上海金山鐵路黃浦江大橋鋼梁安裝技術
2017-12-04
“十二五”規(guī)劃綱要提出加快轉變經濟發(fā)展方式，當前大力提倡發(fā)展低碳經濟、綠色經濟、循環(huán)經濟，鋼結構可以回收再利用、節(jié)約能源、減少排放，同時鋼結構由于其材料高強度、高彈性模量、構件輕，因此橋梁設計選型過程中鋼結構橋梁逐步取代混凝土橋梁，鋼梁安裝已經成為一個重要的研究課題。
1 工程概況
上海金山鐵路支線改造工程黃浦江特大橋為4×112m無豎桿整體節(jié)點平行弦三角桁架下承式簡支鋼桁梁，由主桁、橋面系、平縱聯(lián)、橫聯(lián)及橋門架等部分組成，兩片主桁中心間距11.2m，節(jié)間長度為14m，桁高15m，道砟槽內寬9.5m，人行道懸于走道外側，凈寬1.0m，每孔鋼梁自重約1900t，線路法線方向與河道成正交跨越黃浦江。
2 施工特點及懸拼架設鋼梁適用范圍
2.1 施工特點
黃浦江大橋主跨為112m簡支鋼桁梁，跨度較大，同時黃浦江為通航河道，航運繁忙，施工時為不影響航道的通行，黃浦江大橋鋼梁安裝采用支架法和單向懸拼架設法相結合的方法由北岸向南岸逐跨安裝。
2.2 懸拼架設適用范圍
懸臂法架設鋼梁是在橋位上不用臨時腳手架支撐，而是將桿件依次懸拼至另一橋墩上。此法適用于跨徑大、橋梁高度高、通航河流水深流急；有流冰或者較多木排的河流以及連續(xù)鋼桁梁、懸臂鋼桁梁、多孔簡支鋼桁梁等的安裝。
3 施工方案及總體布置
3.1 鋼梁架設方案
根據(jù)現(xiàn)場工況及鋼梁技術特點，以單向懸拼架設法為主從北岸向南岸進行鋼梁安裝，同時因為工期緊張，南岸第一跨采用支架法進行安裝，合龍段設置在北岸第三跨與南岸第一跨連接處。
鋼梁為4跨簡支梁，為滿足鋼梁懸拼架設要求，施工時鋼梁由簡支變?yōu)檫B續(xù)，施工完成后拆除臨時連接桿件，調整回設計的簡支狀態(tài)，為滿足鋼梁懸拼架設的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)>1.3的要求。在北岸側搭設T1～T6共六個臨時支墩，T1～T3墩之間搭設膺架（圖1：鋼梁架設施工方案圖）預先架設一跨壓重跨（采用第三跨鋼梁）作為平衡梁，待50#～51#墩跨鋼梁安裝完成以后，拆除平衡跨。鋼梁架設過程中由于懸臂長度達112m，在每個主墩處設置墩旁托架，減少安裝時有效懸臂長度。前端變形僅僅依靠墩頂支反力無法滿足前端順利到達下一主墩，采取頂落梁措施，即架設時預先使鋼梁往架設方向傾斜向上，使向上的梁端傾斜值大于鋼梁懸拼架設時的變形值，使鋼梁順利到達下一主墩支座頂面。
3.2 施工準備
3.2.1 主要機械準備
?。?）架梁起重機：鋼梁架設選用50t全回轉架梁起重機，該起重機能夠在鋼桁梁上弦行走，底座覆蓋鋼梁兩片主桁，可完成鋼梁的懸拼架設，具有提升、變幅、全回轉、整機前移及錨固的功能。該起重機最大功率為150kW，最大起重重量為25m×50t，吊臂長39m。全橋共投入該型號吊機1臺，用于鋼梁架設，拼裝后的整機重量約為128t。
?。?）門式起重機：在T1～50#墩橋正上方設置一臺50t/20m/30m門式起重機，用于拼裝臨時支墩、施工平臺、平衡跨鋼梁起吊安裝以及正跨鋼桁梁桿件提升。
3.2.2 架梁材料準備
架梁用高強度螺栓的準備，含M24和M30兩類；架梁用輔助材料包括鋼軌束、鋼墊塊、工鋼束、滑車、倒鏈、撬棍、手錘、扁鏟等的準備。
3.3 鋼梁預拼場布置
黃浦江大橋鋼梁預拼場和存梁場設置在T1～50#墩之間，面積約16000m2，場內設置橋面板組拼區(qū)、桿件預拼區(qū)、鋼梁桿件運輸通道及吊機走道，同時場地內還設置有工具房、高栓庫、電工房、油漆房、機具修理房、值班房等臨時設施。預拼場布置有1臺50t門式起重機，用于鋼梁轉運、預拼及平衡跨鋼梁安裝；1臺50t履帶起重機和1臺100t汽車起重機，用于鋼梁預拼及輔助材料等的轉運。
3.4 鋼梁桿件預拼
