周杜, 劉武, 石柱

(1.湖南建工集團(tuán)有限公司, 湖南 長(zhǎng)沙 410000; 2.湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

杭瑞洞庭湖大橋首次在公路懸索橋提出并采用新型的板桁結(jié)合型鋼桁加勁梁結(jié)構(gòu)，桁架結(jié)構(gòu)和橋面板連接形成整體結(jié)構(gòu)，使橋面系參與結(jié)構(gòu)受力，節(jié)省了鋼材用量。然而在加勁梁吊裝施工階段，由于桁架結(jié)構(gòu)和橋面板作為整體一起吊裝，因而節(jié)段吊裝重量較大，對(duì)施工吊裝設(shè)備、吊裝工藝提出了更高的要求；大噸位鋼桁加勁梁的無(wú)應(yīng)力拼接及精度要求也相應(yīng)更高。

同時(shí)由于大橋獨(dú)特的地理環(huán)境，鋼桁梁架設(shè)施工需跨越湘江航道、灘涂和濕地、沿湖路防洪大堤等，水上、陸上交通繁忙，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大；前期施工受汛期影響，大橋建設(shè)進(jìn)度滯后，迫切需要尋求一種更科學(xué)、更高效的鋼桁加勁梁架設(shè)方法，在確保安全和質(zhì)量的前提下，加快施工進(jìn)度。

該文結(jié)合該項(xiàng)目的工程特點(diǎn)、建設(shè)環(huán)境條件以及工期要求等問(wèn)題，就該橋鋼桁加勁梁架設(shè)的施工關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)施效果進(jìn)行介紹，總結(jié)施工關(guān)鍵技術(shù)可為懸索橋加勁梁的架設(shè)提供新的方案。

1 工程概況

杭瑞洞庭湖大橋加勁梁采用板桁結(jié)合型加勁梁新結(jié)構(gòu)(圖1)，具有結(jié)構(gòu)剛度大、抗風(fēng)性能優(yōu)良、耐久性好、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)好等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 板桁結(jié)合型加勁梁三維圖

主桁架為帶豎腹桿的華倫式結(jié)構(gòu)，由上弦桿、下弦桿、豎腹桿和斜腹桿組成。主桁桁高9.0 m，桁寬35.4 m，節(jié)間長(zhǎng)度8.4 m；一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段重300 t；鋼桁梁由2 個(gè)節(jié)間組成，長(zhǎng)度16.8 m。加勁梁斷面構(gòu)造見(jiàn)圖2。

圖2 板桁結(jié)合型加勁梁斷面構(gòu)造圖(單位：mm)

橋面系采用正交異性橋面，橋面板厚16 mm，下設(shè)U形加勁肋和板式加勁肋。U形加勁肋肋高280 mm，板厚8 mm；板式加勁肋為180 mm×14 mm。

全橋共115個(gè)節(jié)段，其中中跨88個(gè)節(jié)段，君山側(cè)邊跨27個(gè)節(jié)段。

2 施工技術(shù)研究背景

2.1 重難點(diǎn)分析

結(jié)合該項(xiàng)目的特點(diǎn)，鋼桁加勁梁架設(shè)施工具有以下難點(diǎn)：

(1)板桁結(jié)合型加勁梁的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為主梁的桁架結(jié)構(gòu)和橋面板為整體式結(jié)構(gòu)，節(jié)段吊裝重量較大，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段重300 t，最大節(jié)段重達(dá)544 t。大噸位鋼桁加勁梁架設(shè)對(duì)施工吊裝設(shè)備、吊裝工藝提出了更高的要求，因此如何解決起吊設(shè)備能力受限，實(shí)現(xiàn)鋼桁加勁梁高精度拼裝成為需解決的一個(gè)主要問(wèn)題。

(2)為確保鋼桁加勁梁的安裝質(zhì)量和耐久性要求，鋼桁梁的安裝需在無(wú)應(yīng)力條件下完成節(jié)段之間的永久連接。傳統(tǒng)施工方法存在施工工期長(zhǎng)、桁梁結(jié)構(gòu)施工過(guò)程應(yīng)力過(guò)大、需等代荷載配重完成鉸固轉(zhuǎn)換等各種弊端。

