摘要 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，懸索橋的應(yīng)用越來越多，為了解決在環(huán)境受限情況下懸索橋塔根部梁段的安裝問題，文章以南京仙新路過江通道為依托開展了相關(guān)研究。提出了一種蕩移輔助吊裝施工方法，利用蕩移支架配合纜索吊機(jī)解決梁段存放位置的轉(zhuǎn)移。設(shè)計(jì)了蕩移支架結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了受力分析，滿足了蕩移施工的要求，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明這種輔助施工方法能夠便捷地完成塔區(qū)鋼箱梁的安裝，是一種有效的施工方法。

關(guān)鍵詞 懸索橋；鋼箱梁；起吊安裝；蕩移施工

中圖分類號(hào) U448.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）04-0064-04

0 引言

隨著技術(shù)進(jìn)步，橋梁的跨徑不斷突破，大跨徑及超大跨徑橋梁在跨江跨河工程中得到了充分的發(fā)展。目前在建的張靖皋長(zhǎng)江大橋南航道橋跨徑已經(jīng)達(dá)到2 300 m^[1]。

對(duì)于跨徑懸索橋梁的相關(guān)研究較多，主要集中在懸索橋的結(jié)構(gòu)體系、靜力性能及其抗震性能、抗風(fēng)性能等方面的研究^[2-5]。也有對(duì)其極限承載能力、極限跨徑方面的研究。對(duì)懸索橋的施工技術(shù)研究也有一定的開展，如基坑、沉井等下部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，主纜安裝及線形控制技術(shù)研究，以及纜索吊裝施工技術(shù)等^[6-7]。這些研究主要針對(duì)懸索橋下部結(jié)構(gòu)，主纜、主梁安裝施工技術(shù)，總體上形成了較為成熟的大跨徑懸索橋施工技術(shù)。

但對(duì)于特定施工環(huán)境下施工細(xì)節(jié)技術(shù)與橋梁工程的特點(diǎn)和施工環(huán)境，需要根據(jù)具體的情況和條件提出相應(yīng)的解決方案。

為了解決在索塔根部位置不具備浮吊和存梁條件下，懸索橋根部鋼箱梁安裝的技術(shù)難題，該文以仙新路跨徑通道主橋?yàn)橐劳?，?duì)塔區(qū)鋼梁安裝技術(shù)進(jìn)行了研究，形成一種蕩移輔助吊裝施工技術(shù)。

1 項(xiàng)目概況

仙新路過江通道距上游南京長(zhǎng)江二橋約5.9 km，距下游南京四橋約4.3 km。南起自G312以北科創(chuàng)路與仙新路交叉處，跨越長(zhǎng)江后接入S501，項(xiàng)目全長(zhǎng)13.17 km，其中：主線橋梁長(zhǎng)約11.81 km、占比達(dá)89.67%。主線按城市快速路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，采用雙向六車道，設(shè)計(jì)車速80 km/h。跨江大橋主橋采用主跨1 760 m的單跨門型塔整體加勁梁懸索橋，主橋跨度布置采用（580+1 760+580）m，矢跨比1/9，如圖1所示。

主橋加勁梁采用單跨懸吊形式，加勁梁理論總長(zhǎng)1 757.4 m。主橋平面上直線布置，縱斷面關(guān)于主跨中心線對(duì)稱設(shè)置2.5%雙向人字縱坡，圓曲線半徑32 000 m，除離主塔中心線約80 m長(zhǎng)范圍內(nèi)加勁梁位于2.5%的直線縱坡上，其余加勁梁均位于圓曲線內(nèi)。

加勁梁采用整體加勁梁方案，加勁梁標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖2所示，梁高4 m，梁寬31.5 m，主要由縱向腹板之間的加勁梁主體結(jié)構(gòu)及兩側(cè)風(fēng)嘴、檢修道組成，材質(zhì)采用Q345qD。加勁梁吊索橫向布置間距為27.7 m，縱向標(biāo)準(zhǔn)間距為18 m。吊索通過銷軸與加勁梁腹板耳板進(jìn)行連接，吊索連接區(qū)域腹板進(jìn)行局部加厚，吊索耳板與邊側(cè)縱腹板焊為一體。

2 蕩移安裝施工方法

2.1 鋼梁安裝技術(shù)問題

該項(xiàng)目位于南京市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，周邊市政道路路網(wǎng)發(fā)達(dá)，南側(cè)毗鄰棲霞大道，北側(cè)毗鄰疏港大道等社會(huì)道路，交通便捷，道路情況良好，目前已修筑施工便道貫通至南北主塔施工平臺(tái)。

