坝陵河大桥钢桁梁跨中合龙技术.doc

坝陵河大桥钢桁加劲梁跨中合龙技术
杨国海

（贵州省桥梁工程总公司 贵阳 550001）

摘 要：坝陵河大桥为国内最大跨度钢桁加劲梁悬索桥，钢桁梁采用桥面吊机由两塔向跨中架设，本文介绍了钢桁梁跨中合龙安装施工技术。
关键词： 钢桁梁 工况分析 跨中合龙

1、工程概述
坝陵河大桥位于贵州省安顺市黄果树风景区与关岭县交界处，是沪瑞国道主干线（贵州境）镇宁至胜境关高速公路上的一座主跨为1088m的特大型悬索桥。大桥由主桥及左右引桥三部分组成，两侧引桥为50m跨单箱单室预应力砼连续刚构箱梁桥，主桥单跨间支，主跨分跨为248+1088+228m。桥型布置图如图1：

图1 桥型布置图
主梁为正交异性桥面板钢桁梁，全桥共分51个梁段100个节间，合龙段布于第26梁段，合龙梁段桁长17.6m,桁宽28.7m,桁高10.7m, 由两纵向主桁片，一横桁片及16根上下平联杆件组成。加劲钢桁梁采用起重力矩1540t·m、额定吊重为70T的移动式桥面吊机从两索塔向中跨对称架设安装。由于地处峡谷山区，桁梁安装时受峡谷风向及加工制造、安装累积误差的影响，合龙工艺复杂，难度较大。

2、合龙难点
（1）合龙点较多，主桁杆件有四个合龙接点，平联杆件有16个合龙接点。
（2）合龙点空间坐标的变化因素较多，钢桁梁在纵向（顺桥向）的长度偏差X，受温度的影响、钢桁梁加工制造与安装偏差的影响及风向的影响；横桥向的偏差Y受安装顺序、日照、吊索安装位置精度及风力的影响；竖向Z偏差，受安装荷载及索力的影响。在合龙调整时，X、Y、Z互相影响，变化不定，较难撑控。
（3）合龙精度要求高，由于合龙属栓接合龙，主要合龙接口处栓孔为φ30的栓孔，冲钉紧直径紧小于栓孔直径0.2mm，要顺利合龙，冲钉须能顺利打入，在合龙时，合龙接口互相影响，后合龙的接口与已合龙的接口相比，难度较大。
（4）杆件制造误差的累计对合龙的影响较大，基本无法预测该值，从而导致合龙难度的增加。
（5）杆件安装误差的累计对合龙的影响较大，基本无法预测该值，从而导致合龙难度的增加。

3、合龙各工况计算
3.1计算思路
因受制造及安装误差、温度等影响，合龙过程中可能出现上下游合龙段长度不一致、钢桁梁合龙接口存在纵、横、竖向偏差及发生相对扭转等情况，按标准节段架设顺序作业，经计算，接近合龙状态时，桁梁纵桥向相重合近130mm,且两侧合龙口存在上大下小的上开口，由于合龙上开口合龙需压重，实施困难，可行性较小，为便于实施合龙，合龙前合龙接口须调整至下开口状态，以便于利用主缆通过临时吊索张拉进行提升，在纵桥向需设置顶拉措施，使两侧桁梁纵向位移可控。要使桁梁合龙时处于下开口状态，可采用顺序合龙法、后端提升法、三吊索后上、五吊索后上法几种方法。要选择正确的合龙方法，需对这几种方法在合龙状态时的上下弦开口量等进行计算，根据结果进行比较分析。

3.2温度影响、各种架设方法开口量、顶拉提升力计算

表3-1 温度对合龙接口开口量影响计算（m）
气温 位置
15℃
17℃
19℃
20℃
（基准）
21℃
23℃
25℃
27℃
上弦
0.1101
0.1134
0.1163
0.1173
0.1177
0.1206
0.1235
0.1264
下弦
0.1376
0.1395
0.1417
0.1431
0.1428
0.1450
0.1472
0.1493
差值
-0.028
-0.026
-0.025
-0.026
-0.025
-0.024
-0.024
-0.023

表3-2 合龙前开口量计算(mm)
项别
工况
下弦开口增量
上弦开口增量
上、下弦开口差
东、西岸高差
梁端支座解除
129.5
106.2
23.3
11.3
染端支座约束
-154.2
-177.2
23.1
11.6

