嘉绍跨江大桥主航道桥边跨钢箱梁落梁施工介绍
2017-07-17
1 工程概述
嘉绍跨江大桥主航道桥为六塔独柱四索面分幅钢箱梁斜拉桥，其桥跨布置为70＋200＋5×428＋200＋70m，全长2680m。钢箱梁采用分幅形式，单幅箱梁为栓焊流线形扁平钢箱梁，外侧全梁段设置风嘴，内侧除70m边跨和索塔无索区外其余设置斜拉索检修道。梁高4.0m（箱梁内侧内尺寸），单幅梁宽24m（含风嘴及斜拉索检修道），两幅梁间横梁长9.8m，全幅总宽55.6m。
过渡墩、辅助墩处横梁下方安装有横向抗风支座连接架，单幅箱梁在辅助墩、过渡墩处各设置一个双向滑动支座。根据构造及施工架设的需要，边跨钢箱梁共分为I、E2（2对）、D2、H、E1-2等六类共12片钢箱梁。边跨的两幅钢箱梁之间通过4道箱型横梁连成整体，边跨桥面纵坡0.45%。
由于项目施工环境影响，边跨无索钢箱梁无法采用大型浮吊直接吊装到位，施工时采用满堂式落地支架支撑，利用在支架上的变幅式架梁机吊装。钢箱梁吊到支架上后，通过卷扬机牵引纵移到支架后端拼接成整体，最后整体移至设计位置。
边跨无索区域的钢管支架由φ1000×12mm钢管立柱及φ426×6mm的钢管平联、φ325×6mm的钢管斜撑组成，其中所有钢管立柱由原有平台桩接长。钢管柱分节段焊接接长，接头加贴板焊接，钢管桩之间有多处平联与辅助墩墩身及横梁中的预埋件进行对接。横向及纵向东侧移梁轨道采用双拼HM588型钢或贝雷梁，搭设在钢管立柱顶的承重梁上。
2 工程特点
边跨钢箱梁及相对应的横梁全部焊接连成整体，相应附属设施安装完成之后，进行整体落梁施工。整体落梁主要是利用砂箱自动卸荷的特点，并依靠钢箱梁整体刚度达到下落的同步协调性。为确保钢箱梁合拢时的线型，落梁须分两阶段进行，第一阶段先将边辅墩边上的支架支撑转换到支座上，保留边跨跨中的支架支撑确保钢箱梁线型，第二阶段待Z2～Z3钢箱梁合拢后，再拆除边跨跨中的支架支撑，以完成全桥结构体系转换。
边跨钢箱梁及相对应的横梁全部焊接连成整体，相应附属设施安装完成之后，须及时完成整体落梁施工，令上部构造荷载可通过边辅墩支座传递到下部构造，为主桥体系转换（顶推合拢）提前作好准备。另及时完成整体落梁施工有利于降低边跨钢箱梁支架在台风期、潮汛期的结构安全稳定性，且可消除过往船只撞击支架进而威胁到钢箱梁的结构安全重大隐患。
3 边跨钢箱梁落梁后支架承载力的验算
边跨钢箱梁及相对应的横梁全部焊接连成整体，相应附属设施安装完成之后，进行整体落梁施工，边跨钢箱梁及横梁的自重荷载主要转由Z1、Z2墩支座及支架中保留的中跨中两排管桩支架承载，整个钢箱梁形成一个由Z1、Z2墩支座及保留的支架上的砂箱作支点的连续梁结构。
安全起见，将钢箱梁刚度引起的变形协调作用作为安全储备，整个钢箱梁及横梁作用在保留支架的的荷载为9160KN，取10000KN进行验算，由NBK3钢箱梁节段对应横隔板下的16个砂箱传递至支架，每个砂箱承受竖向荷载625KN。另顶推合拢时，须将保留支架上的砂箱更换成滑块以形成纵向滑移系统。纵向滑移系统由四氟板及不锈钢板组成，据实测数据，摩擦系数取0.06，则支架在顶推时需承受的水平摩擦力为10000×0.06=600KN，顶推施工时，须在支架与钢箱梁间施加反向水平力600KN，单幅300KN以抵消水平推力。
经验算，支架最大应力位于HM588承重梁上贝雷片下部的支点处及砂箱下方I25工字钢分配梁，最大应力为291MPa＞168MPa，不满足要求。贝雷片经双2匚10加劲，I25工字钢两侧各增加一根工字钢后满足要求。支架最大变形为贝雷梁跨中19.8mm，支架最大沉降为16.1mm。
图1 边跨落梁后支架验算模型
4 边跨钢箱梁落梁程序
边跨钢箱梁落梁施工工作主要分为七大部分，依次如下：
（1）钢箱梁、横梁及附属设施安装验收检查；
（2）钢箱梁落梁施工准备；
（3）按顺序割除部分砂箱卸荷；
（4）拆除部分支架；
（5）Z2～Z3钢箱梁合拢；
（6）按顺序割除剩余部分砂箱；
（7）拆除剩余部分支架。
边跨钢箱梁落梁前须对箱梁、横梁、边辅墩的混凝土结构、支座及相应附属设施的检查和验收。
5 一阶段落梁
5.1 支架验收检查
钢箱梁落梁前必须进行支架检查和验收。支架检查和验收包括钢箱梁支架和原变幅吊机支架。检查和验收的主要要点为支架桩垂直度、间距、焊缝、平联位置，桩平面位置、预埋件质量、桁架加工件质量及连接部位质量等，若发现缺陷，须作相应补强处理后方能进入下一道工序，以保证支架从上而下拆除时的可靠稳定性。
