高低塔双索面斜拉桥钢桁梁架设关键技术研究

强伟亮，周俊龙，韦永斌，林金地，蔡送宝，谢朋林，张伟

（1.中国建筑第六工程局有限公司，天津300451；2.中国建筑股份有限公司技术中心，北京101300；3.中建工程产业技术研究院有限公司，北京101300）

近年来，我国大型桥梁工程不断兴建，而斜拉桥因优美的景观效果、经济的造价以及超大的跨越能力，受到了广泛青睐。钢桁梁作为斜拉桥主梁最常用的结构形式之一，具有跨越能力大、安装速度快、便于运输和适合工业化制造的特点。本文以高低塔斜拉桥为工程背景，对钢桁梁架设关键技术进行研究。

1 工程概况

红岩村嘉陵江大桥是高低塔双索面公轨两用钢桁梁斜拉桥[1]，主跨跨径为375 m，桥塔为门形钢筋混凝土结构，高塔总高202 m，低塔总高150.7 m。见图1。

图1 桥形布置

主梁采用双主桁等高度连续钢桁梁，为三角桁架，宽28.2 m，高11.163 m；全桥钢桁梁共分为49个节段，钢梁总质量2.5万t，最大质量节段为631 t，单个构件最大质量70 t。标准节段钢梁包括上弦杆、下弦杆、上桥面板、下桥面板、斜腹杆5种构件，加宽段钢梁增加了悬挑桥面板、横梁、边纵梁、斜拉杆等构件。见图2。

图2 钢梁断面

2 钢桁梁总体施工方案

2.1 钢桁梁总体架设流程

钢桁梁架设采用散拼方案，南北两岸分别从P3、P4主塔开始向两侧对称架设，在跨中设置合龙段。

第1步：施工南北两岸墩旁支架及北岸运梁栈桥、桅杆吊基础，安装桅杆吊。

第2步：在主塔横梁及墩旁支架上安装回转吊机支架并拼装75 t全回转吊机。

第3步：利用回转吊机在墩旁支架上进行塔顶区域钢桁梁拼装；待工作点具备条件时，再拼装一台回转吊机。

第4步：利用后拼装的回转吊机拼装岸侧部分钢梁构件；同时，南北两岸安装第一对斜拉索，回转吊机向岸侧移动15 m。

第5步：南北两岸分别再拼装岸侧一个节段钢梁并安装第二对斜拉索。

第6步：南北两岸分别利用2台回转吊机开始对称悬臂拼装直至合龙段，钢梁安装过程中同步安装斜拉索，斜拉索安装滞后钢梁1～2个节段[2]。

第7步：拆除南岸2台回转吊机，北岸靠岸侧的回转吊机移动至P3主塔位置，利用北岸回转吊机拼装合龙段钢梁，实现合龙。线形、索力调整到位后拆除墩旁支架、运梁栈桥等临时设施，完成钢梁施工。

2.2 钢桁梁标准节段安装

标准节段钢桁梁由2个下弦杆、4个腹杆、2个上弦杆、2块下桥面板、2块上桥面板组成。

南岸钢梁构件前期通过运梁栈桥运输至P3主塔位置，然后通过回转吊机提升安装，后续直接移动存梁驳船至江中拼装节段位置，利用回转吊机从存梁驳船上取梁拼装，岸侧钢梁构件通过上层桥面的运梁小车运输至岸侧拼装位置。北岸由于濒临主航道，河床较深，前期利用小型驳船将钢梁构件运输至P4主塔位置，然后利用回转吊机提升，后期同样采取北岸江中取梁的方式进行钢梁拼装。见图3。

图3 标准节段构件架设工艺

3 钢桁梁架设关键技术

3.1 高空吊装

钢桁梁杆件多超大、超长、超重，为确保起吊安全和安装便利，须设计专用的吊具和吊点，以方便对位和防止吊点打滑[3]。构件提升移动至预定位置后，通过缆风绳或手拉葫芦调整杆件位置，使连接栓孔与已经拼装完成杆件的部分栓孔基本重合，然后打入定位冲钉。定位冲钉打入后可再缓慢移动杆件打入其余冲钉，全部打入后安装粗制螺栓。在支架上拼装钢桁梁时，冲钉和粗制螺栓总数不得少于孔眼总数的1/3，其中冲钉不得多于冲钉和粗制螺栓总数2/3；孔眼较少的部位，冲钉和粗制螺栓总数不少于6个，也可以将全部孔眼插入冲钉或粗制螺栓。悬臂或半悬臂法拼装钢桁梁时，连结处所需冲钉数量应按所承受荷载计算确定，但不得少于孔眼总数的一半，其余孔眼布置精制螺栓。吊装杆件的吊钩必须待杆件完全固定后方可卸载。

高强度螺栓施拧前应做好工艺性试验。初拧值一般可取终拧值的50%，初拧后须对每个螺栓用敲击法进行检查；终拧采用扭矩法，用电动扳手将初拧后的螺母拧紧至终拧值，考虑到螺栓预应力损失及施工误差，实际扭矩应按设计预拉力提高10%确定。

