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    池州長江公路大橋鋼主梁合龍段施工關鍵技術
    2023-02-22 來源:《施工技術》 

      【摘要】池州長江公路大橋為主跨828m的混合梁雙塔斜拉橋,其主梁采用扁平流線型鋼箱梁。結合結構體系特點,主梁合龍段借助橋面吊機進行懸臂拼裝施工。引入溫度配切、臨時壓重、軸線調整等技術,實現了不解除塔梁臨時約束的條件下跨中的合龍。測量結果表明,合龍口軸線偏位均在4mm以內,梁頂高程偏差控制在1~2mm,梁段頂、底口焊縫厚度均在10~20mm;合龍精度較高,滿足設計及規范要求。實踐表明,所采用的施工技術切實可行,能保證合龍后主梁線形平順。

      【關鍵詞】橋梁工程;斜拉橋;鋼箱梁;合龍;溫度配切;施工技術

      0 引言

      鋼箱梁以其優越的性能被廣泛用作大跨度斜拉橋主梁,隨著工業化進程的發展,多采用工廠化節段制作、現場節段整體吊裝等快速施工工藝。

      但受材料特性、氣候、施工環境、結構體系轉換等多種因素的影響,經常出現超大跨橋梁的鋼箱梁合龍段間隙過大(超出焊縫寬度要求)或過?。ㄐ瓒畏倒で懈睿┑葐栴},引起結構不利次應力和變位。因此,大跨度橋梁鋼箱梁精確匹配、合龍的施工技術需進一步深入研究。

      本文以池州長江公路大橋鋼主梁合龍段施工為例,從施工方案制訂、技術措施實施等方面系統介紹鋼箱梁主跨合龍施工關鍵技術,有效解決了上述問題。

      1 工程概況

      池州長江公路大橋跨江主橋為不對稱混合梁雙塔斜拉橋,橋跨布置為(3×48+96+828+280+100)m,如圖1所示,其中北岸邊跨及輔助跨采用混凝土箱梁結構,其余梁段為鋼箱梁。全橋鋼箱梁長1301m,劃分為DJH,D1~D18和D2′共20種類型,如圖1所示。

      圖1 池州長江公路大橋布置及合龍段截面構造(單位:m)

      其中,D3位于主塔位置,D7(HLD)為跨中合龍段,D18為邊跨合龍段。合龍段HLD梁段設計外形尺寸為4.4m(長)×39m(寬)×3.5m(高),由頂板、底板及加勁肋、縱腹板及加勁肋、橫隔板、錨拉板等構成,凈重87.7t,外加連接板等總質量約90t。除腹板、腹板縱肋及頂板U肋連接采用高強螺栓,其余構件均采用焊接。

      2 總體施工難點及方案 2.1 施工難點

      1)主跨跨徑達828m,一方面,合龍口對溫度變化敏感,另一方面,鋼箱梁吊裝懸臂長,安裝精度要求高,增大了施工質量控制難度。

      2)合龍段安裝涉及高空、涉水施工、橋面吊機等作業,在大懸臂吊裝施工過程中,受施工荷載、風荷載等外部作用影響大,安全風險高。

      3)合龍段安裝工序多且復雜,需對施工組織和技術方案進行嚴密論證。

      2.2 合龍方案

      溫度配切法即在與合龍段吊裝匹配施工期間相同溫度環境下,以合龍口長度測量數據為依據,現場對合龍段梁進行配切施工的方法,其可在不解除塔梁臨時約束條件下實現中跨鋼箱梁合龍,依據該方法制訂合龍方案。具體步驟為:通過現場觀測合龍口間距隨溫度變化規律確定合理的合龍段梁長度;在拖船上完成拼裝的梁體配切;利用南岸側2臺橋面吊機進行提吊作業;合龍段南、北兩側依次與SM27,NM27號梁段進行對接安裝。

      3 施工關鍵技術 3.1 合龍時間及溫度確定

      根據大橋施工進度及前期主梁安裝工效分析,中跨合龍段安裝時間確定為2019年3月29日。溫度變化對鋼主梁合龍段提吊就位起控制作用,需在溫度相對穩定的時間段進行連接作業。

      根據安徽省樅陽縣2014—2018年連續5年3月氣象條件調查分析,每年3月25—31日溫度基本在0~15℃,夜間溫度在0~7℃。進一步對29日氣溫觀測為0~14℃,夜間溫度在0~6℃??紤]到22:00至次日5:00氣溫變化幅度?。ü烙嬙?~5℃),故選擇在此時間段內提吊合龍段與南岸側梁段匹配連接。

      3.2 合龍口長度觀測

      為確保合龍線形,便于合龍梁段精確配切,從中跨22號梁段開始,對剩余梁段線形及合龍口距離進行聯測,確保軸線偏位及高程偏差滿足要求。

      在夜間氣溫為5℃的情況下,對北岸NM27號梁及南岸SM27號梁斜拉索二次張拉完成后軸線、里程及標高進行測量。測量結果表明,北岸NM27號梁里程方向較設計值向北側偏移148mm,軸線較設計值向下游偏移4mm;南岸SM27號梁里程方向較設計值向北側偏移65mm,軸線較設計值向下游偏移5mm。因此,合龍段(HLD)所需梁長最大值為設計值4.4m,疊加伸長量0.083m,而加工長度為4.6m,滿足配切施工要求。