南北兩側(cè)均已布置碼頭平臺(tái)與棧橋，棧橋已連通社會(huì)道路與場(chǎng)內(nèi)便道，新型材料可通過水上運(yùn)輸從現(xiàn)場(chǎng)碼頭平臺(tái)上運(yùn)輸至施工區(qū)域。加勁梁施工時(shí)在南北兩側(cè)設(shè)置滑移（存梁）支架，淺（無）水區(qū)梁段運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后采用起重船吊裝至支架后滑移到位。

加勁梁施工時(shí)利用南北兩側(cè)后場(chǎng)混凝土拌和站與鋼結(jié)構(gòu)加工場(chǎng)，進(jìn)行混凝土拌和與支架鋼結(jié)構(gòu)加工，在索塔區(qū)域布置材料堆放區(qū)，用于纜載吊機(jī)構(gòu)件臨時(shí)存放。以北側(cè)為例，在存梁支架搭設(shè)時(shí)支架無法搭設(shè)到SG`-1、SG`-2、SG`-3對(duì)應(yīng)的位置，現(xiàn)場(chǎng)位置關(guān)系如圖3所示。如何將SG`-1、SG`-2、SG`-3移動(dòng)到其對(duì)應(yīng)位置，以滿足拉索吊機(jī)的起吊安裝的要求是該橋塔根區(qū)域鋼梁安裝的關(guān)鍵問題。

2.2 蕩移安裝施工方案設(shè)計(jì)

為了解決橋塔根部加勁梁的吊裝問題，該次吊裝施工提出了一種蕩移輔助吊裝施工方案。以北岸測(cè)為例，先進(jìn)行南岸SG`-5梁段吊裝，然后進(jìn)行塔區(qū)SG`-1梁段蕩移至塔下進(jìn)行安裝，再以此完成SG`-2、SG`-3梁段加勁梁的蕩移與安裝，如圖4所示，最后進(jìn)行SG`-4合龍段加勁梁吊裝。

在蕩移過程中，纜索吊機(jī)對(duì)梁段進(jìn)行起吊，在吊具上增設(shè)水平拉板，作為水平牽引的連接裝置。同時(shí)在大橋承臺(tái)上設(shè)置蕩移拉索錨固支架，在支架上設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)，通過卷揚(yáng)機(jī)拉動(dòng)鋼梁產(chǎn)生水平位置，至既定位置后緩慢下放鋼梁，完成鋼梁蕩移，滿足吊裝要求。

3 蕩移支架設(shè)計(jì)

3.1 蕩移支架設(shè)計(jì)

蕩移支架采用型鋼焊接加工成型，支架底座均采用雙拼HN600型鋼加工而成，在門型立柱靠近受拉一側(cè)設(shè)置三角形撐桿，撐桿型號(hào)為雙拼HN600。支架頂部設(shè)置HN600縱梁，橫向采用雙拼[28號(hào)槽鋼連接，在型鋼立柱之間設(shè)置雙拼[28號(hào)槽鋼連接。以北岸側(cè)為例，蕩移支架的構(gòu)造如圖5所示。

3.2 蕩移支架施工計(jì)算

為了保證蕩移施工過程中支架的安全可靠，利用有限元模型對(duì)蕩移支架的受力狀態(tài)進(jìn)行了分析，該次支架結(jié)構(gòu)受力分析采用商業(yè)軟件Midas Civil進(jìn)行，計(jì)算模型各桿件的尺寸均按照實(shí)際尺寸進(jìn)行模擬。

在蕩移施工過程中鋼絲繩牽引蕩移力由蕩移角度和鋼梁節(jié)段重量決定。在鋼梁蕩移過程中鋼梁吊具吊點(diǎn)位置的受力模式如圖6所示，此時(shí)吊點(diǎn)位置的節(jié)點(diǎn)受力平衡見式（1）：

