粉房湾长江大桥北岸主墩墩旁托架设计与施工 (1)

桥梁建设２０１２年第４２卷增刊１（总第２１６期）６０ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｖ０１．４２，ＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔＮｏ．１，２０１２（ＴｏｔａｌｌｙＮｏ．２１６）文章编号：１００３—４７２２（２０１２）Ｓ１～００６０—０４粉房湾长江大桥北岸主墩墩旁托架设计与施工王殿永，高杰，吴昊（中国建筑第六工程局有限公司桥梁公司，天津３００４５７）摘要：重庆粉房湾长江大桥为双塔斜拉桥，主梁采用双层桥面的钢桁梁结构，北岸钢桁梁采用双悬臂架设，挂索前在墩旁托架上拼装７个节段钢桁梁（中间５个节段滑移就位）及２台桥面回转吊机。墩旁托架采用４片钢管桁架作为受力主体，每２片１组，采用现浇钢筋混凝土承台，立柱及联结系均采用钢管结构，上部施工承重体系采用钢板焊接的箱梁结构。江侧与岸侧托架在下横梁处断开，两侧支架通过牛腿与下横梁固结，通过拉杆连接成整体。该墩旁托架有效解决了施工场地不足的问题，圆满完成了前７个节段的架设施工。关键词：斜拉桥；钢桁梁；墩旁托架；设计；桥梁施工中图分类号：Ｕ４４８．２７文献标志码：ＡＤｅｓｉｇｎａｎｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＰｉｅｒ—ＳｉｄｅＢｒａｃｋｅｔｆｏｒＮｏｒｔｈＢａｎｋＭａｉｎＰｉｅｒｏｆＦｅｎｆａｎｇｗａｎＷＡＮＧＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅＤｉａｎ—ｙｏｎｇ，ＧＡＯＪｉｅ，删Ｈａｏａ（ＢｒｉｄｇｅＣｏｍｐａｎｙ，ＣｈｉｎａＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｉｘｔｈＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４５７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｅｎｆａｎｇｗａｎＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅｉｎＣｈｏｎｇｑｉｎｇＣｉｔｙｉｓｄｏｕｂｌｅ—ｐｙｌｏｎｃａｂｌｅ—ｔｒｕｓｓｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅａｎｄｔｈｅｍａｉｎｇｉｒｄｅｒｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅｅｍｐｌｏｙｓｔｈｅｄｏｕｂｌｅ——ｄｅｃｋｓｔｅｅｌｔｕｒｅ．Ｔｈｅｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｇｉｒｄｅｒｓｔｒｕｃ——ｇｉｒｄｅｒｏｎｔｈｅｎｏｒｔｈｂａｎｋｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｗａｙｏｆｔｈｅｂａｌａｎｃｅｄｔｗｏ—ｃａｎｔｉ—ｓｔａｙｌｅｖｅｒｅｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｂｅｆｏｒｅｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｍｂｌｅｄ（ｏｆｗｈｉｃｈ５ｍｉｄｄｌｅｂｌｏｃｋｓｗｅｒｅｉｎｓｔａｌｌｅｄｏｎｃａｂｌｅｓ．７ｂｌｏｃｋｓｏｆｔｈｅｇｉｒｄｅｒｓｈｏｕｌｄｂｅｃｒａｎｅｓａｓ—ｔＯｂｅｓｌｉｄｉｎｐｌａｃｅ）ａｎｄ２ｄｅｃｋｓｌｅｗｉｎｇｔｒｕｓｓｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｔｈｅｍａｉｎｔｈｅｐｉｅｒ—ｓｉｄｅｂｒａｃｋｅｔ．Ｆｏｒｔｈｅｂｒａｃｋｅｔ。４ｓｔｅｅｌｐｉｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｌｏａｄ—ｂｅａｒｉｎｇａｎｄｅａｃｈ２ｔｒｕｓｓｅｓｗｅｒｅａｒｒａｎｇｅｄｉｎｏｎｅｇｒｏｕｐ．Ｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｂｒａｃｋｅｔｗａｓｔｈｅｃａｓｔ—ｉｎ—ｓｉｔｕｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｏｏｔｉｎｇａｎｄｔｈｅｐｏｓｔｓａｎｄｔｉｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅａｌＩｏｆａｔｏｐｏｎｔｈｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌｏａｄｂｅａｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｈｅｂｒａｃｋｅｔｗａｓｔｈｅｂｏｘｂｅａｍｗｅｌｄｅｄｗｉｔｈｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓ．Ｔｈｅｃｒｏｓｓｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｂｒａｃｋｅｔｔｈｅｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｒｉｖｅｒａｎｄｂａｎｋｏｆｔｈｅｂｒａｃｋｅｔｓｗｅｒｅｒｉｇｉｄｌｙａｎｗｅｒｅｓｅｐａｒａｔｅｄａｔｔｈｅｌｏｗｅｒｂｅａｍｏｆｔｈｅｐｙｌｏｎ，ｔｈｅｔｗｏｔｕｒｎｐａｒｔｓｆｉｘｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｒｏｓｓｂｅａｍｂｙｔｈｅｃｏｒｂｅｌｓａｎｄｗｅｒｅｉｎｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｔｏｉｎｔｅｇｒｉｔｙｂｙｔｈｅｔｉｅａｒｅａｍｅｍｂｅｒｓ．ＴｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｒａｃｋｅｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｓｏｌｖｅｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅＡｎｏｆｔｈｅｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇａｎｄｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄｔｈｅｅｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔ７ｂｌｏｃｋｓｏｆｔｈｅｇｉｒｄｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅ；ｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｇｉｒｄｅｒ；ｐｉｅｒ－ｓｉｄｅｂｒａｃｋｅｔ；ｄｅｓｉｇｎ；ｂｒｉｄｇｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ１工程概况重庆粉房湾长江大桥为跨度（２１６．５＋４６４＋２１６．５）ｍ的双塔斜拉桥，主梁为钢桁梁，双层桥面，上层公路，下层轻轨Ⅲ。北岸主墩位置为钢桁梁ＮＯ节段，向江侧依次为ＮＪｌ～ＮＪｌ４节段，岸侧依次为收稿日期：２０１２—１０一２５ＮＡｌ～ＮＡｌ４节段，标准节段长１６ｍ。钢桁梁截面为梯形，桁架上宽３７．５ｍ，下弦杆中心间距１５．６６ｍ。除合龙段和墩顶０号段外，每个节段设置１根斜拉索。