表3-3 后端提升法计算（单位m）
位置
未张拉
张拉20段3对吊索(每对200t)
上弦杆
0.057422826
0.065026225
下弦杆
0.044735943
0.042257124
差值
0.012686883
0.022769101

表3-4 配重对合龙段开口量影响计算（东岸108t,西岸76t)
项别
工况
下弦开口增量
上弦开口增量
上、下弦开口差
东、西岸高差
作用在24节段
120.9
120.7
0.2
0.6

表3-5 顺序合龙梁端顶拉力计算
25节段架设完成、26节段架设一个节间桁片（mm)
工况
下弦开口增量
上弦开口增量
上、下弦开口差
东、西岸高差
顶、拉力65t
117.2
117.6
-0.4
-8.3

表3-6 E49~E51吊索后装安装开口量计算
25节段架设完成、26节段架设桁片（mm)
项别
工况
下弦开口增量
上弦开口增量
上、下弦开口差
东、西岸高差
E49~E51吊点不装
120.0
118.8
1.2
-26.3

表3-7 合龙状态提升力计算
顺序作业完成、三吊索安装时（t)
项别 工况
吊点50
吊点51
吊点52
三点提升(单侧力)
184.0
96.0
178.0

表3-8 E48~E52吊点后安装方案
25节段架设完成、26节段架设桁片（mm)
项别 工况
下弦开口增量
上弦开口增量
上、下弦开口差
东、西岸高差
E48~E52吊点不装
95.4
133.6
-38.3
-69.6

表3-9 合龙状态提升力计算
顺序作业完成、五吊索安装时（t)
项别 工况
吊点49
吊点50
吊点51
吊点52
吊点53
5点提升(单侧力)
183
91.0
84.0
85.0
183

4、 计算分析、确定合龙方法
根据上述监控计算结果，对合龙各工况进行分析：
（1）升温时合龙纵向开口减小，上下弦开口量差值减小，东西岸侧竖向高差增大；降温时合龙开口增大，可上下弦开口差增大，东西岸侧竖向高差减小。因可通过梁端张拉控制纵向位移，温度对安装精度的影响作用不大。
（2）在正常安装情况下，当第25梁段安装完成后，合龙段开口已闭合15～18cm，要顺利安装，要在梁端支座处作限制钢桁梁向中跨纵向位移的措施。
（3）接近合龙状态时，上下合龙口形成的角度近0.4°，上下弦开口差为2.3cm，可以通过配重方式（两岸各约100T）将上下弦开口差减小为“零”。
（4）在B26主桁片架设完成后，当采取对拉(每组65T)后，合龙开口差由23.3mm减小至0.4mm，这时竖向开口处，西岸侧高了8.3mm。
（5）在B25梁段后侧（索塔方向某一位置）提升后吊点，提升力已达350T，上下弦开口差仍未消除，且更加增加，上下弦开口差与合龙口两侧竖向高差存在如此特征：随着提升力的增加，上下弦开口差减小，两侧竖向高差增大。因而后端提升方案不可行。
（6）E49-E51三吊索后安装方案，上下弦开口差只有1.2mm，提升力在E50处单侧184T，E51处96T，可东西岸竖向高差达26.3mm，由于提升力较小，可通过临时吊索提升方式解决，两岸高差可通过改变安装次序，将桁梁合龙口置于高程较低一侧，借桁梁悬臂端下挠调整高差。
（7）E48-E52吊点后安装方案，这时上弦开口反面比下弦开口小38mm，而合龙口西岸侧相比东岸侧在竖向高程上又高了近70mm。因需增加多组临时吊索，安全性降低，相比较而言，3对吊索后上法较5对吊索后上法优越。
经过计算与分析，选用三吊索后上工艺实施合龙。

5、 合龙要点
5.1杆件安装、合龙顺序
主桁架、主横桁架采用整体桁片安装，平联采取单根杆件安装。安装时先安装主桁，同时，预先将合龙接口处内侧拼接板放入桁腹内。待主桁杆件后龙后，再进行横桁及平联安装。

图2合龙梁段安装状态图
合龙两侧标准梁段安装后，暂不安装E50、E52两处吊索，在此处安装临时吊索承受桥面吊机自重及施工荷载。

5.2合龙接口选择
利用纵坡，确定合龙位置。由于本桥处于半径为34000米凸形竖曲线上，顶点即在跨中处，在东岸一侧，纵坡为+2.2%,西岸一侧为-1.0%,故可知E50处高程低于E52处，由于桁片安装后悬臂端将下挠，故选取东岸E50处为合龙接口，安装时，桁片连接较高的E52一侧。

