王亞美，徐 宏，鄒 超

(1.中鐵一局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054； 2.中鐵一局第四工程有限公司，陜西 咸陽 712000)

1 概述

寶雞陽平渭河大橋位于虢潘大橋以東5 km，橋梁起點接西寶南線路基工程，上跨南河堤路、渭河、北河堤路及連霍高速，終接陽平物流大道。大橋主橋為雙塔雙索面鋼結(jié)構(gòu)斜拉橋，橋跨布置為(102+208+102)m。主塔為門式結(jié)構(gòu)，高96.5 m，由下塔墩和上塔柱組成，其中下塔墩高21.5 m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；上塔柱高75.0 m，為格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)。單塔柱由4個鋼箱柱組成，鋼柱間采用橫、斜撐連接，縱橫向相鄰鋼柱中心距分別為6.5 m和5.8 m，鋼柱橫截面尺寸為1.8 m×2.0 m。塔頂橫梁為拱形鋼桁架結(jié)構(gòu)，兩片桁架中心距與塔柱對應(yīng)，端部與塔柱焊接。橫梁跨中高11.25 m，端部高25.65 m，節(jié)間長度4.25 m，節(jié)間高度4.3 m。桁架平聯(lián)采用0.7 m×0.7 m×16 mm矩形截面桿件連接。主塔三維模型見圖1，主塔橫梁三維模型見圖2。

本工程塔頂拱形橫梁距地面高度96.0 m，橋位處高空中常年風(fēng)力較大，多為5級～6級，有時可達(dá)到10級～11級，如果采用支架法施工，支架搭設(shè)難度大，需要投入大量人工、材料，且長時間高空拼裝焊接，施工安全風(fēng)險高，施工質(zhì)量難以保證。為減少拱形鋼桁架橫梁空中安裝時間及焊接次數(shù)，采用整體提升安裝施工。塔頂橫梁總的提升質(zhì)量303 t(含提升輔助設(shè)施)，外形尺寸29 m×25.65 m×7.5 m，為大體積半圓拱形鋼桁架結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)新穎，在同類型橋塔橫梁整體提升工程中較為少見。拱形鋼橫梁由兩片半圓拱形鋼桁架組成，四個拱腳段在提升中會與鋼塔柱摩擦，若采用后期安裝，拱片線形難以保證。兩片鋼桁架同時整體提升，合理的吊點位置選擇、各吊點提升過程中同步控制難度大。塔頂橫梁整體提升至設(shè)計高度后，需整體向河道外小角度傾斜，以滿足塔頂向主跨外側(cè)預(yù)偏80 mm的設(shè)計要求，其位置的準(zhǔn)確調(diào)整難度大。

2 總體施工方案

橫梁采用橋面設(shè)置胎架進(jìn)行低位拼裝，利用塔柱頂加設(shè)牛腿作為支撐體系的整體提升方案(見圖3)。為減少橫梁與塔柱之間的摩擦，按高度方向?qū)M梁分為兩部分，上部結(jié)構(gòu)左右側(cè)各設(shè)置嵌補(bǔ)段，在梁面設(shè)置胎架進(jìn)行原位拼裝，下部拱腳段在主塔北側(cè)設(shè)置胎架進(jìn)行預(yù)拼。待上部結(jié)構(gòu)拼裝完成后利用提升千斤頂將上部結(jié)構(gòu)提升至距梁面4.5 m高處，拆除支架，將下部拱腳段平移至上部結(jié)構(gòu)對應(yīng)位置正下方，利用手拉葫蘆將下部拱腳段提升至與上部結(jié)構(gòu)連接處，用銷子連接。提升至設(shè)計高度進(jìn)行精準(zhǔn)對位后，采用精軋螺紋鋼將橫梁與上牛腿固定，之后利用手拉葫蘆將下部結(jié)構(gòu)提拉與塔壁緊貼，進(jìn)行焊接。在下部焊接完成后，拆除提升設(shè)備，由下至上依次焊接上部結(jié)構(gòu)嵌補(bǔ)段。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 橫梁分塊及胎架上拼裝

