公路監(jiān)理工程師：桁架梁橋的安裝方法

　　摘　要：蘇南運(yùn)河整治工程望亭橋、灰管橋及五七橋在主桁架安裝方法上遵循“因地制宜”的原則，采用不同的安裝方法，均取得比較好的效果。本文重點(diǎn)介紹這三座橋安裝方法的設(shè)計(jì)和施工，并進(jìn)行了歸納比較。

　　關(guān)鍵詞：桁架梁　安裝　方法

　　望亭橋、灰管橋及五七橋均為蘇南運(yùn)河整治工程橋梁改建項(xiàng)目。三座橋主橋橋型采用預(yù)應(yīng)力豪氏下承式桁架梁結(jié)構(gòu)，主桁架計(jì)算跨凈為56m，計(jì)算高度為5.6m，寬度為6～7m，重量約300t。?

　　三座橋在主桁架安裝方法上，充分利用橋位所處的地形條件，遵循“因地制宜”的原則，分別采用分節(jié)段整體預(yù)制懸臂拼裝法、整體預(yù)制橫移就位法和主桁架骨架組合安裝法。

　　1　分節(jié)段整體預(yù)制懸臂拼裝法

　　無(wú)錫橋梁工程公司在望亭橋主桁架安裝時(shí)采用此方法。根據(jù)望亭橋所在的地形特點(diǎn)，此方法分兩步進(jìn)行：(1)陸上部分分三段利用陸上支架先拼裝成“骨架”;(2)水域部分在斷航后由浮吊提升就位后穿張拉形成整體，安裝示意圖見圖1。實(shí)施此方法應(yīng)做好如下工作：

　　圖1　望亭橋桁架拼裝示意圖

　　1.1　開挖浮吊停泊港池和設(shè)置陸上臨時(shí)支墩

　　港池必須滿足：(1)浮吊的停泊及運(yùn)行尺度;(2)吊裝時(shí)浮吊的吃水要求。臨時(shí)支墩設(shè)置在兩段桁架的節(jié)點(diǎn)處，共設(shè)兩個(gè)，應(yīng)做到穩(wěn)固、可靠。

　　1.2　桁架分節(jié)段預(yù)制

　　桁架預(yù)制前應(yīng)整體放樣，底模應(yīng)水平，并留預(yù)拱度13cm，然后分節(jié)段澆筑，每片共分5段，每段5.6m，桁架各段之間用半剛半濕接頭聯(lián)接，為防止接頭之間在拼裝時(shí)不嚴(yán)密，接頭用環(huán)氧砂漿處理，待豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉完成，壓漿強(qiáng)度達(dá)80%后，裝船運(yùn)至安裝現(xiàn)場(chǎng)。由于設(shè)計(jì)安裝方案中，在A、B部聯(lián)接以后桁架上弦將承受很大拉應(yīng)力，這與桁架設(shè)計(jì)受力情況相反，故對(duì)原設(shè)計(jì)上弦配筋及鋼頭要進(jìn)行驗(yàn)算，上弦A、B部分主筋均變更為18mm。

　　1.3　主桁架拼裝步驟

　　(1)在岸上把①②節(jié)段先拼裝成整體，用浮吊安裝完成A部，然后安裝好橫系梁頂橫撐形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。?

　　(2)A部分形成后即可懸拼節(jié)段③，安裝上風(fēng)撐、下橫梁，并加設(shè)橫向風(fēng)纜。?

