特大斜拉桥分体式钢箱梁滑移施工工艺_何文生.pdf

建筑施工第44卷第12期2971特大斜拉桥分体式钢箱梁滑移施工工艺何文生 黄 华 戴凤波 杨海昌 沈嘉骅中船第九设计研究院工程有限公司 上海 200063摘要：以湘潭市杨梅洲特大斜拉桥为工程背景，对特大斜拉桥分体式钢箱梁滑移施工工艺进行介绍，包括滑移支架设计、搁置墩结构、滑移进程与推力参数、滑移施工步骤，提出了滑移施工控制要点以及梁段安装精度控制措施，为类似工程的钢桥滑移施工提供了借鉴。关键词：钢箱梁；滑移支架；滑移施工；安装精度中图分类号：TU997 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2022)12-2971-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2022.12.046Sliding Construction Technology of Split Steel Box Girder of Super Large Cable-stayed BridgeHE Wensheng HUANG Hua DAI Fengbo YANG Haichang SHEN JiahuaChina Shipbuilding NDRI Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200063,ChinaAbstract:Taking Yangmei Zhou Extra Large Cable Stayed Bridge in Xiangtan City as the engineering background,the sliding construction technology of the split steel box girder of the extra large cable stayed bridge is introduced,including the sliding support design,the pier structure,the sliding process and thrust parameters,and the sliding construction steps,and the control points of the sliding construction and the control measures for the installation accuracy of the beam segment are put forward,which provides a reference for the sliding construction of steel bridges of similar projects.Keywords:steel box girder;sliding support;sliding construction;installation accuracy板。东边跨钢箱梁L44L53节段，将超宽分体式钢箱梁在横梁两端断开，边箱梁采用浮吊吊装滑移过塔后安装中间横梁，再整体滑移至设计位置的方式。2 滑移施工工艺本工程采用液压同步单条滑移方式1，采用绝对坐标控制定位梁段位置、线形。滑移设备由液压爬行器、液压泵站、传感检测及计算机等组成，液压爬行器由顶进油缸、顶升油缸、滑靴及夹轨器等组成。分体式钢箱梁完整节段滑移共配置8套液压爬行器。单套液压爬行器包括2台顶进油缸，布置在2条轨道上，滑道中心间距9 m（图2）。9 5009 0005 2505 2509 000滑道中心桥梁中心线图2 滑移施工横桥向布置示意根据梁段结构将钢箱梁划分为7个滑移单元2（图3），其中L52、L53及L47、L48以2节段为一滑移单元，L46-1、L46-2、L49、L50、L51以每节段为一滑移单元，1 工程概况湘潭市杨梅洲特大斜拉桥为双塔双索面半漂浮体系，东、西边跨各设置2个辅助墩和1个过渡墩，全长1 108 m。