北岸钢桁梁采用双悬臂架设的施工方案Ⅲ，２台架梁回转吊机在桥面拼装，拼装空间至少作者简介：王殿永，高级工程师，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｄｉａｎｙｏｎｇ＠ｃｓｃｅｃ．ｃｏｒｎ。研究方向：大跨度桥梁施工。万方数据粉房湾长江大桥北岸主墩墩旁托架设计与施工王殿永，高杰，吴吴６ｌ需要５个节段（ＮＪ２～ＮＡ２）的空间，这５个节段需要在支架上拼装，从ＮＪ２ＮＡ２节段逐个节段拼装再整体滑移就位ｍ“，见图１。２初步设计根据钢桁梁架设要求，需要支撑ＮＪ２～ＮＡ２共５个节段的支架体系，支架体系顶端的承重结构可以进行滑移施工。根据此施工要求，首先确定支架范围不小于顺桥向６４ｍ，横桥向在上、下游弦杆下方设置受力点，间距１５．６６ｍ。考虑整体稳定性，支架设计成江侧、岸侧对称的结构形式。支架基础施工时间为长江枯水期，江水距离桥塔墩中心间距约１８拼装ＮＪ２节段，ＮＪ２拼装完成后向江侧滑移１个节段的距离；继续在ＮＡ２位置拼装ＮＪｌ节段和ＮＯ节段，并与ＮＪ２节段连接成整体，ＮＪ２～ＮＯ整体向江侧滑移１个节段距离；继续在ＮＡ２位置拼装ＮＡｌ节段并与ＮＪ２～Ｎ０节段连接成整体，并整体向江侧滑移１个节段，至此ＮＪ２～ＮＡｌ节段已经拼装滑移到位，最后利用塔吊拼装完成ＮＡ２，墩顶５个节段拼装完成。再利用塔吊在ＮＡ２桥面上拼装１台回转吊机，拼装完后将这台回转吊机移动至ＮＪ２节段，用于江侧钢桁梁架设。在ＮＡ２桥面拼装第２台回转吊机，用于岸侧钢桁梁架设。后期需要利用塔吊在ＮＡｌ、ＮＡ２位置提梁，１号、２号斜拉索暂不安装，需要继续利用回转吊机在支架上拼装ＮＪ３、ＮＡ３节段钢桁梁，拼装完后安装３号斜拉索，拉起ＮＪ３、ＮＡ３节段钢桁梁。因此挂索之前，墩旁托架上极限状态要承受ＮＪ３～ＮＡ３共７个节段钢桁梁和２台回转吊机的重量。对钢桁梁拼装滑移及最终的极限状态进行荷载计算，发现最终的极限状态荷载最为不利。２台回转吊机，每台自重约２４０ｔ。各节段钢桁梁重量见表１。表１Ｔａｂ．１ＩＴＩ，若采用垂直支架系统，无法满足要求，因此确定采用倾斜托架的形式［５］。江侧与岸侧托架在下横梁处断开，两侧托架通过牛腿与下横梁固结，又通过拉杆连接成整体。同时托架基础需要避开江边１块较大的岩石，此块岩石上有刻度，为长江水位线参照标志，不能破除。最后托架采用承台基础，基础设置在距离主墩中心线１２．５１ＴＩ的位置，避开江边较大岩石。根据钢桁梁节段特点，每个节点下设置ｌ根竖向钢管受力，确定托架顺桥向为４根钢管立柱的形式，见图１。３细化设计ＮＪ２～ＮＡ２在托架上逐个节段进行拼装滑移。首先在岸侧安装大吨位塔吊用来拼装钢桁梁构件，塔吊作业范围包含ＮＡ２节段位置。先在ＮＡ２位置钢桁梁节段重量统计ＳｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｆＷｅｉｇｈｔｏｆＳｔｅｅｌＴｒｕｓｓＧｉｒｄｅｒＢｌｏｃｋｓ重量／ｔ４１３．５０４２３．０４４３４．４８１６９．７１节段编号ＮＪ３ＮＪ２ＮｊｌＮＯ节段编号ＮＡｌＮＡ２ＮＡ３重量／ｔ４３４．４８４１８．１８４１３．５０艘ｌ∥黔¨¨—ｎ—Ｖ］广Ｉｌ｜｜ｎ¨ｌｌＩｌＩ／ⅣＵ／ＩｎＵＵｎ．ＵＵ溅§ｃ＝型ｏｆ‘一犏；…ｈ………“！。“‘…一１．／－一］ｌ，”’‘”１世１”‘‘‘”‘拦‘１ｔ莎勿Ｎ，∈里ｊ；Ｎ诊Ｎ胗砀形涂ｆ｜ｎ¨。∥沁ｊＮＨ怀／Ｉ＼禳刘＼ｉ／、－／／（色Ｉｊ］ｉｉ＼下横梁，，＝“ＩＩｎ｜ｌｆ｜《磐眵万方数据／／／ｏＪ彳彩骶１，，…‘剁图１／㈦ｉＩｒｌｌｌ㈥Ｉｉｉｉｉ§Ｒ／嘲下游承台．＼＿一＿，人衫㈦｛＼Ｎ：舅／，、Ｌ“／上游承台§＜Ｉ＞ｉＬ上ＪＬ／＼＝／～＝Ｉ／．一。＼ＭＬＩＵｌＬ＋一（ａ）正面／、／一（ｂ）侧面墩旁托架及５个节段钢桁梁示意Ｆｉｇ．１Ｐｉｅｒ－ＳｉｄｅＢｒａｃｋｅｔａｎｄ５ＢｌｏｃｋｓｏｆＳｔｅｅｌＴｒｕｓｓＧｉｒｄｅｒ６２桥梁建设ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ钢桁梁及回转吊机自重通过滑移支座、滑道梁系统传递到墩旁托架体系。