　　(3)把節(jié)段④⑤先在岸上拼裝好(單片重45.6t)，在斷航以后，用浮吊吊運(yùn)單片至位置C時(shí)接③④接頭，此時(shí)桁架支點(diǎn)稍高于盆式支座，然后穿束張拉，弦拉5m，使A、B、C部分形成整體，然后逐步撤除臨時(shí)支墩，落梁就位，最后撤除浮吊，加設(shè)橫向風(fēng)纜，用經(jīng)緯儀調(diào)整桁架片軸心位置。用同樣方法完成另外一片，后加設(shè)橫向聯(lián)系，完成C部分。

　　2　整體預(yù)制橫移就位法

　　崇明縣水利工程公司在望亭電廠灰管橋施工中采用了此方法，整體灰管橋桁架在原工農(nóng)橋上整體現(xiàn)澆，張拉成梁，然后整體橫移，再用千斤頂落架就位，其橫移示意圖見圖2。為實(shí)施此方法應(yīng)做好如下工作：

　　圖2　灰管橋整體桁架橫移示意圖(單位：cm) 

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　　2.1　原工農(nóng)橋安全驗(yàn)算及加固處理

　　(1)對(duì)原工農(nóng)橋進(jìn)行安全驗(yàn)算。經(jīng)驗(yàn)算，原工農(nóng)橋下部構(gòu)造安全系數(shù)較大，上部結(jié)構(gòu)稍進(jìn)行加固處理后，也可滿足現(xiàn)澆灰管橋桁架重量的要求。?

　　(2)對(duì)老橋的拓寬加固處理。工農(nóng)橋老橋總寬為5.5m，灰管橋桁架預(yù)制總寬為7m，因此需要進(jìn)行拓寬。拓寬的方法是用30×50cm矩形角鐵鋼梁進(jìn)行外挑1.5m，每個(gè)節(jié)點(diǎn)1根，總計(jì)11根，在外挑鋼梁上擱置順橋向30×50cm角鐵鋼梁，然后再輔設(shè)底模，進(jìn)行桁架現(xiàn)澆，設(shè)置預(yù)拱度130cm。?

　　(3)整體張拉時(shí)支點(diǎn)位置處理。整體桁架預(yù)制時(shí)為長(zhǎng)56m、寬7m、高6.0m的龐然大物，整體重量有280t，整個(gè)重量分布于11個(gè)節(jié)點(diǎn)上，整個(gè)橋面可以滿足承載要求。但一經(jīng)張拉，整個(gè)桁架受力情況發(fā)生變化，由均布荷載變?yōu)榧泻奢d，因此對(duì)懸挑處的支點(diǎn)要進(jìn)行加固處理，使4個(gè)支點(diǎn)處于同一平面上，不得出現(xiàn)不均勻沉降。

　　2.2　桁架澆筑及張拉成梁

　　桁架的澆筑分三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段為桁架底梁及橫系梁，實(shí)行一次澆筑;第二階段是斜桿和豎桿，進(jìn)行對(duì)稱分段澆筑，與底梁做好濕接頭處理;第三階段為桁架頂梁、頂橫梁實(shí)行一次澆筑，與斜桿、豎桿三體間做好濕接頭處理。最后待混凝土達(dá)到80%強(qiáng)度后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉。在每個(gè)澆筑階段，對(duì)原老橋支點(diǎn)處及跨中要做到定時(shí)觀測(cè)，注意老橋梁的沉降和撓度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

　　2.3　桁架整體橫移的方法與操作

　　(1)由于桁架的預(yù)制要避過現(xiàn)在工農(nóng)橋南側(cè)灰管(電廠專用排灰管)，因此預(yù)制高度要比灰管橋二主墩頂面高度超高85cm，整個(gè)桁架橫移在此平面上進(jìn)行。?

　　(2)桁架滑移的接觸面為鋼板與鋼板，并在鋼板之間涂刷黃油作潤(rùn)滑劑，減小橫移時(shí)的磨擦阻力，桁架底為支座鋼板，預(yù)制時(shí)向下突出4mm，使桁架橫移時(shí)混凝土面不接觸下鋼板，下鋼板安放于矩形鋼梁上，矩形鋼梁與主墩面預(yù)埋螺絲固定，桁架移動(dòng)時(shí)，矩形鋼梁不得產(chǎn)生滑移現(xiàn)象。?

