南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋三桁鋼桁梁墩頂布置及位移調(diào)整施工技術(shù)
2017-04-12
1 工程概況
南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋主橋采用大跨度連續(xù)三桁鋼桁梁，全長(zhǎng)1615m，共128個(gè)節(jié)間。主橋孔跨布置為2×（84+84）m連續(xù)三桁鋼桁梁+（108+192+336+336+192+108）m六跨連續(xù)三桁鋼桁拱。三片主桁桁間距15m，主桁全寬30.0m。鋼桁拱節(jié)間長(zhǎng)度除6#、8#主墩支點(diǎn)兩側(cè)各四個(gè)節(jié)間為15m，7#主墩支點(diǎn)兩側(cè)四個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度為2×15.72m+13.56m+15m外，其余節(jié)間均為12m。主橋立面布置見圖1。
2 鋼梁總體架設(shè)方案
六跨連續(xù)三桁鋼桁拱橋采用從兩側(cè)往跨中架設(shè)、跨中合龍的總體施工方案。北側(cè)從4#墩向6#墩，南側(cè)從10#墩向8#墩方向架設(shè)。南側(cè)10#～9#墩、北側(cè)4#～5#墩鋼梁均采用在支墩膺架上半懸臂拼裝方案。6#、7#、8#主墩墩頂4個(gè)節(jié)間在墩旁托架上架設(shè)，其余節(jié)間鋼梁均為雙懸臂架設(shè)。6#、8#墩各設(shè)吊索塔架一座，7#墩設(shè)三層平索輔助架梁。六跨連續(xù)鋼桁拱共設(shè)4個(gè)合龍口，南北兩側(cè)192m 邊跨各一個(gè)，兩孔336m主跨各一個(gè)，合龍口均位于跨中。全橋4個(gè)鋼梁合龍口均采用雙懸臂合龍，合龍順序是先兩側(cè)192m 邊跨，之后再合龍兩個(gè)336m 主跨。5#～6#墩192m邊跨合龍后，架梁吊機(jī)調(diào)轉(zhuǎn)回4#墩，從4#墩向0#墩方向進(jìn)行4#～0#墩2×（84+84）m鋼梁的全懸臂架設(shè)。
192 m邊跨鋼梁合龍?jiān)瓌t：6號(hào)（8號(hào)）墩鋼梁始終處于固結(jié)狀態(tài)，采取以邊跨迎合主跨的原則。邊跨合龍后，鋼梁預(yù)先進(jìn)行縱移，以滿足中跨合龍要求。
3 墩頂及支座布置
2×（84+84）m鋼梁架設(shè)過(guò)程中，為便于支座安裝，0#～3#墩在鋼梁架設(shè)至墩頂前一個(gè)節(jié)間時(shí)，擺放正式支座，但不錨固，與鋼梁也不連接，鋼梁仍由布置在墩頂上的千斤頂作為臨時(shí)支座；4#墩正式支座在鋼梁調(diào)整到位后安裝，在鋼梁架設(shè)過(guò)程中采用臨時(shí)支座。
邊跨起始節(jié)間鋼梁在臨時(shí)支墩上拼裝時(shí)，4#（10#）墩墩頂設(shè)臨時(shí)固定支座。臨時(shí)固定支座承受安裝時(shí)的設(shè)計(jì)反力和足夠的摩擦力。5# （9#）墩在鋼梁架設(shè)過(guò)程中安裝正式支座。鋼梁安裝到達(dá)5# （9#）墩頂后，5# （9#）墩頂用正式支座臨時(shí)約束固定鋼梁，4#（10#）墩頂臨時(shí)支座固定約束解除。邊跨合龍后，起頂4#（10#）墩鋼梁，施工剩余部分支承墊石，并將臨時(shí)支座更換為正式支座；5#（9#）墩頂鋼梁起頂，抽出支座頂面抄墊的鋼墊板，之后落頂使鋼梁和正式支座連接。