根據(jù)設(shè)計圖紙統(tǒng)計，單個主塔鋼橫梁由21種桿件組成，共重286.4 t，為保證橫梁順利精確的提升至設(shè)計位置，需在橫梁兩側(cè)設(shè)置嵌補(bǔ)段，嵌補(bǔ)段的位置以及大小見圖4，橫梁提升點示意圖見圖5。

塔頂橫梁組拼時，為了減小高空作業(yè)和豎向交叉作業(yè)的施工風(fēng)險、提高拼裝精度，根據(jù)鋼桁架的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合塔吊的吊裝能力，將橫梁散件在地面胎架預(yù)拼為較大的單元塊，然后，在梁面橫梁下部原位設(shè)置總拼胎架，胎架上進(jìn)行單元塊整體組裝。單個塔頂橫梁每片桁架具體分塊位置見圖6。圖6中桿件不包括嵌補(bǔ)段[1]。

名稱橫梁分塊示意圖數(shù)量/件單件重量/t橫梁上部結(jié)構(gòu)212.510 6226.874 2228.229 2228.787 2橫梁下部結(jié)構(gòu)48.741 6

3.2 吊點選擇

本工程塔頂橫梁為鋼桁架結(jié)構(gòu)形式，兩桁架片之間間距較大(7.2 m)，采用兩點起吊時，其平面外穩(wěn)定性控制較為困難，同時考慮到兩側(cè)鋼塔柱頂提升支撐點的平面布置，本次提升采用四吊點的提升方式。吊點的布置原則：保證結(jié)構(gòu)良好的受力性能和結(jié)構(gòu)完整性(吊點合力重心與結(jié)構(gòu)物重心重合)；便于提升前后的結(jié)構(gòu)施工。根據(jù)上述吊點的布置原則，通過BIM建模，尋找重心平衡位置，最終確定位置見圖5。在橫梁整體組拼完成后，加固吊點位置結(jié)構(gòu)，在靠近同一塔柱的兩吊點之間安裝一根橫向支撐桿，支撐桿采用雙[40b焊接而成，從而形成一整體框架結(jié)構(gòu)，提升時四臺提升千斤頂分別布置于兩片鋼桁架四個吊點，由于空間形成框架，不會出現(xiàn)平面外失穩(wěn)的情況。

3.3 提升牛腿設(shè)計

塔頂橫梁的提升牛腿分為固定于鋼塔柱頂部的上牛腿和固定于被提升橫梁的下牛腿，牛腿結(jié)構(gòu)形式的確定綜合考慮了支撐塔柱的截面形式、被提升物的結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、現(xiàn)場施工操作空間等問題，同時參考了類似提升工程的施工經(jīng)驗。因提升施工中牛腿為關(guān)鍵的受力構(gòu)件，承擔(dān)荷載大，且荷載作用位置較集中，要求其具有較高的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。本工程中牛腿結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q420低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，其具有強(qiáng)度高、抗疲勞性能好、高韌性、良好的焊接性能。上牛腿由2 Ⅰ 70組成，兩工字鋼內(nèi)側(cè)焊接通長12 mm厚加勁板，牛腿長3 963 mm,寬940 mm，截面高700 mm。上牛腿頂部焊接提升千斤頂安裝及施工防護(hù)架。具體結(jié)構(gòu)形式見圖7。提升上牛腿安裝于主塔格構(gòu)柱靠橫梁側(cè)塔柱頂部，為了保證上牛腿的側(cè)向穩(wěn)定性，防止提升過程中產(chǎn)生較大側(cè)向位移，將大、小里層側(cè)上牛腿采用雙拼Ⅰ40b連接成整體。Ⅰ40b與牛腿采用雙面角焊縫連接，焊腳尺寸不小于10 mm。下牛腿為三角形結(jié)構(gòu)，采用加勁板焊接而成，具體結(jié)構(gòu)形式見圖8。三角形加勁板長直角邊與橫梁吊點位置焊接。