5.2 一阶段落梁
一阶段落梁前，须先按方案将支架加固加劲好并加垫NBK3梁段下方的承重砂箱，经检查验收后，方能进行落梁作业。按利用砂箱自动卸荷的特点，横桥向同步下放四排砂箱，顺桥向先将Z2墩以南的砂箱由南往北进行下放，再同同时将Z2墩至保留支架以南的砂箱由北往南进行下放，将保留支架以北至Z1墩的砂箱由南往北进行下放。砂箱割除时，须保证横桥向同一排砂箱下放的同步性，且下放过程全程须对墩身、混凝土横梁、垫石、支座、保留支架等结构的受力状况，且对钢箱梁顶面墩顶位置及保留支架位置的沉降量进行监控，若过程中发现有异常声响时或其他状况时，应立即停止作业，排除隐患后方能继续，以确保保留支架、箱梁及下部构造的结构稳定性。
5.3 一阶段支架拆除
一阶段支架拆除时，先拆除Z2墩以南的支架，拆除顺序自上而下，由西往东进行，再行由两边至中间的顺序由西往东拆除Z1至Z2间支架。
6 二阶段落梁
6.1 支架验收检查
二阶段支架检查和验收的主要要点为支架桩垂直度、间距、焊缝、平联位置，桩平面位置、预埋件质量、桁架加工件质量及连接部位质量等，若发现缺陷，须作相应补强处理后方能进入下一道工序，以保证支架从上而下拆除时的可靠稳定性。
6.2 二阶段落梁
Z3钢箱梁与边跨钢箱合拢并牵挂好相应斜拉索且经相关单位验收后，可以进行二阶段落梁。按利用砂箱自动卸荷的特点，横桥向同步下放四排砂箱，顺桥向由中间向两边进行下放，且下放过程全程须对墩身、混凝土横梁、垫石、支座、保留支架等结构的受力状况，且对钢箱梁顶面墩顶位置及保留支架位置的沉降量进行监控，若过程中发现有异常声响时或其他状况时，应立即停止作业，排除隐患后方能继续，以确保保留支架、箱梁及下部构造的结构稳定性。
6.3 二阶段支架拆除
二阶段支架拆除时，可按一阶段支架拆除的方式，顺序为自上而下拆除Z1至Z2间支架。
7 落梁施工注意事项
（1）梁段落梁前由支座、砂箱共同受力，梁段落梁后仅由支座受力。
（2）砂箱必须严格按照顺序割除。
（3）测量全程动态监控，主要观测内容为：
A、左右两幅钢箱梁相对高差变化、线型变化。
B、支架变形及沉降。
C、支座接触情况。
出现超标立刻通知指挥人员，采取应急处理措施。
（4）砂箱割除原则为：一次性按顺序仅可割除一片梁段下的砂箱（6个），根据砂箱的卸载速率及测量动态监控情况选择后续切割的时机，切不可盲目切割，防止钢箱梁偏位。
（5）落梁过程中需对支架关键部位进行观测，若有明显变形、剧烈响声、锈漆脱落等异常状况，必须立即通知指挥人员，分析原因后采取应急处理措施。
（6）落梁过程中，须派专人对每个砂箱进行流动不间断观测，检查砂箱卸荷是否正常顺畅，如有异常须立刻通知指挥人员。
8 结语
嘉绍跨江大桥是目前国内施工难度最大的少数桥梁之一，也是唯一一座六塔四索面全钢箱梁斜拉桥，其边跨钢箱梁的成功落梁施工，为主桥体系转换（顶推合拢）打下了经验基础，是后续所有工序顺利施工的关键所在。在参建各方的努力下，目前主航道桥已全桥合拢完成了体系转换，完全满足施工需要，达到了预期的目的。
嘉绍跨江大桥边跨落梁施工通过合理的选择参数以及详细的理论计算，验算了落梁施工过程中潜在的结构安全隐患，经过加固措施，确保了高支架大吨位体系中的结构安全。在实际施工中摸索出的一套利用支架与钢箱梁自身的结构特点，仔细分析结构体系转换过程的各工序的结构受力情况，更好地指导施工的方法，确保了钢箱梁合拢前的合拢口形态，顺利合拢。实践证明，落梁施工中所采取的措施是行之有效的，而且较好地控制了施工质量，可以为类似桥梁的落梁施工提供借鉴。
参考文献：
[1]中交公路规划设计院有限公司，《嘉兴至绍兴跨江公路通道嘉绍大桥施工图设计文件》，2008年12月.
[2]广东省长大公路工程有限公司，《嘉绍跨江大桥第Ⅳ合同段钢箱梁吊装及斜拉索安装施工组织设计》，2011年5月.
[3]人民交通出版社，《公路桥涵施工技术规范》（JTGT F50-2011）.
[4]人民交通出版社，《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80―2004）.
[5]人民交通出版社，《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001.
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