5.3位移调整措施
本桥利用在索塔横梁处反力支架上布置千斤顶，利用精轧螺纹钢筋控制桁梁纵向位移，千斤顶布于镇宁岸侧，在主桁片安装前，将东岸桁梁向镇宁岸一侧牵引，留出安装纵向距离，主桁安装后，合龙时，胜境关岸一侧桁梁不动，通过放松千斤顶，使东岸桁梁向西岸一侧纵移，达到纵向合龙目的。
在放松千斤顶时，根据测量观察，可采取不同步释放将桁梁合龙接口进行横向偏差调整，在调整值不能达到要求时，可在合龙梁段设置牵引措施，对角牵引西岸侧桁梁达到横偏调整目的。
竖向位移调整通过临时吊索提升系统对钢桁梁进行提升，提升系统将主缆及桁梁连接成一体，通过张拉临时吊索将桁梁提升。

5.4 合龙前准备工作
（1）测量
当合龙段两侧标准梁段架设完成后，按每两小时一次进行合龙段两端相同点位纵向、横向及竖向距离测量，测量时记录风向、温度，以分析合龙点位移。在E50、E52两吊索不安装后，复核上下开口，确定处于下开口状态，若出现上开口中，表明临时吊索受力较大，可按计算开口值放松调整临时吊索。
（2） 冲钉、高栓、千斤顶、钢绳、手拉葫芦、麻绳等材料备齐。
（3）桁片拼装完成、吊运机械完好。
（4）指挥员、安全员、技术人员及相关作业人员就绪。

5.5弦杆合龙
主桁弦杆合龙顺序如图3

图3弦杆合龙顺序示意图
（1） 将东岸侧桁梁向东牵引，测量合龙段纵向距离，直至满足安装要求，牵引力每侧达67T时，东岸桁梁向东纵移了15cm。
（2） 安装两侧主桁片，安装接点为E52（F52），
打入70%的冲钉，30%高栓，初拧。
（3） 东岸索塔横梁处千斤顶缓慢释放，使桁梁西移对齐西岸侧桁梁，实侧横向偏差，通过不对称释放校正，借助手拉葫芦等进行校正辅助。
（4） 上弦临时合龙
步骤三完成后，通过测量调整完纵、横、竖向偏差，将上弦桁腹内预先搁置的拼接板及外侧拼接板对准孔位，打入冲钉及高栓，高栓初步拧紧。
（5） 下弦临时合龙
a 上弦合龙后，将梁端牵引装置解除。这时下弦合龙接口纵向还余12mm的开口。
b 在E50-E51之间安装临时吊索提升装置，并与E50东侧临时吊索同步提升。随着桁梁上升，下弦杆合龙口纵向尺寸缩短。
c 节口处偏差调整
提升过程将纵向偏差消除，竖向偏差可通过两侧不对称提升进行调整，横偏通过在横腹杆上栓挂手拉葫芦进行调整。
d 栓孔对位后，打入冲钉及高栓，初拧。
（6） 最终合龙
a 安装E51（F51）处主横桁片，使桁架构成整体。
b调整并提升E50、E51、E52处临时吊索，将永久吊索与钢桁梁连接，完成工序转换。
b 永久吊索安装后，将合龙接点冲钉及高栓（旧）换栓拼完成初终拧。换栓时先置换高栓（旧），再置换冲钉。
主桁弦杆合龙后，即可进行平联的合龙安装，因平联采取单根杆件架设方式，可通过磨孔调节孔位偏差进行合龙。

6、 结束语
坝陵河大桥属国内上千米跨首次使用桥面吊机架设的钢桁加劲梁悬索桥，贵州省桥梁工程总公司在架设过程中勇于创新、实现了跨中高精度、零误差合龙，其架设体系的成功实施及其高效、快捷的合龙工艺对今后西部山区更多的同类型桥梁的架设，提供了宝贵的借签成果，亦填补了国内在这一领域的空白。
签于作者水平有限，错误之处再所难免，请各位专家批评指正。
作者简介：
杨国海 男 1976年7月25日 33岁 贵州贵阳 工程师 公路桥梁
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