3.2 斜拉索安装

本工程斜拉索为塔端张拉，施工时先安装塔端锚具，再安装梁端销轴，最后在塔端进行分级张拉。为减小梁端斜拉索水平拉力，塔端采用刚性张拉杆增加索长，必要时塔端采用软牵引。

3.2.1 塔端斜拉索安装

1#、2#斜拉索通过回转吊机提升至桥面，其余斜拉索通过桥面桁车提升至桥面，放置于索盘上。放索盘要求必须有制动装置，可以稳定转动速度，必要时可以停止转动。每根斜拉索梁端盘在内侧，塔端盘在外侧。

先使用塔吊或汽车吊将索放出一定长度放置在桥面上，桥面5 t卷扬机通过塔顶滑轮组与索夹具连接固定。在斜拉索索头位置安装张拉杆，然后利用塔顶卷扬机将钢丝绳通过滑轮组从塔内穿过对应索道管至桥面，与张拉杆端头连接；同时启动塔顶及桥面卷扬机，将斜拉索提升至索导管口。调整塔顶两台卷扬机使得张拉杆及索头顺利进入索导管后安装螺母，解除桥面卷扬机，拆除索夹，完成塔端安装。

3.2.2 展索

塔端安装完成后，沿着斜拉索竖直投影到桥面方向，在距已挂好的斜拉索内侧0.5 m左右的位置安装固定托轮，纵向间距为3 m/个；然后用桥面上10 t卷扬机牵引放索盘，边牵引边放索，保证索在滚轮上前行。

3.2.3 梁端斜拉索安装

采用销轴与锚拉板固定，在桥面展索的过程中，安装第n根斜拉索时，将桥面转向滑轮组安装固定在第n+1根斜拉索的锚拉板上。10 t卷扬机通过滑轮组可以提供40 t拉力，在接近锚拉板的位置，可以再使用2个10 t手拉葫芦协助调整位置，垂直方向调整可以用25 t汽车吊或者桥面回转吊机协助。索头调节到位，销轴安装完成即完成梁端挂索。

3.2.4 张拉

一套完整的张拉设备包括1根材质为40cr的张拉杆和材质为40cr的配套螺母，1台650 t穿心式千斤顶和配套动油泵以及张拉撑脚1个，全桥共需4套。

从下向上依次安装斜拉索螺母、张拉杆一螺母、撑脚、千斤顶、张拉杆二螺母；启动千斤顶，进行张拉，利用张拉杆一、张拉杆二的螺母反复紧固受力继续张拉；通过不断张拉，张拉杆一探出千斤顶后，拆除张拉杆二及螺母，在千斤顶端安装张拉杆一螺母，利用两个张拉杆一螺母的反复紧固受力继续张拉；持续张拉至索头探出索道管，张拉力达到监控指令要求后，拧紧斜拉索螺母，张拉完成，拆除千斤顶、撑脚、张拉杆等。见图4。

图4 斜拉索张拉

3.3 钢桁梁跨中合龙技术

先合龙下弦杆，若合龙口两下弦杆之间存在少许偏差，通过墩顶千斤顶施加顶推力将南侧钢桁梁向跨中顶推，待下弦杆上螺栓孔与拼接板螺栓孔重合时立即打入冲钉锁定。下弦杆合龙完成后按照腹杆→上弦杆→下桥面板→上桥面板的顺序进行安装，待所有杆件全部安装完成后进行高强栓焊接施工，完成全桥的合龙[4～6]。见图5。

图5 钢桁梁合龙

3.4 钢桁梁架设线形调整

南北岸墩顶节段在墩旁支架上拼装完成，线形采用千斤顶调整，千斤顶设置于P3、P4主塔横梁及墩旁支架相应位置。主墩位置钢桁梁节段拼装完成后，使用两台回转吊机对称拼装，边架梁边挂索。

3.4.1 悬臂拼装过程中调整

悬臂拼装过程中钢梁标高以调整斜拉索的索力为主，利用墩顶千斤顶辅助调节。若弦杆轴线出现偏差，可用千斤顶配合拉杆进行调整。

3.4.2 墩顶位置调整

支座安装前须对钢桁梁轴线、标高再次进行精确调整。直接在墩顶支座垫石旁安装千斤顶进行标高调整；在支座垫石侧面设置预埋钢板，在预埋钢板上焊接型钢，然后通过千斤顶进行轴线调整。

4 结语

本文总结了高低塔斜拉桥总体施工工艺，即先利用墩旁支架进行塔顶区域钢桁梁架设，然后分别从主塔开始向两侧对称架设，在跨中设置合龙段；同时，对钢桁梁构件吊装、斜拉索安装、线形调整及合龙等关键技术进行了研究，为同类桥梁施工提供了一定的实践经验和技术参考。