乌苏大桥主梁架设技术
2017-10-17
1 项目背景
乌苏大桥位于黑龙江省抚远县乌苏镇，是中俄重要的口岸大桥。该处位于边陲，人力、物力组织不便，机械、材料进场不便，冬季时间长，可供施工时间短。
乌苏大桥主桥采用独塔单索面混合式钢箱结合梁斜拉桥方案，采用带大挑臂的钢箱结合桥面板的断面，钢箱采用工厂分节段制造，现场全断面焊接的方式。
主梁全长280m，宽26.5m，高3.55m。沿纵向划分31个节段，中间塔梁固结段（0#）块长15m，为钢筋混凝土结构，其余各段为钢箱梁加钢筋混凝土面板的结合梁结构。钢箱梁共分为30个节段，其中26个标准节段（Z2～Z14）长9m，重约95.4t;两个边跨无索区节段（Z15）长11.9m，重约127.2t;塔柱无索区节段（Z1）长3.5m，重约37.5t。
图1 断面布置图（单位：m）
2 方案比选
根据本工程的地理位置以及以往的施工经验，对主梁架设初步拟定为两个方案：支架法和悬臂架设法。
2.1 支架法
钢箱梁安装采用支架法。支架在主跨内按12m跨度布置，采用钢管桩+贝雷梁形式。利用500t浮吊将钢箱梁节段吊装到支架上。调整后临时连接，然后进行焊接施工，吊装桥面板。
该方案的特点是施工快速，可与主塔施工平行作业，需大型浮吊配合施工，水上支架搭设困难，费用较高。施工快速，但是根据工期安排，支架需渡一次冰凌，结构安全风险较大。
2.2 悬臂架设法
设计专用桥面吊架，整体起吊钢箱梁及桥面板，焊接完钢箱梁后，桥面安装桥面板。
该方案的特点是悬臂对称安装，不需要大型浮吊，但是需吊挂焊接，且桥面板安装困难，施工工期较长，主梁当塔柱完成后才能施工。冬休季不受天气影响。
综合考虑本工程特殊的地理位置，采用吊架法施工更为合理。在吊架设计中，综合考虑钢梁焊接和桥面板安装功能。
3 吊架设计
一般的吊架形式一下两种：（1）由型钢焊接组成的菱形式或者三角式;（2）由箱梁或者贝雷梁组成的平弦式。鉴于吊架兼作桥面板安装设备，而菱形式或者三角式在后端没有操作平台，故以选择以贝雷梁组成的平弦式吊架。
平弦式吊架主要由以下部分组成：主桁系统、走行系统、提升系统、桥面板安装系统等组成。
主桁系统包括贝雷片桁架，平联、横梁及后锚梁三个部分。走行系统包括走行滑道梁，前后走行支腿，临时起顶千斤顶。提升系统包括提升顶梁和OVM公司提供全套的SLD液压提升系统。桥面板安装系统包括桥面板提升设备、走行滑道。其总体布置如图2。
图2 吊架整体布置图（单位：mm）
3.1 主桁系统
主桁采用双层加强型贝雷梁，各杆件受力均能满足要求。
表1 加强后贝雷梁主梁计算结果
项目
允许值
最大值
结果
弦杆
560 KN
350.17 KN
满足
竖杆
210 KN
110.96 KN
满足
斜杆
171.5KN
120.64 KN
满足
加强杆件
215.9KN
157.3 KN
满足
变形
16.25mm
9.3mm
满足L/400
3.2 走行系统
滑道由两根6m长的型钢组成，走行时分两步完成，滑道铺设好后首先走行主梁，主梁走行4.5m后暂停，用临时千斤顶起顶主梁，滑道向前走行4.5m后锚固，主梁下落后继续走行4.5m到位。
3.3 提升系统
提升系统需要将钢箱梁、钢挑臂以及上面的桥面板从水面提升至安装位置，提升重量为260t。提升设备采用OVM公司提供全套的SLD液压提升系统，提升平台位于主梁悬臂前端，通过纵移装置实现提升平台在主梁上的前后移动，以方便钢梁对位安装。设计专用吊具起吊主梁，吊点位置可以调整，以满足不同节段不同重心梁段的吊重需要。
3.4 桥面板安装系统
由于混凝土桥面板位于钢梁接缝处，所以需先焊接完钢梁后，方能安装桥面板。在主梁两侧设置了走道梁，实现桥面板提升系统的提取、移动、安装混凝土桥面板。
4 施工要点
该吊架可以满足悬臂架设主梁施工，但是起始块段需要另外使用吊船或者固定吊架完成。吊架在使用过程中，需避免大风作业。为保证走行稳定同步，两组主桁通过横梁联成整体。
5 总结
在现代斜拉桥设计中，主梁采用钢-混组合梁的构造越来越普遍。在施工过程中，将组合梁整体起吊后，桥面上安装桥面板的方案，可以有效降低成本，减小风险。在主梁上搭载桥面板安装系统的设计，打破了用汽车吊机安装桥面板的常规做法，使得施工工序衔接顺利，施工成本明显降低。该工艺在今后的斜拉桥施工中，有着普遍的借鉴意义。
