大連星海灣跨海大橋主橋鋼桁梁吊裝工藝

大連星海灣跨海大橋主橋鋼桁梁吊裝工藝XXX〔XXX〕摘要大連星海灣跨海大橋是我國(guó)大型橋梁建設(shè)史上又一項(xiàng)代表性工程，作為國(guó)內(nèi)首座海中地錨式雙層通車懸索橋，它在我國(guó)橋梁建設(shè)技術(shù)進(jìn)步中有重大的意義。目前國(guó)內(nèi)外建成的地錨式懸索橋工程雖然有很多，但都屬于錨固在陸地上的懸索橋，在海中進(jìn)行地錨式雙層通車鋼桁梁懸索橋建設(shè)并沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。關(guān)鍵詞雙層通車鋼桁梁懸索橋吊裝工藝跨纜吊機(jī)1工程概況大連星海灣跨海大橋主橋?yàn)殡p塔三跨地錨式懸索橋，跨度布置為180+460+180＝820m。主纜由多股平行鋼絲成品索組成，中跨主纜矢跨比1/6.667，邊跨矢跨比為1/16.67，主纜橫橋向間距25.2m，吊桿順橋向間距10m。橋塔采用“門〞式框架混凝土結(jié)構(gòu)，塔高112.31m，由塔柱和上下橫梁組成。圖1主橋總體布置圖(單位：mm)加勁梁設(shè)計(jì)采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，主要由主桁架、主橫梁和上、下平聯(lián)組成，主桁架采用整體節(jié)點(diǎn)板連接，所有桿件均為閉口箱型截面。主桁架由上弦桿、下弦桿、豎腹桿、斜腹桿組成，主桁架高10m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)10m，加勁梁標(biāo)準(zhǔn)吊裝節(jié)段長(zhǎng)20m，單節(jié)段總吊裝重量接近600t，為目前已建懸索橋中吊裝重量最重的加勁梁梁段。2工程特點(diǎn)〔1〕國(guó)內(nèi)首座海中地錨式雙層通車懸索橋，在海中進(jìn)行地錨式雙層通車鋼桁梁懸索橋建設(shè)并沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可借鑒?！?〕工程位于黃海海域，受海洋環(huán)境影響比擬大，橋址處水深10m~12m，沒有島嶼等遮擋物，每年4~10月份東南風(fēng)、南風(fēng)、西南風(fēng)比擬頻繁，海上涌浪比擬大?！?〕鋼桁梁上沒有吊點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)抱箍式活動(dòng)吊點(diǎn)，活動(dòng)吊點(diǎn)抱在鋼桁梁上弦桿上?！?〕鋼桁梁、橋面板、活動(dòng)吊點(diǎn)和吊具等總重量到達(dá)600t，為國(guó)內(nèi)懸索橋加勁梁最重吊裝梁段，這種大節(jié)段加勁梁吊裝施工工藝和吊裝設(shè)備研發(fā)為施工技術(shù)難點(diǎn)?！?〕鋼桁梁節(jié)段間采用高強(qiáng)螺栓群連接，鋼桁梁整體吊裝工藝對(duì)高強(qiáng)螺栓連接要求很高。