(3)前期施工受汛期洪水影響，大橋建設(shè)進(jìn)度整體滯后。為了保證杭瑞高速公路最后關(guān)鍵樞紐工程的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)不變，加勁梁架設(shè)工期十分緊張，而鋼桁加勁梁的吊裝、高空拼接以及吊裝過(guò)程受力體系轉(zhuǎn)換等均為安全風(fēng)險(xiǎn)巨大的施工作業(yè)，為確保施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度要求，傳統(tǒng)施工工藝無(wú)法滿(mǎn)足施工需要，尋求一種更科學(xué)、更高效的鋼桁加勁梁架設(shè)方法勢(shì)在必行。

(4)大橋位于洞庭湖出口處的七里山港口區(qū)，鋼桁梁架設(shè)施工需跨越沿湖路防洪大堤、湘江灘涂以及濕地等非通航區(qū)。常規(guī)的施工方法需額外投入一臺(tái)大噸位的纜載吊機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)非通航區(qū)加勁梁節(jié)段的卸船、蕩移就位，然而纜載吊機(jī)的蕩移受自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和偏轉(zhuǎn)角限制影響，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。出于安全、經(jīng)濟(jì)、高效的目的，需對(duì)非通航區(qū)加勁梁架設(shè)方法進(jìn)行探索，以解決施工難題。

綜上所述，在保證施工質(zhì)量和安全的前提下，在有限的時(shí)間及復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境條件下，完成加勁梁吊裝任務(wù)困難重重，因此研究一整套合理的加勁梁安裝方法以解決施工難題為大橋建設(shè)的重中之重。

2.2 解決思路

(1)開(kāi)展設(shè)備適用性研究，根據(jù)該橋加勁梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有纜載吊機(jī)進(jìn)行適用性技術(shù)改造以應(yīng)用于新的工程，節(jié)約工程造價(jià)，解決新舊設(shè)備之間突出的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

(2)創(chuàng)新鋼桁加勁梁架設(shè)施工技術(shù)，在吊裝過(guò)程中實(shí)現(xiàn)鋼桁梁永久剛接，節(jié)省大橋建設(shè)關(guān)鍵工期。

(3)提出一套與鋼桁加勁梁架設(shè)新方法相匹配的輔助提升系統(tǒng)和縱向?qū)涌刂频仁┕ぽo助措施，解決起吊設(shè)備能力受限的問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)鋼桁加勁梁高精度拼裝。

(4)研究采用一種新的起吊設(shè)備和方法，通過(guò)主纜盡量利用現(xiàn)有設(shè)備完成鋼桁梁節(jié)段的卸船和蕩移就位，降低施工投入，解決懸索橋淺灘及跨線區(qū)加勁主梁架設(shè)施工安全風(fēng)險(xiǎn)高的難題。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 纜載吊機(jī)設(shè)備適用性改造技術(shù)

3.1.1 概述

采用纜載吊機(jī)進(jìn)行懸索橋加勁梁的安裝，在中國(guó)已有較多工程實(shí)例，技術(shù)也比較成熟。但對(duì)如何改造現(xiàn)有的纜載吊機(jī)，使之能應(yīng)用于新的橋梁，這方面的研究很少。纜載吊機(jī)改造中的很多關(guān)鍵技術(shù)，如加勁梁長(zhǎng)度變更、起升能力變更、吊具變更、行走機(jī)構(gòu)等，很多問(wèn)題值得研究。尤其是應(yīng)用于更大跨徑、更大重量加勁梁的安裝時(shí)，其起升能力及安全性，值得深入研究。

3.1.2 主要改造方案

纜載吊機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括主桁架梁、行走機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、吊具、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等。改造時(shí)需根據(jù)懸索橋主纜的大小、間距，以及鋼桁梁節(jié)段長(zhǎng)度、重量等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)原型纜載吊機(jī)的主桁架梁、行走機(jī)構(gòu)、吊具、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等進(jìn)行功能改造，以滿(mǎn)足加勁梁架設(shè)需求。

