高架橋工程項(xiàng)目中的主橋鋼梁吊裝方案研究

朱云芳

中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司 天津 300450

1 工程概況

石家莊市和平路高架橋工程位于石家莊市和平西路，主橋上跨石家莊市和平西路和石太鐵路，為2×125 m鋼箱梁轉(zhuǎn)體斜拉橋。主橋?yàn)閱蜗淙医孛妫?、底板采用U形加勁肋，采用2座跨徑為125 m的單索面鋼箱疊合梁鋼管混凝土系桿拱橋，跨徑布置為125 m＋125 m=250 m，橋?qū)?8.5 m。道路中心線處梁高3.2 m，橋面雙向橫坡1.5%，梁底橫橋向水平，順橋向每隔2.5 m設(shè)置橫隔板1道。頂板厚度為16、20 mm，腹板厚度為16、20、24 mm，底板厚度為14、20、26 mm，隔板厚度為12、20、24 mm?？玷F路主橋工程量為3 725 t。

2 主橋鋼梁吊裝方案

本次工程中主橋鋼梁吊裝方案一共分5個(gè)部分，在進(jìn)行5個(gè)部分的施工前，首先需要對(duì)鋼箱梁進(jìn)行加工，必須按照設(shè)計(jì)要求選定加工廠。鋼箱梁制作完成后，須進(jìn)行節(jié)段分解與涂裝工作，所有制作完成的鋼箱梁必須經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行下道工序[1-4]。鋼箱梁運(yùn)輸至安裝現(xiàn)場(chǎng)后用履帶吊依次吊裝至電動(dòng)小車上，采用電動(dòng)小車將鋼箱梁從中間向兩側(cè)同時(shí)滑移至安裝位置，鋼箱梁滑移完畢后整體轉(zhuǎn)體至設(shè)計(jì)位置。施工前需對(duì)施工區(qū)域的和平路段全面斷交封鎖，只留人可穿行的涵洞。

2.1 臨時(shí)支架施工方案

主橋臨時(shí)支架采用鋼管支架，支架由4根φ630 mm×10 mm的螺紋鋼管和雙拼16a#槽鋼以及雙拼40a#的工字鋼組成，臨時(shí)支架上面布置長(zhǎng)250 m的4片321型貝雷架，貝雷架上面每1 m布置雙拼20a#工字鋼，雙拼工字鋼上面布置電動(dòng)小車軌道（圖1）。

圖1 臨時(shí)支架平面示意

2.2 臨時(shí)支架系統(tǒng)計(jì)算

臨時(shí)支架系統(tǒng)的計(jì)算，主要是對(duì)其載荷的計(jì)算，以此確定臨時(shí)支架的載荷能力，根據(jù)載荷模擬承重，最終確定臨時(shí)支架的安全性，保證工程進(jìn)度與施工安全。

經(jīng)計(jì)算，臨時(shí)支架的荷載（鋼箱梁質(zhì)量＋施工荷載＋風(fēng)荷載）為1 441 kN，共計(jì)四點(diǎn)承重，取1.2倍安全系數(shù)，則節(jié)點(diǎn)載荷為432 kN。

2.2.1 建模

建模采用一般梁?jiǎn)卧M(jìn)行建模。按支架位置對(duì)節(jié)點(diǎn)的x、y、z方向位移進(jìn)行約束；支架和橫梁連接采用彈性連接（剛性）；橋面系和導(dǎo)梁均采用為Q345B鋼材，應(yīng)力值必須滿足GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求》的規(guī)定，撓度容許值為6 000/600=10 mm，為保證拼裝質(zhì)量，要求撓度＜3 mm，具體模型結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2 普通支架應(yīng)力

圖3 普通支架變形

由圖2與圖3，我們可以清晰地觀察到支架的變化情況，由此我們可以確定在鋼梁的載荷作用下，分別施加壓力后支架的承載能力。之后再進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，在最不利情況下計(jì)算恒載和活載，由此確定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)，最終明確整體的穩(wěn)定性及豎向載荷是否滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)模擬滿足相應(yīng)的規(guī)范要求后，方可進(jìn)行下一步的施工。

2.2.2 臨時(shí)支架基礎(chǔ)系統(tǒng)計(jì)算

基礎(chǔ)最大載荷在大跨度支架位置，此時(shí)支架載荷（包括鋼梁質(zhì)量、支架質(zhì)量）是292 t，則單根基礎(chǔ)受力P為2 920 kN。地基承載力按300 kN/m2設(shè)計(jì)，施工完畢后須進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，必須符合設(shè)計(jì)與施工規(guī)范要求。

2.3 滑移裝置施工

滑移裝置施工是吊裝過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，也是目前較為先進(jìn)的施工方法。首先搭設(shè)臨時(shí)支架，再布置電動(dòng)小車軌道，安裝電動(dòng)小車，電動(dòng)小車寬度確保在11 m以下，確保梁段就位后千斤頂可以設(shè)置在梁段底板下面，在梁段就位處放置4臺(tái)50 t千斤頂，千斤頂放置在電動(dòng)小車外側(cè)位置，并且保證不影響電動(dòng)小車運(yùn)行。