      3.3 合龍口臨時壓重施工

      南岸中跨SM27號鋼箱梁一次張拉完成后,橋面吊機自SM26號梁向SM27號梁行走12m并錨固,同時南、北岸27號鋼箱梁二次張拉完成后進行配重作業。

      首先,按南岸橋面吊機(100t)加吊裝整個HLD梁段(90t)時的等效荷載在北岸施加配重,然后,根據北岸NM27號鋼箱梁端部施加配重后的標高,在南岸進一步施加臨時配重80t保證合龍口兩側協調。采用預制塊壓重,布置時按橋軸線對稱布置,避免左右不均勻荷載造成梁段扭轉。

      3.4 合龍口兩側軸線調整

      合龍口配重完成后,對兩側軸線等數據進行觀測并調整。具體方法為:采用?28鋼絲繩和2臺10t手拉葫蘆對兩岸27號梁端交叉對拉。其中,鋼絲繩和手拉葫蘆通過10t卸扣連接在27號梁段頂面設置的臨時耳板上,如圖2所示。

      

      圖2 合龍口軸線對拉調整

      3.5 合龍口長度測量

      觀測前將橋面無關施工荷載全部清理,合龍口兩側鋼箱梁現場調整到設計狀態時,對合龍口兩側(SM27,NM27號)進行連續48h觀測(白天1次/h,夜晚2次/h),合龍口兩側梁段頂板與底板各布置5個觀測點,采用全站儀與鋼尺2種方法進行復核測量,分析合龍口隨溫度、日照等的變化規律。

      最終選取22:00左右環境溫度6℃時測量結果作為溫度配切依據:底板上游側為4.485m,中間處為4.487m,下游側為4.479m;頂板上游側為4.499m,中間處為4.497m,下游側為4.503m,如圖3所示,可看出頂口間距大、底口間距小,為倒T形。

      

      圖3 合龍段底口與頂口空余長度

      為保證梁體能順利進入合龍口,以下口間距為基準,兼顧提升空間要求,最終選定配切長度為4.422m。在同環境下現場拖船上用劃線自行走切割小車完成梁體配切,保證合龍段配切長度滿足要求。

      3.6 合龍段施工

      合龍梁段吊裝采用南岸2臺橋面吊機進行起吊,橋面吊機主體鋼結構為Q345B鋼,主桁采用2片菱形框架平行布置,呈H形(見圖4)。橋面吊機總重為95t,2臺橋面吊機單邊最大提升荷載為5600kN。

      

      圖4 合龍段橋面吊機吊裝

      合龍段HLD梁段設置有8個吊耳。提吊時使用4根?40鋼芯鋼絲繩(抗拉強度1770MPa,破斷力1010kN),分別纏繞吊具錨頭?158銷軸,通過8個55t卸扣與吊耳連接,如圖5所示。

      

      圖5 合龍段提吊示意

      配切后的中跨合龍段運輸至吊裝現場后起吊,同步觀測合龍口兩側27號梁段端部標高、軸線及間距,確保間距滿足要求。合龍段提吊過程中易受到施工荷載、風荷載等外部作用影響。

      為此,正式提吊前清除合龍段以外的施工荷載,并選擇提吊開始時間為17:55。當天夜間為東南風1~2級,風荷載對吊裝提升影響很小。合龍段提升至合龍口時間為21:45,合龍口間距與測量時基本吻合,一次性提升到位。

      調節合龍梁段標高和軸線滿足要求后,將合龍段邊腹板與南岸SM27號梁段邊腹板及水平肋板連接板使用臨時沖釘連接。

      前期對南、北兩岸27號梁段觀測表明,當溫度每升高5℃時合龍口兩側梁段伸長2cm。合龍段在22:00入合龍口提升完成,到第2天白天最高氣溫可達16℃,鋼箱梁總體將伸長4cm。

      現場對北岸NM27號梁段和合龍段進行配孔連接板連接,邊配孔邊打入臨時沖釘,完成HLD梁段臨時鎖定;并進行梁段環口碼縫及焊接。此時頂口兩側各2cm左右間隙,底口兩側各1cm左右間隙,滿足現場焊接要求。

      同時,進行腹板及頂板U形肋高強螺栓安裝。待中跨合龍段環口焊接及螺栓安裝全部完成后,對南、北兩側主塔同步解除塔梁臨時錨固完成體系轉換。

      4 結語

      依托池州長江公路大橋,針對大跨橋梁合龍鋼施工技術實施方面進行分析研究,使得主橋中跨合龍后梁頂高程偏差1~2mm,軸線偏位最大值為4mm,滿足設計規范要求。



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