其中，主跨658 m，西侧边跨为3跨70 m，东侧边跨为100、70、70 m，其中100 m跨越河东大堤（图1）。70 00070 00070 00070 000100 00070 000658 0001 108 000西岸东岸1920212223242526图1 桥型立面布置示意主跨及河东侧跨大堤钢主梁为分体式钢箱梁结构，全桥共划分为53节。钢箱梁总宽51.85 m，梁高3.80 m，主箱顶面横坡为2%，主梁节段标准长度15 m，质量372 t。钢箱梁由顶板、底板、内腹板、外腹板、横隔板、风嘴、锚固构造等组成。两箱中间以横梁连接，斜拉索锚固于外腹作者简介：何文生（1989），男，本科，工程师。通信地址：上海市杨浦区河间路1280号6楼（200090）。电子邮箱：收稿日期：2022-08-02市政工程MUNICIPAL ENGINEERING202212Building Construction2972L44、L45梁段采用浮吊直接安装到位。最大滑移质量为604 t，最大滑移单元长度为18.5 m。12 000 12 00012 000 12 000 9 000 9 0009 0009 0006 0006 00088 50025 5006 000 12 00023#主塔滑移单元7滑移单元6滑移单元5滑移单元4滑移单元3滑移单元2滑移单元1吊装就位13 25015 15018 50015 00015 00015 00015 1509 750L53L52L51L50L49L47L46-2L48L46-1L44H1L45H2图3 滑移支架纵桥向布置与滑移单元划分滑移施工的梁段设计成桥立面线形为坡度1.3%的斜直线与曲线，滑移线形设定为斜直线，由滑移起点标高H1、滑移终点标高H2进行确定，滑移线形作为滑移支架及搁置墩标高设定的依据插值确定1-2。2.1 滑移支架设计2.1.1 支架结构滑移支架结构采用钢管桩贝雷梁支撑体系，钢管桩基础作为支架基础，间距为3 m模数，支架最大跨度12 m。滑移支架结构自下向上由钢管桩、横梁、贝雷纵梁、枕梁、轨道梁、钢轨组成（图4）。其中，钢管桩采用800 mm14 mm螺旋钢管桩，钢管桩间设置平联、斜撑，以增强稳定性。平联采用D400 mm10 mm钢管，双拼25#槽钢作为斜撑；横梁由三拼H700 mm300 mm型钢构成；贝雷纵梁采用12片间距200 mm的“321”型贝雷桁架单元构成，贝雷纵梁侧向设置限位支架固定，桁架单元纵向阴阳头通过2根特制1.2 m销轴贯通连接，贝雷桁架单元节间通过补强支撑架横向连接，补强支撑架由槽钢或角钢焊接组成，通过标准撑架螺栓连接贝雷桁架单元；枕梁采用HW400 mm400 mm型钢设置在贝雷纵梁顶面，间距为1.5 m；轨道梁采用HW400 mm400 mm型钢结构置于枕梁上部，纵向桥布置；钢轨采用P43型重轨，共铺设4条滑道、8条钢轨，在轨道梁顶部位置通长布置；钢轨与轨道梁之间采用压板固定，压板间距为1 m。横梁HN700 mm300 mm枕梁HW400滑移梁HW400P43重轨滑靴20011=2 20012片“321”贝雷片贝雷片侧向限位支架图4 滑移结构布置示意2.1.2 贝雷纵梁验算贝雷纵梁采用非标连接，其承载力关系结构安全，考虑结构自重、钢箱梁自重、风荷载，采用3D3S程序的空间杆系有限元方法进行验算，滑靴最大支撑反力755 kN，结构最大变形为6 mm（图5），最大应力为184 MPa，应力比为0.603（图6），满足要求。结构应力最大位置Pz=755.00Pz=755.00图5 贝雷纵梁变形 图6 贝雷纵梁应力比2.2 滑移梁段搁置墩搁置墩作为钢箱梁滑移到位后的落梁支撑，滑移到位后将梁段荷载由滑移设备转移至搁置墩上。搁置墩（图7）采用HW400 mm400 mm作为分配梁，支撑立柱采用325 mm16 mm圆管结构，其高度L根据钢箱梁底板安装线形插值确定。支撑立柱上部采用厚5 mm的薄钢板、压合木板抄垫微调梁段高程。枕梁支撑分配梁支撑立柱横隔板滑移设备钢箱梁底板钢箱梁底板横隔板支撑立柱支撑分配梁枕梁1 5001 600A400400LL图7 搁置墩结构示意2.3 滑移进程及推力参数1）滑移顶推力验算。