由式（1）求解可以得到蕩移力2T與鋼梁節(jié)段重力G之間的力學(xué)關(guān)系見式（2）：

T=G/2[cos（a1）cos（a2）/sin（a1）?sin（a2）] （2）

對(duì)于支架頂部滑輪位置受力平衡可知，頂部定滑輪及卷揚(yáng)機(jī)錨固位置受到的荷載見式（3）：

在蕩移支架計(jì)算過程中，按照上述受力關(guān)系，可以得到定滑輪及卷揚(yáng)機(jī)錨固點(diǎn)位置承受的荷載，以節(jié)點(diǎn)荷載的形式施加在支架上。經(jīng)分析，在蕩移施工過程中最大蕩移力出現(xiàn)在SG-2鋼梁節(jié)段的第一次蕩移過程中，此時(shí)蕩移角度和位移均出現(xiàn)最大工況，計(jì)算時(shí)該工況為蕩移支架的最不利工況，此時(shí)蕩移力相關(guān)參數(shù)如表1所示，將蕩移水平分力和豎向分力施加在各滑輪節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行受力分析計(jì)算。

在SG-1～SG-3鋼梁蕩移過程中出現(xiàn)的最大蕩移力為36.8 t，計(jì)算中保守地按照40 t進(jìn)行計(jì)算。北岸蕩移過程中采用兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行施工，在蕩移支架計(jì)算過程中分別考慮工況一為兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)均勻受力（20 t/臺(tái)），工況二為兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)不均勻受力（一臺(tái)40 t，一臺(tái)0 t）。支架受力計(jì)算結(jié)果表明，在兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)均勻受力蕩移梁段的施工過程中，在結(jié)構(gòu)自重和蕩移力的共同作用下，在荷載基本組合下蕩移支架的組合正應(yīng)力分布情況如圖7所示，最大應(yīng)力為90.2 MPa，最大值出現(xiàn)在上部卷揚(yáng)機(jī)錨固的橫梁上，正應(yīng)力均小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度215 MPa，滿足抗彎承載能力要求。對(duì)應(yīng)的一階穩(wěn)定系數(shù)為9.7，蕩移支架具有良好的穩(wěn)定性。

在單臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)工作狀態(tài)下，支架的最大應(yīng)力為179.8 MPa，最大值出現(xiàn)在上部卷揚(yáng)機(jī)錨固的橫梁上，正應(yīng)力均小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度215 MPa，滿足抗彎承載能力要求，最大剪應(yīng)力為48.8 MPa，最大值出現(xiàn)在頂部縱梁定滑輪連接處，剪應(yīng)力均小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度125 MPa，滿足抗剪承載能力要求。此時(shí)對(duì)應(yīng)的一階穩(wěn)定系數(shù)為4.8，在單臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)工作下蕩移支架具有良好的穩(wěn)定性。

4 蕩移安裝實(shí)施效果

在仙新路跨江通道主橋塔根部鋼箱梁節(jié)段的安裝過程中，利用在主墩承臺(tái)上設(shè)置的蕩移支架與纜索吊機(jī)相配合，將鋼箱梁段由存梁支架蕩移至塔區(qū)的硬化場(chǎng)地上。在硬化場(chǎng)地上設(shè)置存梁支墩進(jìn)行臨時(shí)存放，確保了鋼梁在豎直狀態(tài)上進(jìn)行起吊安裝，蕩移施工現(xiàn)場(chǎng)如圖8所示。南岸側(cè)共蕩移2兩個(gè)梁段，北岸側(cè)共蕩移3個(gè)梁段，蕩移過程梁段位移平穩(wěn)緩慢，巧妙地完成了鋼梁存放移位，單個(gè)梁段的平均蕩移時(shí)間為5 h。

5 結(jié)束語

為解決復(fù)雜吊裝環(huán)境下懸索橋塔區(qū)鋼箱梁安裝難題，該文提出了一種蕩移輔助吊裝施工方法，并開展了相關(guān)研究與實(shí)踐，得到了以下結(jié)論：

（1）在條件受限的情況下，塔區(qū)鋼箱梁節(jié)段可以臨時(shí)存放在其他位置的存梁支架上，吊裝前利用臨時(shí)蕩移系統(tǒng)蕩移至吊裝位置再進(jìn)行吊裝。

（2）設(shè)計(jì)了一種由HN600型鋼作為主要材料制作成形的蕩移支架，這種蕩移支架在蕩移牽引力作用下具有良好的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，可滿足蕩移施工的要求。

（3）蕩移施工工藝在南京仙新路過江通道主橋中得到了應(yīng)用，應(yīng)用效果表明這種工藝充分利用既有工作環(huán)境巧妙完成了塔區(qū)鋼箱梁的安裝，是一種有效的施工方法。

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收稿日期：2023-12-08

作者簡(jiǎn)介：張國(guó)浩（1984—），男，本科，副高級(jí)工程師，研究方向：橋梁施工。