滑移支座设置在每个钢桁梁节点处，滑移支座的正下方为托架体系的立柱。因此可以将托架的荷载简化为作用在钢管立柱顶端的竖直力。采用ＳＡＰ２０００进行初步计算发现，外侧钢管立柱截面较大（约拳１５００ｍｍ×２０ｒａｍ）才能满足要求，这样大截面的钢管工地并不常用，故改用常用的直径１０００ｍｍ钢管，但需要设置２根。因此整个托架体系横桥向设置４排钢管支架，每２排组成ｌ组，见图ｌ。每组钢管顶端设置横桥向垫梁，垫梁设置较强，使得２组钢管支架可以平均受力，且垫梁与钢管端头处不产生较大弯矩。为保证钢管不因为顶端的局部受压变形而破坏，在立柱顶端１ｍ范围内灌注素混凝土，垫梁及滑道梁均采用Ｑ３４５钢板焊接成１．１ｍ×１．５ｍ截面的箱形梁结构，对滑道梁重点验算滑移过程中的工况，垫梁验算ＮＪ３～ＮＡ３共７个节段工况下的受力情况。外侧立柱为声１０００ｍｍ×１４ｍｍ、内侧立柱为声７２０ｍｍ×８ｍｍ，联结系钢管规格分别为声６３０ｍｍ×８ｍｍ、乒５２５ｍｍ×８ｍｍ、≯３７７ｍｍ×６ｍｍ。最终对支架设计进行计算校核，各杆件受力均能满足要求，见图２。图２支架体系应力比田Ｆｉｇ．２ＳｔｒｅｓｓＲａｔｉｏｏｆＳｃａｆｆｏｌｄｉｎｇＳｙｓｔｅｍ４托架施工托架施工中首先应保证基础的稳定，北岸基岩表层土厚１～２ｍ，根据桩基、承台施工中的经验，托架承台基坑开挖至岩层，以基岩作为持力层。施工中根据承台标高确定立柱位置，先安装立柱，随后逐步安装联结系钢管。立柱之间采用法兰盘连接或者熔透焊焊接，安装过程中采用全站仪精确定位，特别万方数据应保证立柱钢管接头的顺直。对重要位置焊缝进行探伤检查。在托架系统的安装过程中应保持两侧同步、上下游对称。５托架监测ＮＪ２～ＮＡ２节段钢桁梁实际安装时，考虑到要尽快拼装使用回转吊机，加快施工进度，先只安装了中间桁架结构，待回转吊机拼装完后，利用回转吊机安装剩下的边纵梁、边桥面板等构件。最后悬臂安装ＮＪ３、ＮＡ３节段，施工过程与托架设计时稍有不同，，但最终的极限荷载一致。部分施工过程见图３～５。施工中主要通过观察托架每根钢管立柱的变形，来了解托架系统的受力情况。在每根钢管立柱的顶端安装反光片，保持每个节段安装前后对钢管图３ＮＪ２～ＮＡ２节段中间桁架拼装滑移就位Ｆｉｇ．３ＡｓｓｃｍｂｌｉｎｇａｎｄＳｌｉｄｉｎｇｏｆＭｉｄｄｌｅ’Ｉ＇ｒｕｓｓｏｆＢｌｏｃｋｓＮ．１２～ＮＡ２ｉｎＰｌａｉ：ｅ图４桥面回转吊机拼装完成Ｉ‘’ｉ２．４Ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｏｆ’ＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆＤｅｃｋＳｌｅｗｉｎｇ（；ｒａｎｔ粉房湾长江夫桥北岸主墩墩旁托架没讣卜了施１：ｔ殿永，高杰，吴吴６３图５ＮＪ３～ＮＡ３节段拼装完成Ｆｉｇ．５ＣｏｍｐｌｅｔｉｏｎｏｆＡｓｓｅｍｂｌｉｎｇｏｆＢｌｏｃｋｓＮＪ３～ＮＡ３立柱顶端位移进行观察，最终立柱的竖向压缩量达到２０ｍｍ，顺桥向位移达１７ｍｍ，与计算基本相符，均在允许范围内。６结语重庆粉房湾长江大桥北岸钢桁梁采用双悬臂架设，挂索前在墩旁托架上拼装７个节段钢桁梁及２台桥面回转吊机。墩旁托架采用钢管结构，横桥向４组钢管桁片体系，钢管顶部采用钢板焊接的箱形梁作为滑移施工时的承重体系，圆满完成了前７个节段钢桁梁架设的施工要求。墩旁托架在大型桥梁的主梁架设中应用较为广泛，粉房湾长江大桥的钢管结构墩旁托架具有一定代表性。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］赵兴亚．滨州黄河公铁两用大桥主桥上部结构设计［Ｊ］．桥梁建设，２０１０，（２）：５２—５４．（ＺＨＡＯＸｉｎｇ—ｙａ．ＤｅｓｉｇｎｏｆＳｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＭａｉｎＢｒｉｄｇｅｏｆＢｉｎｚｈｏｕＨｕａｎｇｈｅＲｉｖｅｒＲａｉｌ－・ｃｕｍ－－ＲｏａｄＢｒｉｄｇｅ［Ｊ］．ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．２０１０，（２）：５２—５４．ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２］胡海波．武汉二七长江大桥主桥结合梁施工技术［Ｊ］．桥梁建设，２０１２，４２（３）：１—６．（ＨＵＨａｉ—ｂｏ．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅＧｉｒｄｅｒｏｆＭａｉｎＢｒｉｄｇｅｏｆＷｕｈａｎＥｒｑｉＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅ［Ｊ］．ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ。２０１２，４２（３）：ｌ一６．ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［３］邓永锋．黄冈公铁两用长江大桥桥塔墩顶４个节问钢万方数据梁架设方案ｌ－Ｊ］．桥梁建设，２０１２．４２（２）：７—１２．（ＤＥＮＧＹｏｎｇ一［ｅｎｇ．ＥｒｅｃｔｉｏｎＳｃｈｅｍｅｆｏｒＦｏｕｒＰａｎｅｌｓｏｆＳｔｅｅｌＴｒｕｓｓＧｉｒｄｅｒｓａｔＴｏｐｏｆＰｙｌｏｎＰｉｅｒｏｆＨｕａｎｇ—ｇａｎｇＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒＲａｉｌ—ｃｕｒｅ—ＲｏａｄＢｒｉｄｇｅｆＪ］．ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２０１２，４２（２）：７—１２．ｉｎＣｈｉ—ｎｅｓｅ）［４］郭荣春，欧阳克武．北京妫水河大桥钢梁架设［Ｊ］．桥梁建设，２０００，（１）：４８—５０．（ＧＵＯＲｏｎｇ—ｃｈｕｎ，ＯＵＹＡＮＧＫｅ－ｗｕ．ＥｒｅｃｔｉｏｎｏｆＳｔｅｅｌＴｒｕｓｓＧｉｒｄｅｒｏｆＧｕｉｓｈｕｉｈｅＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅｉｎＢｅｉｊｉｎｇ［Ｊ］．ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２０００，（１）：４８—５０．ｉｎＣｈｉ—ｎｅｓｅ），［５］杨梦纯．郑州黄河公铁两用桥连续钢桁梁悬臂拼装关键技术［Ｊ］．桥梁建设，２０１０，（３）：１—３．（ＹＡＮＧＭｅｎｇ—ｃｈｕｎ．ＫｅｙＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒＣａｎｔｉｌｅｖｅｒＡｓｓｅｍｂｌｉｎｇｏｆＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＳｔｅｅｌＴｒｕｓｓＧｉｒｄｅｒｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｕａｎｇｈｅＲｉｖｅｒＲａｉｌ—ＣＬｌｍ—ＲｏａｄＢｒｉｄｇｅ［Ｊ］．ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔ２０１０，（３）：１—３．ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）王殿永１９８０一，男，高级工程师２００２年毕业于石家庄铁道学院土木工程专业，工学学士。研究方向：大跨度桥梁施工Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｄｉａｎｙｏｎｇ＠ｃ￥ｃｅｅ．ｃｏｍ。高杰，１９７９一，男，工程师２００４年毕业于内蒙古科技大学交通工程专业，工学学士。研究方向：桥梁施工Ｅ－ｍａｉｌ：５９３４２３０８９＠ｑｑ．ｃｏｍ吴曩１９８３一，男，助理工程师２００７年毕业于中国地质大学土木工程专业，工学学士。研究方向：桥梁施工Ｅ－ｍａｉｌ：２５８５３４１２８＠ｑｑ．ｃｏｍ（编辑：贾应春）