根据滑移单元竖向荷载、滑道摩擦系数及滑移线形纵坡的影响，选用顶进千斤顶，顶进千斤顶实际总顶推力不应小于计算顶推力的2倍。计算总顶推力可按式（1）确定。F(fa)G（1）式中：F计算总顶推力；G顶推单元的自重荷载与桥面临时荷载之和；f滑靴与钢轨构成的滑移面静摩擦系数，宜取为 0.2；a钢桥滑移线形纵坡率；“”上坡滑移；“”下坡滑移。2）滑移进程及推力参数。根据滑移单元竖向荷载及1.3%下坡滑移、梁段位置确定滑移进程与推力参数（表1）。何文生、黄华、戴凤波、杨海昌、沈嘉骅:特大斜拉桥分体式钢箱梁滑移施工工艺建筑施工第44卷第12期2973表1 滑移进程与推力参数滑移单元 长度/m 质量/t 滑移进程/m 滑移顶推力/kN 液压爬行器数量/套118.50604.097.0011298215.00372.282.006968315.00372.267.006968415.00372.252.006968515.15460.436.85861869.75243.327.104558713.25398.213.8574583 滑移施工过程控制要点3.1 滑移施工步骤1）利用塔吊安装滑移设备，调整滑移设备位置，调试泵站和控制系统（图8）。2）利用500 t浮吊在常水位期间吊装梁段初步定位，进行梁段滑移。滑移前对油缸、泵站、控制系统进行检查，先进行预滑移，对各支点位置荷载进行记录分析，并根据实际荷载对各点荷载参数进行调整，观察钢箱梁同步情况，无异常后进行正式滑移。滑移过程中观测同步位移传感器，监测滑移同步情况、滑靴与轨道卡位状况、爬行器夹紧装置与轨道夹紧状况，滑移时在轨道上设置标线，测量复核滑移的同步性（图9）。P43钢轨滑移设备 滑移到位23#主塔安装横梁滑移支架浮吊吊装图8 滑移设备安装示意 图9 钢箱梁滑移示意3）滑移过塔后，测量边箱梁轴线和横梁牛腿开档长度及对角线，确保开口间距正公差为10 mm，采用浮吊吊装横梁，横梁临时匹配后梁段继续滑移。4）完整分段滑移到位落梁在搁置墩上进行精确定位，完成环焊缝的焊接、栓接，依次完成其余梁段的滑移施工与梁段拼装。3.2 支架预压与过程观测滑移下部支撑由多个结构组合构成，贝雷纵梁、枕梁、桩顶横梁间存在缝隙无法紧密贴合，同时结构可能发生弹性变形，钢管桩在进行负载后会存在一定的沉降。在进行钢箱梁吊装滑移施工前对平台进行预压，采用水袋分区1.1倍钢箱梁荷载超载预压方式。平台上部在轨道梁跨中位置每侧各布设22个沉降观测点，利用全站仪进行观测；每个观测断面上共设置4个（单幅2个）观测点，且对称布置；平台下部在钢管桩上每侧设置12个观测点，利用水准仪进行观测，设置在常水位30.40 m上方2 m处；钢管桩上观测点采用反光贴片设置通视的位置，轨道梁上观测点采用焊接标识点方式。预压期间观测频率为每天2次，以各点最后3次单次沉降量不超1 mm，3次累计沉降量不超2 mm为沉降稳定标准。滑移施工期间，沉降变形监控频次为每滑移5个行程约3 m距离观测一次，且观测时间间隔不少于3 d；浮吊吊装施工期间梁体落至搁置墩时，按照钢箱梁自重荷载分级卸载40%、60%、80%、100%进行实时观测，钢箱梁完全落墩后，观测平台沉降情况，无异常后方可脱钩。其他施工期间按照前14 d内每天观测一次，第14天以后每7 d观测一次；遇到大风、大雨或支架被重物碰撞等情况时，需要进行检测复核。3.3 滑移同步控制滑移过程中采用计算机同步控制设备动作、位移及荷载分布。为保证同步滑移，在梁段和滑靴之间设置如图10所示的同步装置，保证滑靴与钢箱梁的位置相对固定，滑靴上部分配梁之间设置直径25 mm的PSB830精轧螺纹钢，螺纹钢长度根据滑移支点间距进行模数化设计，采用螺纹钢连接器组合不同长度满足张拉要求，端部采用螺母固定；滑靴下部采用直径15.2 mm的17钢绞线进行连接，端部采用钢绞线单孔索具固定。钢箱梁分配梁滑靴精轧螺纹钢钢绞线图10 同步控制装置立面布置示意4 梁段安装精度控制4.1 测量控制网本工程施工空间坐标系的建立采用1985国家高程系统，以桥梁主跨跨中、高程0点及横桥向中心线为坐标原点；X轴为纵桥向，西向东为正方向；Y轴为横桥向，正方向指向左幅；Z轴为索塔竖向。本次桥梁独立施工控制网如图11所示。