?。?）桿件預拼目的：為便于鋼梁安裝，架設前在預拼場將部分零小桿件組拼成一大部件，將拼接板、填板和其它桿件組拼成一個整體，在鋼梁桿件吊裝時不單獨起吊拼接板。
?。?）桿件預拼方法：下弦桿懸臂前方的節(jié)點板、拼接板、填板、平縱聯(lián)節(jié)點板與下弦桿預拼裝，為方便下個節(jié)間下弦桿安裝入檔，保留適量沖釘，所有高強度螺栓均未擰緊；上弦桿單獨擰緊，為方便下節(jié)間上弦桿安裝入檔，上弦桿懸臂端上部拼裝板暫不安裝；斜腹桿單獨安裝。節(jié)點板、拼接板與桿件組拼時，先均勻分布打入釘孔總數(shù)25%的沖釘，再上50%的高強度螺栓進行初擰，檢查合格后以白色油漆在螺栓頭作標記后，再裝25%空孔的高強度螺栓，并作一般擰緊，然后逐個把沖釘換上螺栓，亦作一般擰緊，再將第二批高強度螺栓進行初擰，經檢查合格后亦用白色油漆作標記。然后按照規(guī)定，把全部高強度螺栓依順序進行終擰，終擰后用紅色油漆作標記，終擰的螺栓經過檢查合格后，作出標記，組拼工作才算完成。在弦桿對接處，留出三排高強度螺栓不裝。
?。?）桿件預拼檢查：每組桿件預拼后，均由檢驗員全面檢查拼裝桿件的各部分尺寸、編號、數(shù)量、位置、方向、各板層間密貼程度等是否符合設計圖要求和拼裝圖要求，確認無誤后，填寫預拼桿件檢查表，并在桿件上標識橋上安裝位置及“合格”字樣。
3.5 鋼梁桿件運輸
預拼完成的鋼梁桿件由50t門式起重機提升至平衡跨橋面的運梁平車上，運梁平車將鋼梁桿件運送至50t全回轉架梁起重機起吊點，再通過50t架梁起重機將桿件提升，架設。 3.6 鋼梁桿件安裝
桿件拼裝時，為保證拼裝拱度，需按孔眼總數(shù)的50%沖釘均勻分布打入和上足25%～30%的高強度螺栓，并作一般擰緊后方能松鉤。第二步將沖釘換成高強度螺栓，并作一般擰緊。將全部沖釘換成高強度螺栓后，按工藝進行初擰和終擰。為保證鋼梁安全和設計預拱度實現(xiàn)，主桁節(jié)點高強度螺栓終擰應不落后于懸臂端兩個節(jié)間。具體施工順序如下：
（1）在T1～50#墩之間，以50#墩為基準，按14m（28m）間距向T1墩方向布設平衡跨鋼梁臨時支墩T6～T1，同時安裝各墩支座，墩頂布置及錨固預埋。
?。?）利用50t門式起重機在臨時支墩上安裝懸拼法施工用的平衡跨鋼梁（此部分鋼梁使用52#～53#墩跨鋼梁，按正式結構要求施工）。鋼梁架設至50#墩頂時，將下弦桿與墩頂抄死，墩頂桿件閉合且高栓施擰后，起頂50#墩頂鋼梁至相對標高+600㎜，抄墊牢固。
?。?）利用50t門式起重機安裝50#墩頂臨時連接桿件，然后從50#墩頂向51#墩頂方向懸拼安裝1個節(jié)間，利用100t汽車起重機在50#墩頂鋼梁上弦安裝50t全回轉架梁起重機。
?。?）50t架梁起重機懸拼架設50#～51#墩間鋼梁至51#墩旁托架，直至51#墩頂，將下弦桿與墩頂抄死，墩頂桿件閉合且高栓施擰后，拆除平衡跨鋼梁，起頂51#墩頂鋼梁至相對標高+600㎜，抄底牢固。
?。?）與50#～51#墩間鋼梁架設方法相同架設51#～52#墩間鋼梁，同時用支架法架設南岸第一跨鋼梁（即53#～54#墩間鋼梁）。
?。?）懸拼架設52#～53#墩間鋼梁，與南岸第一跨鋼梁在53#墩頂處合龍。
?。?）利用50t架梁起重機依次將53#、52#、51#墩頂處臨時桿件拆除，隨后用100t汽車起重機將50t架梁起重機拆除，利用50t門式起重機將架梁起重機解體構件吊至地面。
?。?）調整各跨鋼梁縱、橫向位置及標高，完成鋼梁架設。
4 結語
隨著鋼梁懸拼架設工法的逐步完善，連續(xù)鋼桁梁、懸臂鋼桁梁及多孔簡支鋼桁梁的安裝越來越多地使用懸拼架設法，該方法能提高施工進度，節(jié)約輔助材料，但鋼梁架設前應進行詳細的計算，保證支點處桿件受拉及受壓部位在材料承載力范圍之內，只有這樣才能保證架梁質量，達到預期的效果。
參考文獻：
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