就該項(xiàng)目而言，纜載吊機(jī)改造方案如下：

(1)主桁架梁改造：作為吊機(jī)主要承載構(gòu)件，其強(qiáng)度及剛度應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)杭瑞洞庭湖大橋主纜間距，需將纜載吊機(jī)主桁架跨度由27 m變?yōu)?5.4 m，吊點(diǎn)間距由21 m改為30 m，跨度需增加8.4 m；同時(shí)對(duì)主桁架梁及兩端負(fù)重傳遞梁等部位進(jìn)行加強(qiáng)改造，提高其起重能力。

(2)行走機(jī)構(gòu)改造：行走機(jī)構(gòu)主要由行走架，導(dǎo)軌、支腿、液壓抱箍裝置、行走油缸、頂升油缸、抱箍油缸等組成。首先對(duì)纜載吊機(jī)的液壓抱箍進(jìn)行改造，以適應(yīng)主纜尺寸，同時(shí)增大液壓抱箍的支撐面積，并在支撐面設(shè)置合理厚度的橡膠板，以起到保護(hù)主纜的目的；通過(guò)增加液壓抱箍的數(shù)量和油缸推力，提高吊機(jī)行走工況和提升工況的抗下滑能力；優(yōu)化行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，改善受力情況，減小鋼構(gòu)件自重(圖3)。

(3)吊具改造：吊具的改造首先要增大其起吊能力，然后進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)，能在確保安全的情況下，避開(kāi)主纜。吊具主要由主梁、上拉座、十字鉸座、錨具拉座、調(diào)整油缸等組成。分配梁通過(guò)螺栓與主梁連接，使得分配梁可適應(yīng) 2.95、5.6、8.4、8.8 m節(jié)段梁吊裝。上拉座通過(guò)反鉤的形式與主梁連接，其一端頭設(shè)置有調(diào)整油缸，通過(guò)調(diào)整油缸的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)不同梁段的吊裝。分配梁上設(shè)置有多個(gè)繩槽，用于安裝吊裝無(wú)接頭繩圈，單個(gè)繩圈額定拉力為630 kN，長(zhǎng)度為 5.2 m，繩圈底部通過(guò)承重滑輪與鋼梁吊耳相連(圖4)。

圖3 纜載吊機(jī)行走機(jī)構(gòu)

圖4 纜載吊機(jī)吊具結(jié)構(gòu)

(4)動(dòng)力系統(tǒng)改造：該纜載吊機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)主要由一臺(tái)額定功率為280 kW的柴油發(fā)電機(jī)組組成。柴油發(fā)電機(jī)組為液壓泵站、控制系統(tǒng)及電力照明等提供動(dòng)力源。

(5)控制系統(tǒng)改造：通過(guò)改造，形成由1個(gè)主控臺(tái)、2個(gè)泵站啟動(dòng)箱、2臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制箱、若干傳感器、若干數(shù)據(jù)線組成的分部式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。設(shè)備的工作參數(shù)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線傳送到主控臺(tái)，主控臺(tái)根據(jù)各種傳感器采集到的位置信號(hào)、壓力信號(hào)，按照一定的控制程序和算法，決定油缸的動(dòng)作順序，完成多個(gè)油缸的協(xié)同工作，同時(shí)控制比例閥的開(kāi)口大小，驅(qū)動(dòng)油缸以規(guī)定的速度伸缸和縮缸，從而實(shí)現(xiàn)油缸的同步控制。

(6)液壓系統(tǒng)改造：該纜載吊機(jī)液壓系統(tǒng)分為主液壓系統(tǒng)和吊具液壓系統(tǒng)。主液壓系統(tǒng)的改造利用柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電，帶動(dòng)組合泵電機(jī)，提供三路獨(dú)立控制回路以及一套輔助回路；三路獨(dú)立控制回路分別供給行走連續(xù)提升油缸、牽引油缸、錨具油缸、支撐油缸以及液壓收線馬達(dá)；輔助循環(huán)回路用于對(duì)液壓系統(tǒng)的油溫、油液污染進(jìn)行控制。吊具液壓系統(tǒng)控制采用電磁換向閥+線控的方式進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)吊具的雙向平衡，保證動(dòng)作平穩(wěn)、安全可靠。