　　(3)桁架移動(dòng)采用20t手拉葫蘆，一端用鋼絲繩固定于承臺(tái)吊攀上，另一端用鋼絲繩固定于桁架北側(cè)(無(wú)錫方向)。桁架移動(dòng)時(shí)兩端均設(shè)標(biāo)尺，緩慢均勻滑移，控制移動(dòng)速度一致，并設(shè)專人指揮。

　　(4)支座位置采用每塊厚度100mm的鋼性墊塊，便于落架時(shí)逐步均勻抽取。

　　2.4　落架的方法與步驟

　　(1)由于灰管橋的整體桁架的澆筑和橫移都是在高出主墩面85cm的平面上進(jìn)行的，因此落架處理尤為重要。落架的主要工具為100t油壓千斤頂4只，并留一只備用。油壓千斤頂安置于支座內(nèi)側(cè)的牛腿上(預(yù)制于蓋帽上)。?

　　(2)落架的步驟為單面交叉進(jìn)行，每次落架高度為10cm。如東面先落架時(shí)，二只油壓千斤頂同時(shí)頂起，并抽出10cm墊塊，同時(shí)降落。然后再進(jìn)行西面落架，方法與東面相同，依次反復(fù)進(jìn)行，到最后一塊10cm墊塊抽出裝入盆式支座，放下千斤頂，將盆式支座與上下二支點(diǎn)焊牢，整個(gè)桁架的安裝即告結(jié)束。

　　3　主桁架骨架組合安裝法

　　無(wú)錫橋梁工程公司在五七大橋主桁架骨架就位時(shí)采用了此方法。本方案是將數(shù)條船只拼成一體，成為“渡船”。先在渡船上安裝好木支架，再在木支架上組裝桁架“骨架”。就位時(shí)先將渡船移到橋位上，并對(duì)中定位，然后往船體內(nèi)灌水，使船體下沉，此時(shí)桁架兩端就慢慢擱到墩支座上，繼續(xù)灌水，船體繼續(xù)下沉，直到木支架完全脫離桁架下弦為止，便于撐出渡船，桁架骨架的安裝即告結(jié)束，其施工現(xiàn)場(chǎng)平面圖見圖3。實(shí)施此方案需做好以下幾項(xiàng)工作：

　　圖3

　　3.1　選擇適當(dāng)?shù)慕M拼河段

　　要求做到：(1)組拼桁架時(shí)不影響正常通航;(2)測(cè)量好河床深度，做到組拼時(shí)不擱淺;(3)組裝及運(yùn)行過程中，不受航道凈空的限制，組拼骨架選在新橋位上游的開闊地帶，距橋位約60m。該處水域?qū)?0m，不影響水域正常通航。

　　3.2　確定吊裝重量

　　組裝時(shí)，在強(qiáng)度和穩(wěn)定條件能確保的前提下，橫向聯(lián)系應(yīng)盡量減少，以減輕安裝重量。為此對(duì)安裝的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面的施工驗(yàn)算，由此可求得五七橋最小組裝重量為222t，加上臨時(shí)加固用的鐵件、拉桿和起吊時(shí)定滑輪重量，設(shè)計(jì)吊裝重量240t。

　　3.3　船上支架的設(shè)計(jì)

　　根據(jù)五七橋周圍的地形，較合理的組合安裝方法先在平地上搭設(shè)木支架，組合成整體后，再利用吊機(jī)吊到渡船上。支架的設(shè)計(jì)按兩個(gè)步驟進(jìn)行：

　　3.3.1　確定支架高度

　　支架高度是個(gè)重要參數(shù)，定得太低，骨架無(wú)法就位;定得太高，落架行程過大，延長(zhǎng)斷航時(shí)間。這里支架高度h=11.8m-3.2m+0.4m=9m，其中：

　　11.8m――桁架下弦底的設(shè)計(jì)標(biāo)高;

　　3.2m――安裝時(shí)水位，由水文站推出該月份平均水位(8月);

　　0.4m――安裝時(shí)桁架下弦底的抬高值。

　　3.3.2　支架的設(shè)計(jì)原則

　　(1)支架立柱的間距與桁架梁節(jié)間相等，這樣可使立柱的反力集中作用在桁架節(jié)點(diǎn)上，使桁架受力合理。?

