中铁大桥局集团第五工程有限公司 江西九江 332001
摘要：白石桥主桥结合梁钢梁采用支架施工，文章结合实际工程介绍了结合梁支架的设计与施工，分析了结合梁支架各构件的受力情况，介绍了结合梁支架和架设施工工艺，可为同类结构设计与施工提供参考和借鉴。
关键词：结合梁支架；设计；结合梁施工；工艺
1 工程概况
白石桥全长805米，主桥为双塔自锚式悬索桥，桥跨布置为（30+60+150+60+30）m，其中主梁采用钢混结合梁，长248.5米。桥梁立面线型为以主桥主跨中心为竖曲线交点，东、西两侧均设置1.15%的纵坡，竖曲线半径为5500m，平面线型为直线。主梁悬吊部分钢梁全长270米，结合段长2x2.75米。主梁全宽（包括吊点挑臂）29.5m，吊点横向间距为28.5m，纵向间距为5m，设有双向2%的横坡。悬索桥主梁梁高3.0m（桥梁中心线处），其中混凝土桥面板厚0.25m，见“图1 主桥孔跨布置图”。
桥址位于前山昌盛桥、前山桥之间，起点设在屏湾一路（原北三路）与河西侧东桥路的交叉口附近（X=998061.488，Y=398492.755；里程K0+000），跨越前河西路，过前山河后跨越前河东路，终点设在港三路与河东侧港昌路交叉口（X＝997195.238，Y＝397421.533；里程为K1+387.2）。
2 结合梁钢梁施工方案比选
本桥结合梁钢梁拟定了两个施工方案：
（1）采用80t履带吊机利用梁底处栈桥架设钢梁及桥面板；
（2）采用50t龙门吊机利用主桥两侧栈桥架设钢梁及桥面板。
经过方案比选，结合现场实际情况和综合考虑，最终选择50t龙门吊机方案，其施工工期灵活可控，施工完毕后栈桥方便拆除，综上所述50t龙门吊方案优势明显。
3 结合梁钢梁支架结构构造
3.1 方案比选
本结合梁钢梁支架拟定了两套方案：
（1）钢梁支架按照施工图钢梁分节，以单节为准布置支架，全桥共有28个临时墩；
（2）钢梁支架按照施工图钢梁分节，以两节为准布置支架，全桥共有22个临时墩。
经过方案比选，结合现场实际情况和综合考虑，最终选择第（2）套方案，其受力明确，现场焊接少，便于现场施工，综上所述第（2）套方案优势明显。
3.2 方案概况
主桥钢梁采用钢管桩+分配梁支架施工；支架采用钢楔块作为钢梁节段的支撑点和落架设备，采用千斤顶作为调整钢梁线形设备，横向分配梁采用2HN700×300型钢，纵向分配梁采用3HN700×300型钢；钢管桩采用∅600×8mm钢管，连接系采用∅273×6mm钢管，钢管桩采用打入桩。支架结构见“图2 支架横断面布置图”。
4 拱肋支架结构计算
4.1 设计荷载
（1）、自重荷载g1：包含钢梁自重、桥面板自重和湿接缝荷载，总重为：6820.837t。
（2）、施工荷载g2：施工荷载：g=1.5 kN/m2。
（3）、横桥向风荷载g3：正常施工允许风荷载6级（基本风压0.19 kN/m2），最大抵抗风荷载12级（基本风压0.55 kN/m2）。
（4）、横桥向水流荷载g4：最高水位按+2.00m计，最大流速按1m/s计，水密度按海水（1.025t/m3）计。
（5）、千斤顶顶升力g5：最大顶升力：180t。
4.2支架整体计算
（1）、支架整体结构采用有限元软件midas整体建模计算。强度验算最不利荷载组合工况为：g1+g2+g3+g4+g5；刚度验算荷载组合为：g1+g3+g4+g5。计算模型见图3。