6#、8#墩頂正式支座為活動(dòng)支座，置于設(shè)計(jì)理論位置，初始為鎖定狀態(tài)，以止推頂架對(duì)支座上擺進(jìn)行限位。192m邊跨合龍之后，解除支座約束，邊跨鋼梁整體向主跨方向縱移，并將原支座鎖定轉(zhuǎn)換成千斤頂鎖定，懸臂拼裝主跨側(cè)鋼梁直至合龍。
7#墩頂正式支座為固定支座，置于設(shè)計(jì)理論位置，無(wú)需變換。
3.1 0#墩、2#墩墩頂布置
0#墩墩頂在每桁弦桿下布置2臺(tái)200t豎向千斤頂，用以0#墩起落梁。鋼梁橫向調(diào)整通過(guò)鋼墊梁與鋼墊塊間布置的滑動(dòng)面及100t水平千斤頂完成。墩頂未布置縱移設(shè)備。墩頂布置如圖2。
2#墩墩頂在每桁弦桿下豎向布置2臺(tái)500t千斤頂，用以2#墩起落梁，其余布置同0#墩。
3.2 1#墩（3#墩）墩頂布置
1#墩（3#墩）墩頂在每桁弦桿下豎向布置4臺(tái)500t千斤頂，用以1#墩（3#墩）起落梁；鋼梁縱橫移調(diào)整通過(guò)100t千斤頂、豎向頂下的鋼墊塊、鋼墊梁以及墊塊與墊梁之間布置的滑動(dòng)面來(lái)完成。墩頂布置如圖3。
3.3 4#墩墩頂布置
4#墩墩頂拱桁側(cè)鋼梁每桁支點(diǎn)布置2臺(tái)500t豎向千斤頂，用于鋼梁起頂；鋼梁橫向調(diào)整通過(guò)鋼墊梁與鋼墊塊間布置的滑動(dòng)面及100t千斤頂完成。
192m邊跨合龍后，先施工（84+84）m側(cè)墊石，后施工六跨連續(xù)拱側(cè)墊石，（84+84）m側(cè)設(shè)鋼墊塊組成臨時(shí)支座。墊石養(yǎng)護(hù)達(dá)到要求強(qiáng)度之后，將連續(xù)拱側(cè)所用墊梁和滑動(dòng)面等一并倒用安裝至（84+84）m側(cè)墊石頂，并抄墊鋼板作為（84+84）m側(cè)鋼梁臨時(shí)支座，然后安裝連續(xù)拱側(cè)鋼梁支座。
4#墩鋼梁架設(shè)墩頂布置見圖4。
3.4 5#墩（9#墩）墩頂布置
5#墩（9#墩）頂鋼梁每桁支點(diǎn)布置4臺(tái)650t自鎖式豎向千斤頂、4臺(tái)100t橫移千斤頂、4臺(tái)100t縱移千斤頂。5#墩墩頂布置（圖中為邊跨合龍前鋼梁狀態(tài)）見圖5。邊跨合龍后，鋼梁與正式支座連接，鋼梁縱移通過(guò)支座本身上下擺的錯(cuò)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
3.5 6#墩（8#墩）墩頂布置
6#、8#墩頂正式支座為活動(dòng)支座，置于設(shè)計(jì)理論位置，初始為鎖定狀態(tài)，以止推頂架對(duì)支座上擺進(jìn)行限位。192m邊跨合龍之后，解除支座約束，邊跨鋼梁整體向主跨縱移，并將支座重新鎖定。
4 鋼梁位移調(diào)整
4.1 鋼梁縱向調(diào)整
鋼梁縱移以頂推法為主，輔以頂落梁和溫差。
192m邊跨合龍前，鋼梁縱向調(diào)整方法如下：6#墩鋼梁固定不動(dòng)，分別啟動(dòng)4#、5#墩頂落及縱移千斤頂，使4#～5#墩鋼梁整體向6#墩方向移動(dòng)合龍口對(duì)位，以便邊跨合龍。