　　(2)支架荷載，除必須計(jì)入桁架構(gòu)成后的垂直荷載外，還需計(jì)入風(fēng)載荷的影響。?

　　(3)支架的中心位置力求接近渡船的浮力中心。

　　3.4　船只數(shù)量的確定與組拼

　　船只的數(shù)量由載重(包括支架重在內(nèi))和穩(wěn)定條件兩個(gè)因素決定，由7條125t鐵駁依靠木支架的基礎(chǔ)梁連成一整體，如果各條船只組拼時(shí)向上平面稍有高低，可用灌水法將各條船只壓平后再與支架底梁固定。

　　3.5　桁架片的起模及組裝

　　桁架片在起模之前宜將桁架豎桿張拉到設(shè)計(jì)值，并灌漿到80%的強(qiáng)度。五七橋每片桁架分為三段，其中邊段長(zhǎng)17.18m，每段重33.3t，中段長(zhǎng)22m,重為48t。組裝時(shí)可先起模中段，在支架上就位，將兩片中段桁架梁組成穩(wěn)固的空間段后，再單片組裝邊段。為避免組裝時(shí)渡船側(cè)傾，宜在邊段桁架梁的端部設(shè)一臨時(shí)組裝船，起臨時(shí)擱置點(diǎn)的作用。由于組裝后懸臂桁架的作用，桁架上的受力方向，剛好與設(shè)計(jì)方向相反，應(yīng)驗(yàn)算上弦桿的配筋數(shù)量。根據(jù)桁架的受力情況，經(jīng)計(jì)算下弦首次張拉力不宜超過300t。

　　3.6　主桁架的就位

　　就位前，必須對(duì)盆式橡膠支座的位置、標(biāo)高、跨徑進(jìn)行復(fù)核，務(wù)使?jié)M足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。橋位附近應(yīng)挖清，組裝好的桁架在安裝之前，必須復(fù)測(cè)支點(diǎn)標(biāo)高。當(dāng)桁架支點(diǎn)就位后，必須首先將桁架前后左右穩(wěn)牢，并穩(wěn)往渡船，然后向船體內(nèi)灌水，使渡船下沉，直到桁架擱到支座上，并脫離木支架，渡船方可離開原位。為增加就位后桁架的橫向穩(wěn)定，可在桁架下弦立即電焊上橫系梁及剪刀撐。

　　4　三座橋安裝方法比較

　　望亭橋、灰管橋、五七橋主桁架安裝方法的設(shè)計(jì)和施工均遵循了“因地制宜”和原則，充分考慮了橋位地形的有利因素，各具有明顯的特點(diǎn)。?

　　(1)望亭橋桁架的安裝是利用陸上兩個(gè)支墩(距岸1/3)，懸拼吊裝成型。除運(yùn)用一只浮吊船以外，無(wú)其他大型設(shè)備。施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低，有一定的推廣價(jià)值。但這種方法受橋位所在地形條件限制，需斷航兩次，共計(jì)斷航8h，時(shí)間較長(zhǎng)。?

　　(2)灰管橋施工方法是在沒有預(yù)制場(chǎng)地情況下，利用原老橋整體澆筑成型，再橫移就

　　位，方法簡(jiǎn)單，且不需斷航施工，同樣造價(jià)低，只是對(duì)條件要求更高些，在橋梁改造工程中有一定的推廣價(jià)值。?

　　(3)五七橋主桁架拼裝需動(dòng)用大型船舶，并搭設(shè)木排架，受水文氣候影響造價(jià)偏高。但這種方法斷航時(shí)間相對(duì)較短，對(duì)大運(yùn)河上新建同類型橋梁有普遍推廣意義。