3.1.3 纜載吊機(jī)改造與新制綜合對(duì)比

相對(duì)于同等規(guī)模的懸索橋，一般需投入2套600 t纜載吊機(jī)方可滿(mǎn)足施工需求。2臺(tái)600 t新制纜載吊機(jī)需投入約900萬(wàn)元。

杭瑞洞庭湖大橋通過(guò)設(shè)備適用性改造技術(shù)研究，將原矮寨大橋的纜載吊機(jī)進(jìn)行改造，成功完成大橋加勁梁的架設(shè)，單臺(tái)纜載吊機(jī)投入的改造費(fèi)用約240萬(wàn)元，大大降低了施工成本。

3.2 “窗口剛接法”架設(shè)技術(shù)

3.2.1 概述

懸索橋的加勁梁架設(shè)主要是利用主纜作為加勁梁架設(shè)的支承結(jié)構(gòu)和工作平臺(tái)，由于主纜是柔性的，施工過(guò)程中主纜的非線性非常明顯，其幾何形狀隨著梁段的架設(shè)而不斷改變。當(dāng)所架梁段不多時(shí)，梁段的上弦或上翼緣板相互擠壓，而梁段的下弦或下翼緣板互相分離而出現(xiàn)“張口”，若過(guò)早使下弦或下翼緣板閉合，則梁段結(jié)構(gòu)或連接就有可能因強(qiáng)度不夠而破壞，因此懸索橋加勁梁的架設(shè)過(guò)程與梁段的連接方式有著密切的關(guān)系。

目前懸索橋鋼桁加勁梁的常規(guī)施工方法根據(jù)安裝時(shí)梁段間連接方式的不同分為3種：全鉸法、剛接法和剛鉸結(jié)合法。鉸接法通過(guò)配重方式實(shí)現(xiàn)梁段間無(wú)應(yīng)力鉸固體系轉(zhuǎn)換，配重的可操作性、經(jīng)濟(jì)性、工期壓力都有極大的難度。在鋼桁梁吊裝過(guò)程中，主纜變形量大，變形情況復(fù)雜，采用剛接法施工可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桿件的極限承載力，并需要配置前端吊索張拉設(shè)備，施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。剛鉸結(jié)合法需要提前設(shè)計(jì)、制作大型臨時(shí)鉸，梁段吊裝合龍后還需要進(jìn)行壓重等處理臨時(shí)鉸的鉸固轉(zhuǎn)換。因此，常規(guī)的鋼桁梁連接工法均存在一定的使用限制。

3.2.2 基本原理

“窗口剛接法”是一種利用鋼桁加勁梁吊裝階段和吊裝后階段必然出現(xiàn)的無(wú)應(yīng)力剛接窗口實(shí)現(xiàn)梁段剛接與吊裝同步完成的全新方法(圖5)。該方法利用的無(wú)應(yīng)力剛接窗口可分為兩階段：第一階段窗口出現(xiàn)在梁段起吊安裝階段，即部分梁段可直接實(shí)現(xiàn)剛接安裝，該窗口由吊機(jī)自身吊裝能力及構(gòu)件承受變形能力控制；第二階段窗口出現(xiàn)在鉸固轉(zhuǎn)換階段，即部分梁段通過(guò)鉸接安裝，后期擇機(jī)剛接，該窗口由主纜線形變化控制。

3.2.3 計(jì)算研究

窗口剛接法的鉸接口設(shè)計(jì)需要對(duì)加勁梁架設(shè)階段進(jìn)行分析，以杭瑞洞庭湖大橋?yàn)槔?，采用西南交大開(kāi)發(fā)的橋梁結(jié)構(gòu)非線性計(jì)算軟件BNLAS對(duì)鉸接口的設(shè)置及鉸固轉(zhuǎn)換方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)，同時(shí)輔以Ansys和Midas加以驗(yàn)算。計(jì)算荷載考慮跨纜吊機(jī)自重荷載與起吊荷載。

