烏蘇大橋主梁架設技術
2017-10-17
1 項目背景
烏蘇大橋位于黑龍江省撫遠縣烏蘇鎮(zhèn)，是中俄重要的口岸大橋。該處位于邊陲，人力、物力組織不便，機械、材料進場不便，冬季時間長，可供施工時間短。
烏蘇大橋主橋采用獨塔單索面混合式鋼箱結合梁斜拉橋方案，采用帶大挑臂的鋼箱結合橋面板的斷面，鋼箱采用工廠分節(jié)段制造，現(xiàn)場全斷面焊接的方式。
主梁全長280m，寬26.5m，高3.55m。沿縱向劃分31個節(jié)段，中間塔梁固結段（0#）塊長15m，為鋼筋混凝土結構，其余各段為鋼箱梁加鋼筋混凝土面板的結合梁結構。鋼箱梁共分為30個節(jié)段，其中26個標準節(jié)段（Z2～Z14）長9m，重約95.4t;兩個邊跨無索區(qū)節(jié)段（Z15）長11.9m，重約127.2t;塔柱無索區(qū)節(jié)段（Z1）長3.5m，重約37.5t。
圖1 斷面布置圖（單位：m）
2 方案比選
根據(jù)本工程的地理位置以及以往的施工經(jīng)驗，對主梁架設初步擬定為兩個方案：支架法和懸臂架設法。
2.1 支架法
鋼箱梁安裝采用支架法。支架在主跨內(nèi)按12m跨度布置，采用鋼管樁+貝雷梁形式。利用500t浮吊將鋼箱梁節(jié)段吊裝到支架上。調整后臨時連接，然后進行焊接施工，吊裝橋面板。
該方案的特點是施工快速，可與主塔施工平行作業(yè)，需大型浮吊配合施工，水上支架搭設困難，費用較高。施工快速，但是根據(jù)工期安排，支架需渡一次冰凌，結構安全風險較大。
2.2 懸臂架設法
設計專用橋面吊架，整體起吊鋼箱梁及橋面板，焊接完鋼箱梁后，橋面安裝橋面板。
該方案的特點是懸臂對稱安裝，不需要大型浮吊，但是需吊掛焊接，且橋面板安裝困難，施工工期較長，主梁當塔柱完成后才能施工。冬休季不受天氣影響。
綜合考慮本工程特殊的地理位置，采用吊架法施工更為合理。在吊架設計中，綜合考慮鋼梁焊接和橋面板安裝功能。
3 吊架設計
一般的吊架形式一下兩種：（1）由型鋼焊接組成的菱形式或者三角式;（2）由箱梁或者貝雷梁組成的平弦式。鑒于吊架兼作橋面板安裝設備，而菱形式或者三角式在后端沒有操作平臺，故以選擇以貝雷梁組成的平弦式吊架。
平弦式吊架主要由以下部分組成：主桁系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、橋面板安裝系統(tǒng)等組成。
主桁系統(tǒng)包括貝雷片桁架，平聯(lián)、橫梁及后錨梁三個部分。走行系統(tǒng)包括走行滑道梁，前后走行支腿，臨時起頂千斤頂。提升系統(tǒng)包括提升頂梁和OVM公司提供全套的SLD液壓提升系統(tǒng)。橋面板安裝系統(tǒng)包括橋面板提升設備、走行滑道。其總體布置如圖2。
圖2 吊架整體布置圖（單位：mm）
3.1 主桁系統(tǒng)
主桁采用雙層加強型貝雷梁，各桿件受力均能滿足要求。
表1 加強后貝雷梁主梁計算結果
項目
允許值
最大值
結果
弦桿
560 KN
350.17 KN
滿足
豎桿
210 KN
110.96 KN
滿足
斜桿
171.5KN
120.64 KN
滿足
加強桿件
215.9KN
157.3 KN
滿足
變形
16.25mm
9.3mm
滿足L/400
3.2 走行系統(tǒng)
滑道由兩根6m長的型鋼組成，走行時分兩步完成，滑道鋪設好后首先走行主梁，主梁走行4.5m后暫停，用臨時千斤頂起頂主梁，滑道向前走行4.5m后錨固，主梁下落后繼續(xù)走行4.5m到位。
3.3 提升系統(tǒng)
提升系統(tǒng)需要將鋼箱梁、鋼挑臂以及上面的橋面板從水面提升至安裝位置，提升重量為260t。提升設備采用OVM公司提供全套的SLD液壓提升系統(tǒng)，提升平臺位于主梁懸臂前端，通過縱移裝置實現(xiàn)提升平臺在主梁上的前后移動，以方便鋼梁對位安裝。設計專用吊具起吊主梁，吊點位置可以調整，以滿足不同節(jié)段不同重心梁段的吊重需要。
3.4 橋面板安裝系統(tǒng)
由于混凝土橋面板位于鋼梁接縫處，所以需先焊接完鋼梁后，方能安裝橋面板。在主梁兩側設置了走道梁，實現(xiàn)橋面板提升系統(tǒng)的提取、移動、安裝混凝土橋面板。
4 施工要點
該吊架可以滿足懸臂架設主梁施工，但是起始塊段需要另外使用吊船或者固定吊架完成。吊架在使用過程中，需避免大風作業(yè)。為保證走行穩(wěn)定同步，兩組主桁通過橫梁聯(lián)成整體。
5 總結
在現(xiàn)代斜拉橋設計中，主梁采用鋼-混組合梁的構造越來越普遍。在施工過程中，將組合梁整體起吊后，橋面上安裝橋面板的方案，可以有效降低成本，減小風險。在主梁上搭載橋面板安裝系統(tǒng)的設計，打破了用汽車吊機安裝橋面板的常規(guī)做法，使得施工工序銜接順利，施工成本明顯降低。該工藝在今后的斜拉橋施工中，有著普遍的借鑒意義。
