宜昌長江公路大橋鋼箱梁吊裝施工2

1、宜昌長江公路大橋鋼箱梁吊裝施工鄧亨長 馮強(qiáng)林 徐基偉 黃金平 馬紅軍（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司）摘 要：介紹宜昌長江公路大橋纜載吊機(jī)的設(shè)計、安裝、試載以及鋼箱梁吊裝施工中的線形監(jiān)測等內(nèi)容關(guān)鍵詞：纜載吊機(jī)設(shè)計 鋼箱梁吊裝施工 線形監(jiān)測1概 述宜昌長江公路大橋是滬蓉國道主干線在鄂西跨越長江的一座特大型雙塔單跨鋼箱梁懸索橋，主跨960m。其主梁為扁平鋼箱梁，全焊結(jié)構(gòu)。鋼箱梁全長958.2m，主梁兩端豎向支座中心長度為955.8 m，全橋鋼箱梁共計80節(jié)段，其中長13.488m的跨中節(jié)段2塊，單件重146.6t；長12.06m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段76塊，單件重132.4t；長7.322m的端頭節(jié)段2塊，單件

2、重118.1t。主梁全寬30.0m，中心梁高3.0m,頂板寬22.0m，上斜腹板寬1.2m，行車道懸臂梁寬2.8m，底板寬18.0m，下斜腹板寬3.2m，橫橋向設(shè)有雙向?qū)ΨQ2%橫坡，人行道設(shè)有內(nèi)向1.5%的橫坡（見圖1）。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段和跨中節(jié)段鋼箱梁每段設(shè)計2個吊點(diǎn)，每個吊點(diǎn)設(shè)4根45吊索，騎跨在主纜索夾上，端頭節(jié)段不設(shè)吊索。為滿足鋼箱梁節(jié)段的吊裝要求，每個節(jié)段鋼箱梁設(shè)置4個臨時吊點(diǎn)。宜昌長江公路大橋鋼箱梁采用纜載吊機(jī)吊裝，吊裝工作從2001年10月10日開始，2001年11月30日全橋正式合龍，歷時50天，高峰期每天吊裝6個節(jié)段。2纜載吊機(jī)設(shè)計（見圖2）2.1纜載吊機(jī)構(gòu)造纜載吊機(jī)由主梁、行走梁和

3、吊鉤（扁擔(dān)梁）三大部分組成。纜載吊機(jī)的設(shè)計參數(shù)根據(jù)鋼箱梁的結(jié)構(gòu)尺寸、節(jié)段吊裝重量、主纜間距等因素來確定。宜昌長江公路大橋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段鋼箱梁和跨中節(jié)段鋼箱梁順橋向兩臨時吊點(diǎn)間距8.04m，橫橋向間距17.7m，采用一臺纜載吊機(jī)吊裝一塊鋼箱梁。一臺纜載吊機(jī)設(shè)置2個吊點(diǎn)，通過扁擔(dān)梁分配在鋼箱梁的四個臨時吊點(diǎn)上。根據(jù)現(xiàn)場吊裝能力和組裝要求，對主梁和行走梁進(jìn)行分節(jié)劃分，主梁和行走梁各分三個節(jié)段。主梁由兩個端梁和一個中梁組成，考慮到跨中節(jié)段鋼箱梁的吊裝凈空和便于現(xiàn)場安裝等因素，端梁和中梁采用銷軸聯(lián)接，起吊定滑輪組直接集成于端梁內(nèi)。端梁采用型鋼、鋼板組合梁，中梁采用型鋼焊接桁架梁，端梁重8.907t，中梁重9.

4、913t。行走梁上、下游布置，單重11.0t，每個節(jié)段重量控制在4.0t以內(nèi)。行走梁總長度為11.0m，每個行走梁下設(shè)置4個行走輪，2個支撐輪，2個抱緊索夾。行走輪由千斤頂控制提升和下落，在纜載吊機(jī)跨越索夾時，可伸縮翻越索夾。纜載吊機(jī)行走到位，縮回行走輪，將支撐輪直接支撐在主纜上，固定抱緊索夾，開始鋼箱梁節(jié)段的吊裝。扁擔(dān)梁的設(shè)計滿足跨中節(jié)段和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段鋼箱梁吊裝的要求（通過移動扁擔(dān)梁上銷孔的位置來實(shí)現(xiàn)），為安全、快速地與鋼箱梁上吊耳聯(lián)結(jié)，設(shè)置長孔和快速鎖定片。扁擔(dān)梁高度控制在1.0m，加上上下聯(lián)接件高，總安裝高度1.62m,吊點(diǎn)動滑輪直接安裝于扁擔(dān)梁上，使吊鉤的總安裝高度減少至2.45m。根據(jù)起