圖5 “窗口剛接法”實(shí)現(xiàn)原理示意圖

對(duì)所有設(shè)置的臨時(shí)鉸接口施工中的變化規(guī)律進(jìn)行分析，根據(jù)每個(gè)鉸接口在架設(shè)階段出現(xiàn)的無(wú)應(yīng)力拼裝機(jī)會(huì)，綜合架梁施工的全過(guò)程分析選擇最佳轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)鉸接口的無(wú)應(yīng)力鉸固轉(zhuǎn)換。

3.2.4 方案實(shí)施

(1)多節(jié)段剛接單元及鉸接口形成

通過(guò)計(jì)算對(duì)鉸接口數(shù)量和位置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，即第一階段剛接窗口的設(shè)計(jì)。該階段以吊機(jī)起吊荷載與結(jié)構(gòu)受力為控制目標(biāo)，通過(guò)有限元模型計(jì)算梁段起吊到位與已安裝梁段進(jìn)行剛接后，是否可以通過(guò)纜載吊機(jī)及輔助設(shè)備提升力抬升，實(shí)現(xiàn)與吊索的永久連接，并驗(yàn)算該工況吊索、弦桿、吊耳、橋面板等應(yīng)力是否超限。一旦某位置出現(xiàn)提升力無(wú)法實(shí)現(xiàn)吊索連接或者構(gòu)件應(yīng)力過(guò)大情況，則在該梁段位置設(shè)臨時(shí)鉸(圖6)。

(2)施工過(guò)程中窗口的鉸固轉(zhuǎn)換

對(duì)于鉸固轉(zhuǎn)換方案的合理規(guī)劃，即第二階段剛接窗口的設(shè)計(jì)，以鉸接口間距在施工過(guò)程中的變化規(guī)律為分析依據(jù)。通過(guò)有限元模型計(jì)算架設(shè)階段每個(gè)鉸接口的開(kāi)口量變化趨勢(shì)(圖7)，根據(jù)吊裝過(guò)程中的主纜和加勁梁線形變化規(guī)律，預(yù)測(cè)其無(wú)應(yīng)力拼裝時(shí)機(jī)，綜合架梁施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)內(nèi)力情況分析選擇最佳轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)鉸接口的無(wú)應(yīng)力鉸固轉(zhuǎn)換。

圖6 多節(jié)段剛接單元提升示意圖

圖7 鉸接口開(kāi)口量變化趨勢(shì)圖(B29～B28為例)

(3)大鉸鉸固轉(zhuǎn)換方案

綜合加勁梁等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)、加勁梁起吊設(shè)備起吊能力和吊索的內(nèi)力等因素后，通過(guò)方案優(yōu)化，杭瑞洞庭湖大橋全橋設(shè)置了53組臨時(shí)鉸，其中51組臨時(shí)鉸在加勁梁段架設(shè)過(guò)程中完成鉸固轉(zhuǎn)換，加勁梁全部架設(shè)完成時(shí)，位于兩側(cè)索塔位置的2組大鉸無(wú)法自動(dòng)閉合，需通過(guò)后期壓重來(lái)實(shí)現(xiàn)鉸固轉(zhuǎn)換。

在全橋合龍之后進(jìn)行壓重計(jì)算，對(duì)壓載重量和位置進(jìn)行計(jì)算，使鉸接口下弦桿開(kāi)口量滿(mǎn)足剛接條件。

3.2.5 臨時(shí)鉸設(shè)置

施工方案研究中提出“沖釘定位，螺栓抗剪”的原則，采用臨時(shí)沖釘與普通螺栓群的組合作為臨時(shí)鉸(圖8)，利用螺栓與孔壁的間隙及上弦桿的彈性變形使梁段間實(shí)現(xiàn)一定程度的轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖8 臨時(shí)鉸設(shè)置圖

