中興大橋變截面鋼梁曲線滑移施工技術(shù)

吳永敏

（宏潤(rùn)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，上海市200235）

0 引 言

近幾年橋梁頂推、滑移技術(shù)不斷發(fā)展，在國(guó)內(nèi)大跨徑橋梁施工中也經(jīng)常應(yīng)用，其具有安全、經(jīng)濟(jì)、便于施工控制等優(yōu)點(diǎn)。但常規(guī)橋梁頂推、滑移技術(shù)主要應(yīng)用在等截面主梁，變截面主梁基本上無應(yīng)用案例。寧波中興大橋是國(guó)內(nèi)首次采用變截面鋼梁曲線滑移技術(shù)，通過專用滑靴系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)適應(yīng)坡度，達(dá)到實(shí)現(xiàn)曲線滑移工況。本文通過介紹施工關(guān)鍵技術(shù)，為今后類似橋梁的施工提供有價(jià)值的實(shí)例參考。

1 工程概況

寧波中興大橋主橋采用一跨過江矮塔斜拉橋，跨徑布置為（64+86）m+400 m+（86+64）m=700 m，主橋全寬29 m。上部結(jié)構(gòu)主梁采用混合梁，中跨及部分邊跨467 m 范圍區(qū)段采用鋼箱梁，其他區(qū)段采用疊合梁；標(biāo)準(zhǔn)段梁高4.5 m，主墩墩頂梁高10.5 m[1]。主橋的效果圖如圖1 所示。

圖1 寧波中興大橋主橋效果圖

該工程主橋邊跨節(jié)段和主墩上部節(jié)段均采用曲線滑移工藝進(jìn)行安裝，主橋南北兩岸單側(cè)滑移節(jié)段各19 個(gè)，總共38 個(gè)節(jié)段，滑移鋼梁總重約為6758 t。最長(zhǎng)分段為11 m（LBS3、LBN3），最短分段為4.5 m（LS0B、LS0Z、LN0B、LN0Z）。最 大 分 段 重458.1 t（LBS1、LBN1），最小分段重100.7 t（LBS15）。單側(cè)滑移鋼梁分段如圖2 所示。

鋼梁節(jié)段均通過船舶水運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，采用600 t 浮吊將鋼箱梁節(jié)段依次吊裝到起始段滑移軌道上，安裝滑靴及設(shè)備，由跨中向邊跨方向滑移；滑移到位后拆除滑靴及設(shè)備，落梁到橋位標(biāo)高。

2 曲線滑移設(shè)計(jì)

曲線滑移設(shè)計(jì)主要包括承重支架、滑移軌道、滑靴系統(tǒng)、滑移動(dòng)力設(shè)備與控制系統(tǒng)等內(nèi)容。

2.1 承重支架

承重支架因根據(jù)場(chǎng)地條件、地質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)梁段重量、施工影響荷載等綜合進(jìn)行設(shè)計(jì)，宜采用格構(gòu)式組合支架。承重支架一般利用常用材料，立柱采用鋼管，柱頂分配梁、縱向滑道梁采用H 型鋼組合結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)或樁承臺(tái)基礎(chǔ)?；破鹗级沃Ъ芗孀鞯跹b平臺(tái)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。中興橋滑移支架布置如圖2 所示。

2.2 滑移軌道

滑移軌道一般采用重型鋼軌，布置在縱向滑道梁上，采用單側(cè)多軌布置，與滑道梁H 形豎向腹板對(duì)應(yīng)。為適應(yīng)縱向曲線，滑移軌道宜分段設(shè)置，軌道下方墊鋼板調(diào)整。軌道中心位置與設(shè)計(jì)軸線偏差不大于5 mm；單側(cè)多根軌道面橫向高差不大于2 mm，單根鋼軌接頭高差不大于2 mm[2]。

2.3 滑靴系統(tǒng)

