摘要：本文依托“南京长江大桥公路桥维修改造工程”为研究背景，采用正交异性钢桥面板整体更换原公路桥面系，根据钢桥面结构特点及现场施工条件，对钢桥面板提升、架设方案进行比选，选择合适的提升及架设设备，结合本项目的独特性，对铁路正常运营条件下的公路桥钢桥面板提升及架设设备选型和安装方法进行分析和研究。
关键词：长江大桥；维修改造；钢桥面板安装
1.工程概况
南京长江大桥是长江上第一座由中国自行设计和建造的双层式公铁两用特大桥梁，大桥始建于1958年，1968年9月铁路桥通车运营，同年12月公路桥正式投入使用。公路正桥全长1576m，自北向南依次为1孔128m简支钢桁梁和3联160m三等跨连续钢桁梁。
本次维修改造采用正交异性钢桥面板更换原混凝土桥面板。更换后的钢桥面板由面板、纵梁、横梁及其加劲组成，其中纵梁布置及纵梁间距与原设计一致。
钢桥面板采用纵横向分块、整体制造、运输、架设和安装，现场采用栓焊组合的方式连接。钢桥面板标准段纵向8m一块，伸节间长8.016m，缩节间长7.984m，横向全宽20.0m，分为两块，先装幅宽9.32m，后装幅宽 10.68m，全桥共计400块，分为26种类型。先装幅最重块尺寸为：8016×9320，重量为25.7t；后装幅最重块尺寸为：8016×10680，重量为29.8t。
2.钢桥面板提升设备
2.1 钢桥面板提升方案比选
正桥南北岸钢桥面板分别在中铁山桥如皋基地、中泰桥梁镇江基地加工制造，由于钢桥面板属于超宽、超重构件不适于长距离公路运输，钢桥面板采用船舶水路运输方式。
钢桥面板通过水路运输至桥位附近码头后，通过短距离公路运输至桥位处。由于两岸引桥与正桥同步进行维修改造并中断交通，钢桥面板无法直接运输至正桥桥面，需要在两岸大小堡间设置提升站，满足钢桥面板提升上桥的条件。
根据钢桥面板重量、吊装幅度、提升高度、施工现场条件，提升方案比选见表1。
表1 提升方案比选
2.2 提升站布置及选型
根据提升站方案比选结果，选择动臂塔式起重机作为钢桥面板提升设备。考虑钢面板桥面运输方便及引桥维修需求，提升站布置于正桥南北岸桥头大小堡之间。钢桥面板后装幅较先装幅重量大，后装幅位于上游侧，则提升站也布置于上游侧。
钢桥面板后装幅重量为29.8t，先装幅重量为25.7t，提升站根据既有结构位置进行布置，后装幅的最小吊幅为18m，先装幅为22.5m。根据吊装性能要求，选择1000t·m的动臂塔式起重机作为吊装设备。
3.钢桥面板架设设备
3.1 钢桥面板架设方案比选
本项目为公铁两用桥梁，在钢桥面板架设期间，下方铁路正常通车运营，且桥梁下方为长江主航道，本次维修改造维持原荷载等级，对架设设备所产生的荷载需严格限制，可采用的架设方案各有利弊。架设方案比选见表2。
表2 架设方案比选
3.2 架板机设计
新制正交异性钢桥面板分成8米节段制造，为便于运输和安装，标准节段钢桥面板横向分为先装幅与后装幅。根据整机吊重、走行方式、吊装方式、功能需求、优缺点进行选型设计。本架板机设计要求需满足以下要求和特点：全自动、结构简单、自重轻、设备高度小、可提升下放纵移横移。
根据架板机性能需求，对架板机进行了专项设计，架板机主要性能需满足：
（1）钢桥面板最大重量约30t，按1.5倍的安全系数，架板机额定起重量至少需要45t；
（2）由于既有钢纵梁已经拆除，架板机前支腿不具备走行条件，所以架板机需采用利用中后支腿在已架设完成的钢桥面板上走行的形式，走行时架板机为前悬臂，架板机需考虑配重；
（3）为保证工程进度，桥面需平行布置两台架板机，架板机的构造尺寸需满足现场要求；
（4）架板机起升高度、纵横移幅度等需满足架板需要。
4.钢桥面板架设方案
（1）架板机布置及架设方向：全桥共设置4台架板，分别从正桥两端往中间进行架设。梁下设置全封闭铁路防护棚架，确保下方铁路行车安全。
（2）提升上桥：钢桥面板采用平板车通过短途公路运输至桥梁下方，采用动臂塔式起重机吊装至桥面运板车上。
（3）桥面运输：采用直流电驱动的平板轨道运输车将钢桥面板运输至待架设位置。运板车额定载重50t，最大运行速度20m/min。
（4）起吊纵移：钢桥面板从架板机尾部喂入并起吊，纵向移动至安装位置。
（5）横移就位：钢桥面板通过横移至设计安装位置，现场进行位置精调后下放就位。
（6）固定：钢桥面板精调到位后采用马板临时固定后，安装拼接板及施拧高强度螺栓对桥面板进行固定。
（7）架板机走行：首先把两根可移动的轨道铺设到已经固定好的钢桥面板上，然后遥控指挥架桥机纵向行驶至指定位置，并使前支腿立于原桥钢横梁上。
5.小结
南京长江大桥公路桥钢桥面板共计400块，利用4台架板机进行架设累计用时150天，架设速度远超原预期。全过程未发生一起既有线和航道安全事故，提升站和架板机方案经济合理、优质高效，钢桥面板就位速度快、安装精度高。架板机结构形式和架设方法得到了行业内和专业结构的认可，具有全自动、结构简单、自重轻、设备高度小、可提升下放纵移横移等优点，架设理论可在今后公铁两用桥维修改造工程上得到广泛应用。
论文作者:刘光辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年15期
论文发表时间:2019/10/25
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