為了提高上弦桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效率，避免相鄰梁段橋面板互相頂緊的現(xiàn)象發(fā)生，滿(mǎn)足普通螺栓對(duì)上弦桿軸力、剪力的傳遞，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，將沖釘、螺栓群中上偏心布置于弦桿節(jié)點(diǎn)板。由于螺栓群與孔壁的間隙有限，上弦桿彈性變形量同樣需要加以限制，因此，在進(jìn)行臨時(shí)鉸位置與數(shù)量的設(shè)置時(shí)，也需要充分考慮梁段間的轉(zhuǎn)動(dòng)需求，控制每個(gè)鉸接口的下弦桿開(kāi)口量在吊梁過(guò)程中處于一定范圍內(nèi)，以保證施工安全。

3.2.6 方案綜合對(duì)比

以杭瑞洞庭湖大橋鋼桁梁架設(shè)施工為例，全橋共115個(gè)節(jié)段。采用“窗口剛接法”進(jìn)行鋼桁梁架設(shè)，節(jié)省了采用常規(guī)施工方法后期需進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換所占用的施工關(guān)鍵工期，全橋鋼桁梁架設(shè)僅耗時(shí)4個(gè)月，與同類(lèi)型橋相比，工期縮短2～3個(gè)月；同時(shí)大幅減少了后期鉸固轉(zhuǎn)換的配重成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.3 加勁梁安裝過(guò)程輔助控制技術(shù)

3.3.1 概述

“多窗口剛接法”實(shí)施的第一個(gè)階段需將起吊梁段與已安裝梁段在起吊過(guò)程中剛接，并盡可能多地剛接桁梁，形成多節(jié)段提升單元，以減少鉸的設(shè)置。多節(jié)段剛接單元完成后，利用纜載吊機(jī)提升與吊索連接進(jìn)行受力轉(zhuǎn)換。該階段多節(jié)段剛接單元的提升對(duì)纜載吊機(jī)的起吊能力要求較高，如通過(guò)增加纜載吊機(jī)的額定荷載來(lái)解決，將需對(duì)纜載吊機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行重新論證，且纜載吊機(jī)的整個(gè)設(shè)備自重將大幅增加，造成施工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)加大。因此提出并采用一套“臨時(shí)輔助提升系統(tǒng)”配合纜載吊機(jī)進(jìn)行多節(jié)段單元提升，以解決纜載吊機(jī)起吊能力受限的問(wèn)題，使多節(jié)段剛接得以實(shí)現(xiàn)。

由于鋼桁梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及節(jié)段劃分特點(diǎn)，吊裝梁段需嵌入已吊裝梁段弦桿之間完成拼接，施工過(guò)程必須精確調(diào)整吊裝梁段的平面位置，以確保梁段順利對(duì)接。施工中，創(chuàng)造性地采用“縱向?qū)蛯?dǎo)向裝置”解決梁段高精度拼裝的難題。

3.3.2 臨時(shí)輔助提升措施

在多節(jié)段單元梁段提升時(shí)，在纜載吊機(jī)起吊能力一定的條件下，為解決提升力不足的問(wèn)題，實(shí)施時(shí)在主纜上設(shè)置臨時(shí)輔助提升系統(tǒng)(圖9)，即利用塔頂10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)50 t滑車(chē)組走絲以補(bǔ)償纜載吊機(jī)起吊能力，滑車(chē)組的下滑輪與加勁梁上的備用吊索孔相連，利用臨時(shí)輔助提升系統(tǒng)配合纜載吊機(jī)同步提升，完成節(jié)段單元的提升并與吊索連接。

3.3.3 加勁梁節(jié)段高精度對(duì)接措施

為解決鋼桁梁就位難的問(wèn)題，在吊裝的加勁梁橋面板懸臂段進(jìn)入已吊裝梁段上弦桿之前，通過(guò)在吊裝梁段和已吊裝梁段橋面設(shè)置交叉形的手拉葫蘆和鋼絲繩，對(duì)吊裝梁段進(jìn)行平面位置的精確調(diào)整，并防止梁段間的碰撞；同時(shí)在待吊裝梁段的上弦桿上設(shè)置導(dǎo)向座，在就位過(guò)程中對(duì)待吊梁段進(jìn)行導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)大型結(jié)構(gòu)吊裝的精細(xì)就位。