滑靴系統(tǒng)由上、下兩部分組成，上部滑靴與下部滑靴通過銷軸連接，可以分拆倒運(yùn)；在軌道上坡下坡時(shí)，銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滑靴適應(yīng)坡度。該工程所設(shè)計(jì)滑靴可轉(zhuǎn)動(dòng)角度為10°，能夠適用大多數(shù)工程?；ハ到y(tǒng)如圖3 所示。

圖2 單側(cè)滑移鋼梁分段及支架布置圖

圖3 滑靴系統(tǒng)示意圖

上部滑靴用以放置上部浮動(dòng)油缸及連接下部滑靴結(jié)構(gòu)作業(yè)，由上部的油缸座及下部的銷軸組成。上部油缸座由φ396×8 鋼管、30 mm 鋼板和12 mm 鋼板進(jìn)行制作，下部銷軸為φ180 的圓鋼。

下部滑靴由鉸支座和滑靴組成，鉸支座用于放置上部滑靴的銷軸，與上部滑靴組成銷接結(jié)構(gòu)；滑靴在滑移過程中與下部鋼軌接觸，用以支撐上部所有結(jié)構(gòu)。為適應(yīng)坡度，下部滑靴焊接兩根與滑靴成3°夾角的導(dǎo)行梁，確保爬行到轉(zhuǎn)角位置時(shí)避免卡住滑靴。

滑靴端部設(shè)置三組軌道限位板，放置滑移過程滑靴跑偏。下部滑靴伸出耳板，與爬行油缸連接。

2.4 滑移動(dòng)力設(shè)備與控制系統(tǒng)

該工程單個(gè)節(jié)段鋼梁布置四個(gè)滑靴支點(diǎn)進(jìn)行滑移，滑靴設(shè)置于箱梁底部，與隔板位置對(duì)齊。

滑移動(dòng)力設(shè)備采用在每個(gè)滑靴后端耳板配置一臺(tái)頂推油缸及夾軌器，組成爬行系統(tǒng)，提供主梁分段向前滑移驅(qū)動(dòng)力?；苿?dòng)力設(shè)備如圖4 所示。

圖4 滑移動(dòng)力設(shè)備示意圖

頂推油缸選型需根據(jù)梁段重量及滑移支點(diǎn)數(shù)量計(jì)算單個(gè)千斤頂所需推力，一般推力儲(chǔ)備系數(shù)不小于2。千斤頂推力按式（1）進(jìn)行計(jì)算：

式中：F 為所選爬行千斤頂額定推力；μ 為滑靴與滑移軌道摩擦系數(shù)，一般取0.15～0.2；η 為儲(chǔ)備系數(shù)，一般取大于等于2；G 為滑移梁段自重；n 為滑移爬行千斤頂數(shù)量。

根據(jù)各滑移點(diǎn)的液壓油缸種類和數(shù)量，以及要求的滑移速度來布置液壓泵站。根據(jù)泵站功率配備專用用電箱，將泵站與千斤頂通過油管連接，完成動(dòng)力系統(tǒng)布置；在千斤頂油缸內(nèi)安裝壓力、位移傳感器，并將傳感器與通信模塊完成連接，最終與計(jì)算機(jī)控制柜連接，完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)布置。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼梁吊裝

鋼梁曲線滑移施工前，需將節(jié)段整體吊裝至起始段滑移支架平臺(tái)上方。施工前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件選擇合適的吊裝方法，并編制吊裝專項(xiàng)方案指導(dǎo)施工。

節(jié)段鋼梁吊裝前應(yīng)做好梁段尺寸、吊耳連接、吊索具等檢查工作，保證吊裝安全。中興大橋邊跨鋼梁吊裝如圖5 所示。

圖5 中興大橋邊跨鋼梁吊裝圖

該工程鋼梁節(jié)段與滑靴采用高強(qiáng)螺栓連接，橡膠墊板過渡，需提前核查梁底的開孔連接位置?；?yīng)提前布置在既定吊裝就位位置，將構(gòu)件吊裝至滑靴上，完成梁段與滑靴的連接。