192m邊跨合龍后，鋼梁縱移采用預(yù)調(diào)的方法進(jìn)行調(diào)整。邊跨合龍后，拼裝6#、8#墩吊索塔架并張拉完第一層斜拉索，測(cè)量6#、7#、8#墩鋼梁懸臂端節(jié)點(diǎn)里程與鋼梁桿件溫度，計(jì)算鋼梁懸臂端節(jié)點(diǎn)里程并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，合理預(yù)估合龍時(shí)鋼梁溫度，修正溫差縱移值，統(tǒng)計(jì)6#、7#、8#墩未安裝鋼梁桿件長(zhǎng)度制造誤差，監(jiān)控計(jì)算確定主跨鋼梁合龍預(yù)先縱移量。本橋6#墩鋼梁向南預(yù)縱移130mm，8#墩鋼梁向北預(yù)縱移150mm。
4.2 鋼梁橫向調(diào)整
鋼梁橫移調(diào)整主要分以下幾個(gè)階段：架設(shè)過(guò)程中調(diào)整、鋼桁梁起頂前調(diào)整、合龍調(diào)整、邊跨合龍后調(diào)整。合龍時(shí)中線偏差可通過(guò)墩頂水平頂調(diào)整和合龍口對(duì)拉導(dǎo)鏈來(lái)調(diào)整。
鋼梁橫移通過(guò)在起頂點(diǎn)或鋼梁節(jié)點(diǎn)臨時(shí)支墊下布置滑動(dòng)層，水平頂施力進(jìn)行鋼梁的橫移。滑動(dòng)層由聚四氟乙烯板、鋼板和不銹鋼板組成。
4.3 鋼梁豎向位移和轉(zhuǎn)角調(diào)整
邊跨合龍時(shí)，鋼梁豎向位移和轉(zhuǎn)角調(diào)整通過(guò)設(shè)在各墩墩頂?shù)呢Q向千斤頂實(shí)現(xiàn)。本橋采用保持6號(hào)、8號(hào)墩鋼梁不動(dòng)，4（10）#墩頂鋼梁下落445mm， 5（9）#墩鋼梁頂升31mm的方法，消除了合龍口的轉(zhuǎn)角和豎向位移差。
邊跨合龍后，由于6#、8#墩單桁鋼梁最大支座反力達(dá)80000KN，無(wú)法通過(guò)在墩頂設(shè)頂落和縱橫移的千斤頂來(lái)調(diào)整鋼梁。為此，本橋的鋼梁架設(shè)采用全新的技術(shù)思路：主拱鋼梁懸臂架設(shè)時(shí)采用吊索塔架三層斜拉索和水平索輔助，以調(diào)整控制鋼梁架設(shè)的應(yīng)力，在鋼梁合龍前，通過(guò)調(diào)索實(shí)現(xiàn)鋼梁合龍口豎向位移和轉(zhuǎn)角的調(diào)整。6#、7#、8#墩鋼梁架設(shè)到合龍口，張拉第三層斜拉索、水平索后，實(shí)測(cè)鋼梁節(jié)點(diǎn)高程、里程，與監(jiān)控計(jì)算合龍狀態(tài)比較，確定調(diào)整索力值，使合龍口兩側(cè)節(jié)點(diǎn)豎向位移、轉(zhuǎn)角一致。
5 結(jié)束語(yǔ)
南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋?yàn)槿麒爝B續(xù)鋼桁拱結(jié)構(gòu)，鋼梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，懸臂跨度長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)剛度大、安裝支點(diǎn)反力大，合龍對(duì)位點(diǎn)多。在施工過(guò)程中，經(jīng)過(guò)不斷研究，采用文中介紹的墩頂布置、位移調(diào)整技術(shù)，以較短的時(shí)間優(yōu)質(zhì)地完成了鋼梁的架設(shè)和合龍。大橋的建成促進(jìn)了大跨度鋼梁架設(shè)與合龍技術(shù)的發(fā)展，為同類工程的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