圖9 輔助提升系統(tǒng)

為確保梁段吊裝安全，并便于施工操作，一般在吊裝梁段和已吊梁段之間預(yù)留50～100 cm的縱向吊裝空間，在吊裝梁段提升至指定高度后，對(duì)梁段縱向牽引，進(jìn)行拼裝位置的精調(diào)，完成梁段間的對(duì)接和拼裝。

梁段對(duì)接采用千斤頂+精軋螺紋鋼筋組成的對(duì)拉裝置，通過(guò)加勁梁左、右幅的兩套對(duì)拉裝置的同步牽引，平穩(wěn)完成梁段對(duì)接。

3.4 非通航區(qū)加勁梁架設(shè)技術(shù)

3.4.1 概述

常規(guī)的施工方法一般利用纜載吊機(jī)將非通航區(qū)的加勁梁節(jié)段垂直起吊并完成蕩移就位。該方法需增加纜載吊機(jī)的投入，施工成本高，且纜載吊機(jī)通常采用連續(xù)式千斤頂配備鋼絞線作為提升裝置，在加勁梁節(jié)段水平牽引蕩移的過(guò)程中，由于起吊發(fā)生較大的偏角，易造成鋼絞線受力不均；同時(shí)纜載吊機(jī)的偏轉(zhuǎn)也將引起較大的安全隱患。

結(jié)合杭瑞洞庭湖大橋鋼桁加勁梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及施工環(huán)境條件，發(fā)明一種新的起吊設(shè)備和方法，利用臨時(shí)索夾和繩索系統(tǒng)等組成的“臨時(shí)起吊系統(tǒng)”將數(shù)百?lài)嵙憾问幍踔翖蛏?，以解決懸索橋淺灘及跨線區(qū)加勁主梁架設(shè)問(wèn)題。

3.4.2 技術(shù)原理

采用一套由25 t卷?yè)P(yáng)機(jī)及鋼絲繩、轉(zhuǎn)向輪、臨時(shí)索夾、300 t滑車(chē)組、臨時(shí)吊索等組成的起吊系統(tǒng)將加勁梁節(jié)段垂直起吊至一定高度，然后利用設(shè)置于岸側(cè)地面的由2臺(tái)10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑車(chē)組組成的水平蕩移牽引系統(tǒng)將加勁梁節(jié)段水平牽引，完成蕩移就位(圖10)。

3.4.3 方案實(shí)施

(1)臨時(shí)起吊系統(tǒng)設(shè)計(jì)及安裝

根據(jù)加勁梁節(jié)段的設(shè)計(jì)重量，起吊動(dòng)力設(shè)備選擇

圖10 臨時(shí)起吊系統(tǒng)工藝原理示意圖

JKT25變頻調(diào)速卷?yè)P(yáng)機(jī)為主牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)。

牽引鋼絲繩采用φ36 mm直徑的1 870 MPa級(jí)鋼絲繩，由卷?yè)P(yáng)機(jī)發(fā)出，經(jīng)塔頂門(mén)架上的轉(zhuǎn)向輪、主纜處的轉(zhuǎn)向輪，進(jìn)入臨時(shí)索夾上懸掛的滑車(chē)組。

單側(cè)2個(gè)轉(zhuǎn)向輪設(shè)置在塔頂門(mén)架頂?shù)那昂蠖藱M梁上，為防止?fàn)恳摻z繩與主纜相互干涉，轉(zhuǎn)向輪位置設(shè)置在距主纜中心位置向塔外橫向偏1 m處。

起吊位置設(shè)置臨時(shí)索夾，其設(shè)計(jì)同永久索夾，安裝及張拉均按照永久索夾的施工方法進(jìn)行，以確保施工安全、可靠。

根據(jù)設(shè)計(jì)梁重，采用300 t滑車(chē)組，鋼絲繩走絲12道。滑輪組與臨時(shí)索夾之間采用銷(xiāo)接，臨時(shí)吊索連接滑車(chē)組的下滑車(chē)和加勁梁吊耳。臨時(shí)吊索參照永久吊索制造。