结合梁钢梁采用支架辅助50t龙门吊机分段逐节拼装完成，同时用50t龙门吊机安装预制砼预制板，浇筑每段砼预制板之间的湿接缝。钢梁支架采用88根φ600×8mm钢管支撑；采用等效截面建立钢梁截面，支架按照实际情况建立模型，桥面板和湿接缝荷载按照实际情况加载至钢梁上，风荷载与水流荷载采用集中荷载加载至钢管桩上，千斤顶顶升力采用集中荷载加载至钢梁对应节点上，千斤顶产生的反力采用集中荷载加载至分配梁对应节点上，千斤顶产生的荷载采用分施工阶段的方式分别加载至每个支架上，钢梁与分配梁之间采用只受压弹性连接，分配梁与分配梁之间采用铰接模拟，打入桩钢管桩桩底采用刚接模拟，支承于下横梁上的垫块底采用铰接模拟。
（2）、钢梁支架主要构件计算结果见表1
正应力、剪应力和折算应力容许值分别为170、100、187MPa，由此可得，施工过程中结合梁钢梁支架各个杆件结构设计合理，施工安全、可靠。
（3）、拱肋支架整体屈曲稳定分析
由迈达斯有限元软件计算知，拱肋支架整体屈曲稳定系数k=8.9﹥5。
5 钢梁支架施工注意事项
（1）、钢管之间的焊接要等强对接，确保钢管桩的承载力；
（2）、钢管打入桩单桩承载力1050kN，打入桩插打以承载力控制为主，入土深度控制为辅；
（3）、钢管桩的坐标要严格按照设计图施工；
（4）、钢管桩桩顶平面偏差不大于50mm，钢管桩插打垂直度偏差不大于1%；
（5）、在架设钢梁之前，应做支架荷载试验确认支架沉降值，以便确认支架预抬高度；
（6）、千斤顶顶升时需在千斤顶顶心上布置厚度不小于50mm的钢板，保证钢梁受力安全
6 钢梁架设工艺
6.1 钢梁安装方案
（1）、边跨梁架设
边跨钢梁（2#～3#墩、4#～5#墩跨）架设采用在支架上直接拼装的方法施工，边跨间共设置4个支架，左右幅分别布置。边跨支架见“图3 2#墩～3#墩钢梁架设临时墩立面布置图 ”（4#～5#墩架设同“2#～3#墩跨”，此处仅叙述2#～3#墩跨）
2#～3#墩跨起步节间钢梁架设
在G1#支架顶安装临时固定支墩，即开始架设钢梁；钢梁利用50t龙门吊吊机直接运至钢梁待架位置，起吊进行边孔钢梁架设。边跨钢梁架设节段为JH1～ZL6，由7个节段梁组成1个大的节段，大节段间预留高拴及湿接缝后面施工。
（2）、中跨梁架设
中跨钢梁（3#～4#墩跨）架设同样采用在支架上直接拼装的方法施工，中跨间共设置7个支架，左右幅分别布置，支架为G3～G9）。待两边跨钢梁架架设完成后，主塔施工至+20.542m之前，50t龙门吊吊机直接移动至3#～4#墩中跨位置，待钢梁直接运至龙门吊正下方起吊进行安装。中跨钢梁架设顺序为ZL11～ZL7、ZL7～ZL0，其中ZL0节段为钢梁合龙节段梁。中跨支架见“图4 3#墩～4#墩钢梁架设临时墩立面布置图”
（3）、中跨钢梁合拢
本桥合拢方案以ZL0节段为合拢段，根据现场实际情况进行加工制作，钢梁合拢前及时进行钢梁高程和中心线的调整，待满足要求后，合拢前再次复核两侧钢梁的中心和高程，并根据实际情况对钢梁予以调整。合拢时，利用钢梁上的顶拉合拢设施将合拢口调整至设计尺寸使钢梁顺利合拢。
6.2 钢梁安装原则
在结合梁钢梁支架上拼装钢梁时，除保证支架整体有足够的承载力和预留压缩下沉量外，应特别注意钢梁的拼装拱度曲线。拼装主桁前一节间时在自由状态下进行。即下弦杆前端拼至前一支墩的支点时，不得受力，与支墩支点保持脱空。主桁杆件闭合，节点高强度螺栓100%终拧后，下弦杆前端节点底面与支墩支点垫块之间才能用钢板抄死。该节间高栓全部终拧后，再拼装下一节间。
6.3 钢梁安装顺序
安装顺序应保证以下两点：
（1）、满足架梁龙门吊吊机的起吊能力、先装杆件不妨碍后装杆件；