3.2 滑移施工

（1）滑移施工前應(yīng)做好油缸、油管連接、液壓泵站、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等檢查，確保系統(tǒng)運(yùn)行完好[3]。

（2）各項(xiàng)系統(tǒng)檢查無誤后開始梁段滑移；油缸加載步驟按照最終所需壓力40%、60%、80%的步驟進(jìn)行，在一切都穩(wěn)定的情況下可加到100%，正式開始滑移。鋼梁滑移如圖6 所示。

圖6 中興大橋邊跨鋼梁滑移圖

（3）滑移過程中應(yīng)觀測(cè)同步位移傳感器，監(jiān)測(cè)滑移同步情況。根據(jù)實(shí)際情況制定現(xiàn)場(chǎng)滑移速度，一般為4～5 m/h，最大可達(dá)10 m/h。該工程單個(gè)油缸行程為615 mm，在單個(gè)行程內(nèi)，通過同步控制系統(tǒng)控制其同步性（位移同步、力同步），精度可達(dá)毫米級(jí)，最大誤差控制在10 mm 內(nèi)。

（4）由于各種施工因素可能造成滑移同步性控制誤差，應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)人工測(cè)量記錄核查；每三個(gè)行程測(cè)量一次，并通過單個(gè)油缸調(diào)節(jié)誤差。

（5）為保證滑移過程中的位移、負(fù)載同步，系統(tǒng)中需設(shè)置超差自動(dòng)報(bào)警功能；一旦某跟隨點(diǎn)同主令點(diǎn)的同步距離差超過某一設(shè)定值，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警停機(jī)以便檢查，通過手動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)。

3.3 鋼梁就位

（1）待鋼梁滑移初步到位后，利用滑靴系統(tǒng)內(nèi)的橫向千斤頂進(jìn)行橫向精確調(diào)位。

（2）因外側(cè)油缸與落梁豎向油缸位置沖突，拆除滑移器外側(cè)橫向頂推油缸，安裝豎向落梁千斤頂，油缸與鋼梁底板間采用墊箱與鋼墊板墊實(shí)。落梁布置如圖7 所示。

圖7 落梁布置示意圖

（3）拆除滑移設(shè)備，在軌道面上安裝卸載支座。卸載支座采用鋼墊箱組合疊高，四個(gè)滑靴拆除與支座安裝替換須逐個(gè)進(jìn)行，確保安全。四個(gè)卸載支座安裝時(shí)必須保證墊梁高度的組合方式是相同的，當(dāng)梁為變截面梁時(shí)，通過鋼板、橡膠墊調(diào)節(jié)剩余高差。

（4）通過豎向落梁千斤頂與鋼墊箱組合卸載支座交替承載，移除墊箱，逐步實(shí)現(xiàn)落梁就位。落梁時(shí)，四個(gè)支點(diǎn)每次抽離墊箱數(shù)量必須保持一致，對(duì)稱同步進(jìn)行。

3.4 鋼梁局部復(fù)核

鋼梁滑移、落梁時(shí)，支撐點(diǎn)處呈現(xiàn)集中受力狀態(tài)?；葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)梁段局部強(qiáng)度、穩(wěn)定性進(jìn)行校核，不足時(shí)需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

寧波中興大橋的變截面鋼梁曲線滑移施工于2018年3月順利實(shí)施完成，實(shí)測(cè)鋼梁線形結(jié)果符合設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。與原計(jì)劃采用的大跨度門式起重機(jī)架梁方案比較，具有較高的經(jīng)濟(jì)性與安全性。曲線滑移技術(shù)拓寬了施工應(yīng)用領(lǐng)域，其成功經(jīng)驗(yàn)可為其他類似橋梁的施工所借鑒。