5、吊卷揚(yáng)機(jī)性能，起吊繩采用6×36SW+IWR-40光面鋼繩，滑輪組輪數(shù)定為3，鋼絲繩走6。卷揚(yáng)機(jī)安裝在主塔岸側(cè)的引橋上，鋼絲繩通過塔下測力滑輪和塔頂導(dǎo)向滑輪引入纜載吊機(jī)滑輪組。卷揚(yáng)機(jī)采用20t摩擦式卷揚(yáng)機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)由主機(jī)和儲繩卷筒組成，主機(jī)采用雙摩擦滾筒，鋼絲繩的拉力由摩擦力提供，它的特點(diǎn)是鋼絲繩的線速度恒定，鋼絲繩的壽命長。儲繩卷筒只用來儲存鋼絲繩，卷筒的轉(zhuǎn)速隨著纏繞的層數(shù)增加而減慢。同時它使主機(jī)與儲繩筒間的鋼絲繩保持一定的張力，使鋼絲繩對牽引滾筒產(chǎn)生初拉力，保證摩擦傳動的正常工作。儲繩筒采用力矩電機(jī)傳動，可自動調(diào)節(jié)儲繩筒的轉(zhuǎn)速與主機(jī)同步。2.2纜載吊機(jī)主要設(shè)計參數(shù)設(shè)計吊裝重量：18

6、0t 工作起升高度：50m跨距： 24.4m 最大爬升角：220吊點(diǎn)間距： 17.7m 起升速度：1.33m/min行走速度: 2.0m/min3纜載吊機(jī)安裝和加載試驗(yàn)3.1纜載吊機(jī)安裝纜載吊機(jī)行走梁和主梁的安裝，由于行走梁節(jié)段重量在4.0t以內(nèi)，行走梁直接用附著在塔柱上的塔吊（130t.m）提升安裝。主梁節(jié)段重量較大，最重達(dá)10t，用設(shè)置在塔頂門架上的10t吊點(diǎn)，配合塔吊提升安裝。為減少塔頂起吊設(shè)備的懸臂長度，便于施工安全，安裝作業(yè)盡量靠近塔頂位置，并按如下的安裝順序進(jìn)行：在上、下游主纜上安裝纜載吊機(jī)行走梁靠河心側(cè)的兩個節(jié)段；吊裝一側(cè)主梁的端梁至塔頂，懸掛在塔頂門架上，并往外側(cè)偏拉30cm；

7、安裝另一側(cè)主梁端梁并與行走梁用螺栓聯(lián)結(jié)；吊裝主梁中梁與安裝就位的主梁端梁用銷軸聯(lián)接，保持主梁中梁平衡；主梁中梁與另一側(cè)端梁聯(lián)接，與行走梁進(jìn)行聯(lián)接；啟動行走梁千斤頂，牽引纜載吊機(jī)下滑3.0m，安裝行走梁靠塔側(cè)端節(jié)段。纜載吊機(jī)滑車組在行走梁和主梁安裝完成后，在塔頂處組裝完成。3.2纜載吊機(jī)加載試驗(yàn)為檢驗(yàn)纜載吊機(jī)結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性，對纜載吊機(jī)進(jìn)行了加載試驗(yàn)，試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在靠近主塔附近，纜載吊機(jī)在工作狀況下最大工作傾角的最不利位置進(jìn)行。試驗(yàn)荷載按跨中節(jié)段鋼箱梁自重乘以1.2倍沖擊系數(shù)確定，即180t配重。配重由萬能桿件拼裝框架加沙袋組成，配重工作在靠岸側(cè)的駁船上進(jìn)行，試載前駁船駛?cè)氲觞c(diǎn)正下方進(jìn)行錨固

8、停靠。待各種工作準(zhǔn)備就緒后，啟動起吊卷揚(yáng)機(jī)，徐徐提升配重至完全與駁船脫空，持荷30min，檢查卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，各部件聯(lián)結(jié)的變形及纜載吊機(jī)在主纜上是否滑移，同時，對纜載吊機(jī)主梁的撓度進(jìn)行觀測，無異常情況，模擬實(shí)際吊裝動作進(jìn)行提升和下降，均無異常后卸載。4鋼箱梁吊裝4.1吊裝作業(yè)順序 圖3 跨中鋼箱梁節(jié)段吊裝根據(jù)設(shè)計要求和風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，鋼箱梁的架設(shè)從主跨跨中向兩端橋塔處對稱進(jìn)行。首先對稱吊裝鋼箱梁0號跨中節(jié)段，就位后，從1號標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段開始對稱向兩橋塔方向吊裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段至32號節(jié)段，然后從端節(jié)段39號鋼箱梁開始，向跨中方向?qū)ΨQ吊裝至34號節(jié)段，最后在33號標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段鋼箱梁位置合龍。4.2跨中節(jié)段和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