蕩移牽引系統(tǒng)由10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)、50 t滑車(chē)組配φ22 mm鋼絲繩組成，鋼絲繩走6絲；滑車(chē)組前端設(shè)置單根φ54 mm鋼絲繩與臨時(shí)起吊系統(tǒng)的300 t滑車(chē)組的下滑車(chē)相連。

(2)加勁梁垂直起吊卸船

在淺灘及跨線段的非通航區(qū)設(shè)置運(yùn)梁棧橋，運(yùn)梁棧橋卸船碼頭位于主航道一側(cè)，以保證施工期運(yùn)梁船正常?？俊?/p>

在運(yùn)梁船拋錨定位后，通過(guò)25 t卷?yè)P(yáng)機(jī)下放下滑車(chē)及臨時(shí)吊索，將臨時(shí)吊索與加勁梁上的吊耳進(jìn)行連接，然后開(kāi)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)垂直提升加勁梁節(jié)段至梁底超出運(yùn)梁棧橋上的移梁支座頂面。

(3)加勁梁節(jié)段水平蕩移上棧橋

預(yù)先在臨時(shí)起吊系統(tǒng)300 t滑車(chē)組的下滑車(chē)和水平蕩移牽引系統(tǒng)50 t滑車(chē)組的動(dòng)滑車(chē)之間設(shè)置蕩移牽引的φ54 mm直徑鋼絲繩。在加勁梁節(jié)段垂直起吊至指定高度后，開(kāi)動(dòng)布置于岸側(cè)地面的10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，將加勁梁節(jié)段水平牽引至移梁支座上方，然后利用25 t卷?yè)P(yáng)機(jī)緩緩下放加勁梁節(jié)段，將加勁梁節(jié)段落位于移梁支座上。

3.4.4 方案綜合對(duì)比

采用常規(guī)的纜載吊機(jī)卸船施工方法需投入600 t纜載吊機(jī)1臺(tái)，約450萬(wàn)元。采用臨時(shí)起吊系統(tǒng)施工，25 t卷?yè)P(yáng)機(jī)及鋼絲繩、轉(zhuǎn)向輪等均為現(xiàn)有使用中的設(shè)備，可不計(jì)入直接成本；投入的設(shè)備直接成本為臨時(shí)索夾2個(gè)、300 t滑車(chē)組2套、臨時(shí)吊索2套；通過(guò)分析，合計(jì)節(jié)約直接成本399萬(wàn)元。

同時(shí)，纜載吊機(jī)采用柴油發(fā)電機(jī)組作為動(dòng)力設(shè)備，能耗高，而臨時(shí)起吊系統(tǒng)采用用電設(shè)備的卷?yè)P(yáng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)，節(jié)能環(huán)保。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)纜載吊機(jī)設(shè)備適用性改造設(shè)計(jì)，不僅節(jié)約工程造價(jià)、實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，更為纜載吊機(jī)的設(shè)備發(fā)展提供具有可靠?jī)r(jià)值的設(shè)計(jì)、科研和施工技術(shù)，可加速設(shè)備技術(shù)革新。

多節(jié)段窗口剛接法在杭瑞洞庭湖大橋鋼桁加勁梁架設(shè)施工中得到了成功運(yùn)用，有效提高了施工作業(yè)效率，大大降低了時(shí)間、配重、人力、設(shè)備等各類(lèi)型成本，同時(shí)形成的輔助提升和拼裝措施確保了拼裝精度，解決了纜載吊機(jī)起吊能力受限的問(wèn)題，使多節(jié)段剛接得以實(shí)現(xiàn)，形成的整套技術(shù)可為今后鋼桁加勁梁架設(shè)施工控制提供新的方案。

結(jié)合施工環(huán)境條件，發(fā)明了一套臨時(shí)起吊、蕩移系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了非通航區(qū)加勁梁的順利吊裝，既節(jié)省了設(shè)備、材料、人工，又實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)、安全環(huán)保，保障了施工安全及進(jìn)度。