3.4 提升系統(tǒng)設(shè)計

塔頂橫梁提升設(shè)備采用LSD型鋼絞線式液壓提升設(shè)備。LSD型鋼絞線式液壓提升設(shè)備包含提升千斤頂、動力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三大部分。每套連續(xù)提升系統(tǒng)安全提升能力300 t(安全系數(shù)3.9)，平均提升速度大于20 m/h,退索速度2 m/h。控制系統(tǒng)配置鋼絞線應(yīng)力、應(yīng)變傳感器及電子開關(guān)，隨時了解鋼絞線應(yīng)力及變形。液壓千斤頂及泵站的液壓回路上設(shè)置了液控單向閥和平衡閥，在遇到突然停電等突發(fā)事件即可對油路進(jìn)行閉鎖，使提升重物安全懸掛在所處位置。每個起吊點采用15φ15.2 mm，抗拉強(qiáng)度為1 860 N/mm2高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線提升。根據(jù)GB 51162—2016重型結(jié)構(gòu)和設(shè)備整體提升技術(shù)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，鋼絞線的安全系數(shù)宜不小于2倍。鋼絞線的承載力 (15根×26 t/根)/(303 t/4)=5.149>2，滿足要求。提升系統(tǒng)布置圖如圖9所示。

3.5 提升過程中鋼橫梁縱向限位

橫梁提升過程中，在縱橋向風(fēng)荷載作用下，會產(chǎn)生縱向水平位移，提升高度越高，水平位移越大，到一定程度會給提升系統(tǒng)帶來安全風(fēng)險。若采用常規(guī)風(fēng)纜形式來控制，由于橫梁動態(tài)提升，風(fēng)纜與垂直方向夾角會不斷加大，給提升帶來逐漸加大的阻力，不利于橫梁順利提升。在綜合考慮施工的便捷性、構(gòu)造的簡易性、塔吊附墻的位置、提升施工的最小空間要求等因素，結(jié)合被提升橫梁的空間位置，決定在橫梁同側(cè)兩吊點下牛腿之間的連接雙拼Ⅰ40b腹板上，靠近左右兩塔柱壁位置，焊接兩根雙[30a，作為縱向位移限位擋塊，上貼30 mm厚橡膠墊，具體結(jié)構(gòu)見圖10。

3.6 橫梁下部結(jié)構(gòu)安裝

第一次正式提升4.5 m高度后，千斤頂上、下錨具鎖定，進(jìn)入懸停階段。采用塔吊與倒鏈配合的方式，將橫梁下部結(jié)構(gòu)移動至懸停位置的橫梁上部結(jié)構(gòu)正下方，并采用銷軸連接牢固。橫梁下部結(jié)構(gòu)共分四塊等大小的單元，安裝時需對稱安裝，保證橫梁處于平衡狀態(tài)[2]。

3.7 整體提升就位

塔頂橫梁提升就位后，采用精軋螺紋鋼將橫梁與上牛腿固定，利用倒鏈將橫梁下部結(jié)構(gòu)安裝至設(shè)計位置，采用水平千斤頂配合提升千斤頂，對塔頂橫梁的位置進(jìn)行精確調(diào)整，滿足要求后，將橫梁下部結(jié)構(gòu)和鋼塔柱側(cè)壁采用馬板臨時固定，并及時進(jìn)行焊接。下部結(jié)構(gòu)焊接完成并檢測合格后，拆除提升設(shè)備，自下向上安裝橫梁剩余嵌補(bǔ)段[3]。

4 結(jié)語

陽平渭河大橋主橋拱形塔頂 鋼桁架橫梁采用地面胎架總拼，整體提升了安裝，減少了高空桿件拼裝焊接作業(yè)，保證了橫梁拱形線形及焊接質(zhì)量，加快了主塔的施工進(jìn)度，為全橋的順利通車奠定了良好基礎(chǔ)。該橋拱形鋼桁架橫梁的整體提升了安裝技術(shù)，操作簡單，施工方便，為類似工程施工提供有益的借鑒[4]。