9、段鋼箱梁吊裝(見圖3)鋼箱梁在武昌造船廠加工制造，由駁船從工廠運(yùn)輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場吊裝。為保證吊裝的進(jìn)度要求，施工單位提前半月將吊裝的進(jìn)度計劃提交生產(chǎn)廠家，以便及時組織鋼箱梁運(yùn)輸。吊裝作業(yè)程序?yàn)椋?1)吊機(jī)作業(yè)組對設(shè)備進(jìn)行安全檢查，在現(xiàn)場技術(shù)人員的指揮下將吊機(jī)移到吊裝位置固定。在吊裝的當(dāng)日清晨，上下游水上警戒船進(jìn)入警戒區(qū)。各作業(yè)班組進(jìn)入作業(yè)位置。跨纜吊機(jī)就位后，在提升梁段，梁段荷載逐漸轉(zhuǎn)移至吊機(jī)的過程中，主纜會出現(xiàn)漂移，梁段會作縱向移動，因此纜載吊機(jī)定位時，應(yīng)保證提升梁段和已安裝梁段之間有約20cm的預(yù)留空間，以避免梁段在起升過程中產(chǎn)生疊壓。(2)吊具下放至距水面約10m高度，給定位船定位、投錨提供

10、參照，定位船精定位。(3)駁船進(jìn)入橋位投錨定位后，吊機(jī)作業(yè)組指揮卷揚(yáng)機(jī)操作手將吊具放到鋼箱梁上，這時吊具聯(lián)結(jié)作業(yè)手登船將吊具與鋼箱梁吊耳聯(lián)結(jié)，并指揮駁船松緊錨鏈，微微調(diào)節(jié)駁船位置，配合吊具聯(lián)結(jié)作業(yè)。(4)待吊具與鋼箱梁吊耳聯(lián)結(jié)好后，吊機(jī)微微提升預(yù)緊各吊具（約30%負(fù)荷）使各吊點(diǎn)受力一致，與此同時駁船緊定四周錨鏈，保持駁船牢固定點(diǎn)，待各點(diǎn)均勻受力，兩吊點(diǎn)同步提升，當(dāng)箱梁將離開而未離開駁船時，停止起升，再檢查鋼箱梁是否水平，調(diào)節(jié)水平后，再同步提升，待鋼箱梁提升高度超出駁船5m以上時，駁船即可起錨離開，水上警戒船撤出。(5)鋼箱梁節(jié)段略高于已安裝鋼箱梁高度后停機(jī)，將節(jié)段向已安裝的節(jié)段拉攏，臨時固定，

11、稍后將吊索錨頭與鋼箱梁的錨座聯(lián)結(jié)（注意糾正吊索的扭轉(zhuǎn)），待各吊索錨頭均與錨座聯(lián)結(jié)，經(jīng)檢查無誤后，指揮吊具下降，讓吊索受力，隨后聯(lián)結(jié)匹配件。在梁段吊裝的最初階段，其下緣處于開口狀態(tài)，相鄰梁段只在梁段上緣臨時聯(lián)結(jié)。隨著更多梁段的吊裝，其下緣開口逐漸閉合后，進(jìn)行上、下緣匹配件的聯(lián)結(jié)。4.3端節(jié)段鋼箱梁的吊裝（見圖4）端梁39號節(jié)段特殊的構(gòu)造及所處的位置給吊裝帶來一定困難，一是因岸側(cè)地形和水深限制；二是因豎向支座和抗風(fēng)支座結(jié)構(gòu)位置限制，要求端梁必須精確對位；三是端梁節(jié)段沒有吊索，安裝就位后，在與相鄰梁段安裝完成聯(lián)結(jié)好以前，需設(shè)臨時吊點(diǎn)或支撐。本文僅對南岸側(cè)39號梁段的吊裝作簡要介紹。將纜載吊機(jī)移到37

12、號梁段主纜索夾處，運(yùn)梁駁船盡量靠近主塔。此時，鋼箱梁中心仍向河心偏離吊點(diǎn)6m，放下扁擔(dān)梁與鋼箱梁吊耳聯(lián)接。在河心側(cè)定位船上設(shè)置偏拉繩，操作纜載吊機(jī)徐徐提升鋼箱梁，配合提升動作從定位船慢慢放出偏拉繩，直至鋼箱梁進(jìn)入垂直提升狀態(tài)，拆除河心側(cè)偏拉繩，繼續(xù)起吊鋼箱梁至橋面高程附近，再用布置在引橋上的卷揚(yáng)機(jī)偏拉鋼箱梁24m，精確對位。聯(lián)結(jié)好第39號梁段臨時吊點(diǎn)，調(diào)節(jié)鋼箱梁高程后，拆除纜載吊機(jī)吊點(diǎn)。臨時吊點(diǎn)利用臨時索夾固定在主纜上。4.4合龍段的安裝合龍段吊裝前，先測量合龍段缺口的寬度，然后對合龍段節(jié)段長度進(jìn)行修正，使合龍段順利進(jìn)入缺口。然后將已安裝的岸邊鋼箱梁節(jié)段向岸側(cè)整體縱移30cm-50cm。合龍段