2.4 吊裝設(shè)備選用

1）結(jié)合本工程地理位置、橋梁質(zhì)量等多種因素，本工程吊裝采用1臺(tái)450 t履帶吊進(jìn)行作業(yè)。

2）主橋吊車站位在原既有路面上，為保證其穩(wěn)定性，吊車站位位置加鋪厚5 cm鋼板，以保證150 t運(yùn)梁車的順利通行。

3）根據(jù)梁段的質(zhì)量和吊裝現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選用φ65.0 mm的6×37＋1鋼絲繩，抗拉強(qiáng)度為1 700 MPa，長(zhǎng)度50 m。

2.5 吊裝施工

吊裝施工需遵循以下幾個(gè)步驟：

所有臨時(shí)構(gòu)件搭設(shè)完成，450 t履帶吊進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，并在2#墩南側(cè)站立→運(yùn)梁車載MG1梁段進(jìn)場(chǎng)，到達(dá)指定吊裝位置→吊車起吊，運(yùn)梁車撤出安裝現(xiàn)場(chǎng)，將梁段吊裝至電動(dòng)小車上，并與電動(dòng)小車臨時(shí)固定→調(diào)試電動(dòng)小車運(yùn)輸梁段前進(jìn)5 m，正常工作后，運(yùn)輸梁段至安裝位置，此過(guò)程中由專人負(fù)責(zé)測(cè)量監(jiān)控電動(dòng)小車偏移情況→MG1梁段滑移至1#墩相應(yīng)位置后，采用4臺(tái)50 t千斤頂頂起MG1，使梁段與電動(dòng)小車分離，撤出電動(dòng)小車并調(diào)整MG1梁段標(biāo)高→MG1梁段吊裝完畢后，其余梁段均采用從中間向兩端依次吊裝并由電動(dòng)小車運(yùn)輸?shù)陌惭b方法進(jìn)行→轉(zhuǎn)體鋼箱梁階段安裝完畢→在主橋橋面制作主塔并安裝斜拉索→斜拉索張拉完畢后，降低千斤頂，使鋼箱梁脫離支架，并拆除所有支架，等待主橋轉(zhuǎn)體施工→主橋轉(zhuǎn)體至設(shè)計(jì)位置→履帶吊進(jìn)場(chǎng)，分別在1#墩和3#墩外側(cè)站位→運(yùn)梁車載MG0和MG0'梁段進(jìn)場(chǎng)→MG0和MG0'梁段吊裝完畢，調(diào)整鋼箱梁高程，吊車和運(yùn)梁車撤出現(xiàn)場(chǎng)→主橋鋼梁安裝完畢。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以工程實(shí)例探討高架橋工程項(xiàng)目中主橋鋼梁吊裝的方案，分別從臨時(shí)支架施工方案、臨時(shí)支架系統(tǒng)計(jì)算、滑移裝置施工、吊裝設(shè)備選用、吊裝施工等5個(gè)方面進(jìn)行闡述。通過(guò)模擬圖形以及應(yīng)力的計(jì)算，進(jìn)行臨時(shí)支架載荷的承受力計(jì)算，確定計(jì)算結(jié)果，明確其是否滿足設(shè)計(jì)與施工規(guī)范要求。通過(guò)計(jì)算明確載荷后，須進(jìn)行滑移裝置的施工，對(duì)臨時(shí)支架、電動(dòng)軌道、電動(dòng)小車等也進(jìn)行了測(cè)算與安裝，所有步驟嚴(yán)格按照要求執(zhí)行。另外，吊裝設(shè)備的選用必須符合工程的實(shí)際需要，結(jié)合工程地理位置、橋梁質(zhì)量等多種因素進(jìn)行確定。吊裝施工是最后一個(gè)步驟，以上所有步驟的準(zhǔn)備，均是為了保證吊裝施工的順利完成。因此，吊裝工序的順利完成，也象征著本次吊裝方案的合理性、安全性以及適用性。

本文研究結(jié)果表明，高架橋工程項(xiàng)目中的主橋鋼梁吊裝，首先應(yīng)對(duì)構(gòu)件廠的鋼梁進(jìn)行驗(yàn)收，滿足設(shè)計(jì)與施工規(guī)范要求后方能裝車。其次是做好嚴(yán)格的測(cè)算，必須經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算后，確定載荷以及穩(wěn)定性能，方可行下一步施工工序[5-6]。本工程在模擬測(cè)算后，鋼梁實(shí)際安裝過(guò)程完全滿足設(shè)計(jì)與施工規(guī)范要求，并且順利完成，說(shuō)明利用模擬測(cè)算完全能夠達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)相吻合的情景再現(xiàn)效果；并且能夠提前預(yù)知安裝以及實(shí)際運(yùn)行中的承載能力，避免鋼梁在安裝以及使用過(guò)程中的危險(xiǎn)，保證整體施工的順利完成。