（2）、保证钢梁结构的空间稳定、防止偏载的不利影响；
本钢梁安装顺序为：安装两侧主桁→安装横梁→安装桥面板→调整钢梁→浇筑湿接缝。
6.4 钢梁安装要点
（1）、拴捆前检查由预拼场发来的杆件是否符合拼装顺序，拴捆时应注意杆件上标注的质量大小和重心位置。杆件用专用吊具拴捆、起吊，使钢梁尽可能保持水平，竖杆保持竖直。拼装脚手架应事先挂于节点旁，随同杆件起吊。起吊前应先试吊再提升。
（2）、对孔杆件起吊就位后对孔时，在栓孔基本重合的瞬间（相错在10mm以内）将小撬棍插入孔内拨正，然后微微起落吊钩，使杆件转动对合其它孔眼。孔眼先对近端孔眼。对合杆件时，可用扁铲式小撬棍引导，必要时用牵引器或导链滑车拉入节点板内。
（3）、穿入钉栓对好孔眼后，先在栓孔群四周打入四个定位冲钉，随即安装4～6个高强螺栓，确认板缝间无任何杂物时，即拧紧螺栓，同时安装其余栓孔的冲钉和螺栓。
（4）、杆件拼装时，为保证拼装拱度，需按孔眼总数50%的冲钉均匀分布打入和上足25%～30%的高强度螺栓，并作一般拧紧后方能松钩。松钩后立即补足剩余孔眼的高强度螺栓，并作一般拧紧。然后将这部分高强度螺栓按施拧工艺逐一循序初拧和终拧，终拧后的高强度螺栓检查合格后，用相应油漆作标志。第二步将冲钉换成高强度螺栓，并作一般拧紧。一次卸下的冲钉数量，最多不超过冲钉总数的20%。将全部冲钉换成高强度螺栓后，按工艺进行初拧和终拧，终拧后的螺栓检查合格后，同样用相应油漆作标志。螺栓施拧应从栓群中心向四周进行，以利板束压平及减少螺栓之间的相互影响。
（5）、当主桁拼装距墩顶最后一个节间时，将下桁杆件尽快拼装到墩顶，桁架成闭合稳定结构状态，但不搁置，与支点保持2～3cm间隙，立即拼装其他杆件。待整体形成稳定结构及各处节点高强度螺栓终拧50%后，才将空隙抄实。使加劲弦杆件全部闭合，并将主桁大节点高栓全部终拧后，此桥墩支点才允许起顶调梁。
（6）、钢梁安装过程中需要进行测量：钢梁安装时节点挠度及中线的测量，要求每安装一个节间，各节点测一次挠度与计算值比较，同时测一次中线，判断钢梁制造和安装质量。同时据此考虑，除此之外还应观察测量各墩支点位移情况以便与设计值比较。
（7）、前方墩顶支座高程，应根据钢梁工厂制造拱度、坡度及墩顶设备高度等因素确定。主要受力支点临时支承在型钢、钢垫块和钢楔块等组成的支座上时，应考虑因钢梁转角产生的偏心反力对支座和钢梁节点的影响。
7 结论
（1）、结合梁钢梁支架，受力明确，安装迅速，现场施工方便；
（2）、通过施工前实验测量沉降，施工中观测，施工后监测，布置千斤顶调整等方式来确保线形控制的精度
（3）该钢梁施工工期计划为2个月，就目前施工进度领先于计划工期，预计工期可缩短为一个半月，降低了成本，为企业带来了巨大的经济效益，可为相似工程提供参考和借鉴。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》，GB 50017-2003
[2] 中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》，JGJ 041-2011
[3] 周水兴.《路桥施工计算手册》北京：人民交通出版社，2001.5
论文作者:肖圣和
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/16
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