13、采用纜載吊機(jī)垂直提升。將鋼箱梁提升到設(shè)計高程時，待各吊索錨頭均與錨座聯(lián)結(jié)，指揮吊具下降，讓吊索受力。然后與相鄰跨中梁段用匹配件進(jìn)行聯(lián)結(jié)，松開岸側(cè)的臨時手拉葫蘆及30t滑車組，用10t手拉葫蘆將岸側(cè)梁段與合龍段拉攏，聯(lián)結(jié)匹配件。5 鋼箱梁吊裝期間的線形監(jiān)測和主索鞍頂推在鋼箱梁節(jié)段吊裝過程中，要掌握了解線形變化，各主要構(gòu)件關(guān)鍵部位的變化和應(yīng)力情況，將實(shí)測與理論值對照，如偏差值異常，應(yīng)立即找出原因，進(jìn)行處理，如偏差值在允許范圍內(nèi)，可繼續(xù)施工。鋼箱梁吊裝初期，主纜跨中高程下降很大，充分體現(xiàn)了主纜柔性體系的特點(diǎn)。經(jīng)觀測，鋼箱梁吊裝期間，主纜跨中最大下?lián)现颠_(dá)到8.8m，此時的主纜跨中高程較鋼箱梁整體吊裝完

14、成時的高程低，跨中鋼箱梁高程隨主纜高程而變化，因而初期吊裝的鋼箱梁成一凹曲線線形，待吊裝到足夠節(jié)段后才能形成最終的凸曲線線形。鋼箱梁吊裝期間主纜跨中線形變化見圖5。在鋼箱梁吊裝過程中，需分階段的向河心側(cè)頂推主索鞍。主索鞍的頂推是在塔頂偏位接近7cm時進(jìn)行。隨著吊裝節(jié)段的增加，主塔允許偏位適當(dāng)增大。頂推量由監(jiān)控與設(shè)計單位通過量測信息計算確定，宜昌長江公路大橋分八次對主索鞍進(jìn)行頂推，頂推采用在每塔邊跨側(cè)設(shè)置4臺YC-600型千斤頂同時進(jìn)行。在鋼箱梁吊裝完成后，預(yù)計橋面荷載對塔位的影響，一次性頂推到位。在鋼箱梁吊裝的初期階段，鋼箱梁荷載對塔位的影響很大，隨著鋼箱梁吊裝節(jié)段的增加，塔位偏移逐漸呈平穩(wěn)的

15、增長（見圖6），因而在鋼箱梁吊裝初期，應(yīng)加強(qiáng)對塔位的觀測，及時地進(jìn)行主索鞍頂推。6 體會6.1梁段劃分對吊裝施工的影響鋼箱梁節(jié)段劃分和節(jié)段重量對吊裝施工方案影響很大。宜昌長江公路大橋最大梁段長度為13.488m，重量為146.6t，成功采用兩吊點(diǎn)吊裝一片鋼箱梁。由于鋼材的勻質(zhì)性，只要在纜載吊機(jī)設(shè)計階段準(zhǔn)確計算出鋼箱梁的重心，根據(jù)杠桿原理，兩個吊點(diǎn)受力均勻一致，因而不需要采取特別的措施,施工中很容易控制鋼箱梁的平衡。國內(nèi)已建成的幾座大跨度懸索橋基本采用了四吊點(diǎn)吊裝，為保證四吊點(diǎn)的平衡受力，須采取專門的控制措施。宜昌長江公路大橋鋼箱梁的成功吊裝，無疑為懸索橋鋼箱梁的吊裝提供了一種創(chuàng)新的思路。另外，鋼箱梁節(jié)段的劃分受到運(yùn)輸工具的制約，采取較長的節(jié)段劃分，必然增大節(jié)段的吊裝重量，增加吊裝設(shè)備的投入，懸索橋纜載吊機(jī)屬大型專用設(shè)備，使用頻率較低，在條件允許時，采用較小的分段對提高設(shè)備的使用率，降低工程成本具有重要的意義。6.2鋼箱梁焊接時機(jī)的把握在梁段吊裝的最初階段，主纜跨中撓度下降很大，鋼箱梁線形呈凹曲線形，其下緣處于開口狀態(tài)，當(dāng)梁段對稱吊裝