根据现场情况结合桥梁测量定位需求，分别在河东布设了6个测量控制点，河西布设了4个测量控制点，各测量控制点间相互通视。桥梁独立施工控制网根据首级控制网起算点按平面二等网要求加密，高程控制按二等三角高程跨河水准联测河东河西两岸控制点。4.2 滑移过程精度控制滑移过程精度主要控制钢箱梁轴线偏移，左右幅2条滑道距离桥梁中心线分别为9.5、18.5 m，在钢轨铺设前通过何文生、黄华、戴凤波、杨海昌、沈嘉骅:特大斜拉桥分体式钢箱梁滑移施工工艺202212Building Construction2974主塔主塔湘江轴方向Y轴方向X23河东大堤JM5JM4JM3JM2JM1JM0CCZ1Z2JM522图11 主桥独立施工控制网布置示意全站仪放线，每隔2 m定位标识轨道中线、轨道下翼缘边线及轨顶高程，控制同一滑靴下相邻轨道间距，保证钢轨轴线精度在2 mm以内。同时，滑靴结构下部设置了限位挡块，其与钢轨上翼缘间设间隙为2 cm，确保了滑移过程中钢箱梁轴线偏位在2 cm以内；引测水准原点到23#主墩牛腿，控制滑移轨道的轨顶安装标高，确保滑移过程平顺。4.3 安装精度控制措施4.3.1 钢箱梁测控点布设与横向起拱为控制梁段平面位置和线形精度，钢箱梁预制阶段在钢桥顶面布置标高及轴线测控点（图12），首节定位梁段L53边箱梁在两端横隔板位置处共设置4个测控点，L46-2至L53梁段每节梁段在向塔侧端横隔板上进行布置；L46-1、L45、L44钢箱梁测点布置在背塔侧端横隔板上。测点位置处焊接长度为2 cm的方钢，方钢顶部打十字形样冲标记。17 0005 7505 75017 00017 0005 7505 75017 0009 0009 5009 0009 500测控点搁置墩测控点测控点搁置墩3 0004 500 3 750 2 850900外腹板测控点测控点测控点测控点横隔板斜拉索内腹板桥梁中心线向塔侧图12 标准梁段测控点与起拱示意超宽双索面分体式钢箱梁拉索点腹板横向间距为46.123 m，成桥体系转换后会产生下挠变形，在厂内预制阶段、现场少支架滑移拼装阶段需要考虑横向预拱度，横向预拱度值主要考虑梁段自重的影响以及施工中焊接收缩变形的影响。根据计算，梁段在自重作用下主梁中心线向下竖向变形为15 mm，焊接收缩补偿量取5 mm；为确保成桥横坡，同一断面边箱梁外测控点横向起拱值设定为15 mm，测控点高差为355 mm，横坡坡度为2.088%；同一断面边箱梁底板定位内外侧搁墩高度差值为8 mm。4.3.2 对位拼接精度控制措施在拼装及对位过程中，平面位置及竖向线形的调整以工厂预拼装的测控点和对合线为定位基准；边箱梁环缝顶板设置5个匹配件，内外腹板各设置1个匹配件，底板设置6个匹配件（图13）。采用滑移设备、螺旋千斤顶以及匹配件微调限位相结合的方式，进行各点的横向和纵向位置、高程微调，满足拼装精度要求。匹配件角钢基准块螺栓孔销孔图13 匹配件定位示意滑移至安装位置后，首先解除横梁匹配件的连接及码板的约束，利用滑移设备的顶升油缸调整边箱梁高程符合立面线形的要求，然后利用其侧向油缸调整梁段轴线位置；边箱梁的纵向和横向位置利用腹板、顶板、底板等位置的临时匹配件辅助调整。全站仪测量梁段测控点的高程、里程、轴线，轴线控制在10 mm，测控点高程控制在10 mm，满足要求后落梁到搁置墩上，进行边箱梁间的装配。最后进行中间横梁环缝的微调匹配，依次进行边箱梁环缝、中间横梁的环缝焊接工作。5 结语1）采用滑移法施工实现了边箱梁、中横梁完整梁段整体滑移就位，解决了超宽、超重、跨距远的分体式钢箱梁过主塔并跨大堤架设的需求。2）基于钢管桩贝雷梁支撑体系的滑移支架结构，通过有限元分析复核、支架预压与监测、同步控制，确保了滑移施工的安全。3）通过建立测量控制网、钢箱梁测点布控与起拱，采取的对位拼接精度控制措施满足了质量控制要求。1 李瑞锋,李旻,罗兴隆.顶推式滑移施工中的移动支撑设计J.施工 技术,2007(7):61-63.2 孙永乐.滑移技术在钢箱梁施工中的应用J.建筑技术开发,2020,47(8):108-109.何文生、黄华、戴凤波、杨海昌、沈嘉骅:特大斜拉桥分体式钢箱梁滑移施工工艺