合龙口设置临时劲性骨架和斜交倒链。并在合龙段钢箱梁纵向端和合龙段两侧主梁悬臂端设置拉压临时螺栓加劲肋，以抵抗焊缝的变化；然后将两端桥面梁段连接起来，焊接环焊缝所有连接操作完成后，拆除临时劲性骨架。5结语南京浦仪公路跨江大桥主桥钢箱梁位宽体分离式钢箱梁，钢箱梁安装采用“边跨高支架存梁，中跨单悬臂拼装”的施工工艺，将全桥划分为4个区段进行分段施工，并通过优化钢箱梁安装和合龙施工工艺，实现钢箱梁的精确调位和吊装匹配，有效降低了钢箱梁滑移带来的施工不利影响。钢箱梁外观质量标准线形平顺，段间无明显折变。主梁2020年6月1日合龙，线性满足规范要求。参考文献常大宝.独柱型钢塔分离式钢箱梁斜拉桥塔梁施工关键技术[J].桥梁建设，2020,50（S2）:121-126.夏学