3吊裝工藝綜述3.1鋼桁梁安裝順序吊裝順序由監(jiān)控單位提供，鋼桁梁從跨中和錨碇向索塔方向?qū)ΨQ吊裝，最后在中跨側(cè)合龍，臨時(shí)鉸接和吊裝過(guò)程固結(jié)情況依據(jù)監(jiān)控指令施工，初步吊裝順序如下表：表1鋼桁梁吊裝順序表梁段編號(hào)1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#吊裝順序13479111521201819梁段編號(hào)12#13#14#15#16#17#18#19#20#21#22#吊裝順序2217161413121086523.2吊裝工藝綜述鋼桁梁整體吊裝重量到達(dá)600t，目前國(guó)內(nèi)沒有相應(yīng)的設(shè)備滿足這么大梁段吊裝要求，需要研發(fā)新設(shè)備或?qū)υ性O(shè)備進(jìn)行改造組合，經(jīng)綜合分析，在充分利用現(xiàn)有設(shè)備情況下，缺乏的設(shè)備進(jìn)行研發(fā)制造，鋼桁梁各節(jié)段吊裝工藝如下：〔1〕邊跨1#和2#梁段受大沉箱和吊裝凈空影響，液壓同步提升系統(tǒng)無(wú)法滿足吊裝要求，故需采用浮吊吊裝?！?〕邊跨3#~9#梁段采用新研制的液壓同步提升系統(tǒng)吊裝，邊跨需投入兩套液壓同步提升系統(tǒng)。邊跨3#~9#梁段吊裝需要12個(gè)臨時(shí)索夾，其中8個(gè)用于兩套設(shè)備同時(shí)吊裝，另外4個(gè)用于周轉(zhuǎn)?！?〕索塔處10#梁段采用1臺(tái)370t跨纜吊機(jī)吊裝，10#梁段在索塔橫梁上，不能垂直吊裝，故需要蕩移吊裝?！?〕中跨11#梁段~22#梁段采用2臺(tái)370t跨纜吊機(jī)抬吊，吊具采用橫橋向雙根吊具。其中11#梁段受承臺(tái)影響不能垂直吊裝，需要蕩移吊裝。4吊裝設(shè)備〔1〕錨碇處1#、2#梁段吊裝設(shè)備錨碇處1#和2#共4個(gè)梁段吊索很短，并且受吊裝凈空影響，該梁段不能利用液壓同步提升系統(tǒng)吊裝，因此需要利用浮吊吊裝，方案采用1200t以上浮吊?！?〕邊跨標(biāo)準(zhǔn)梁段〔3#~9#〕吊裝設(shè)備邊跨共14個(gè)梁段，利用新研制的液壓同步提升系統(tǒng)進(jìn)行吊裝，每套提升系統(tǒng)共4臺(tái)350t連續(xù)千斤頂。全橋2個(gè)邊跨共投入2套液壓同步提升系統(tǒng)?！?〕中跨梁段〔11#~22#〕、塔處梁段〔10#〕吊裝設(shè)備中跨共25個(gè)梁段，利用4臺(tái)370t跨纜吊機(jī)起吊，其中：10#梁段分別采用1臺(tái)370t跨纜吊機(jī)吊裝，11#~22#梁段分別采用2臺(tái)370t跨纜吊機(jī)抬；?！?〕運(yùn)輸船吊裝期間風(fēng)浪比擬大，為了充分利用有效作業(yè)時(shí)間，需投入2艘5000t左右有動(dòng)力運(yùn)輸船，每艘船運(yùn)輸2個(gè)梁段，具體情況根據(jù)船舶情況進(jìn)行確定。5鋼桁梁活動(dòng)吊點(diǎn)及吊具5.1鋼桁梁活動(dòng)吊點(diǎn)該吊活動(dòng)吊點(diǎn)安裝在鋼桁梁上弦桿上，其中液壓同步提升系統(tǒng)對(duì)應(yīng)吊點(diǎn)采用偏心吊耳的活動(dòng)吊點(diǎn)，其它吊裝設(shè)備對(duì)應(yīng)吊點(diǎn)采用軸心吊耳的活動(dòng)吊點(diǎn)。圖2和圖3為活動(dòng)吊點(diǎn)設(shè)計(jì)圖。圖2偏心活動(dòng)吊點(diǎn)〔單位：mm〕圖3軸心活動(dòng)吊點(diǎn)〔單位：mm〕5.2吊具〔1〕浮吊吊具浮吊吊具采用型鋼和鋼管加工而成，為矩形框架吊具，吊具軸心尺寸為11200mmx24000mm，矩形框架中間設(shè)置“〔2〕跨纜吊機(jī)吊具跨纜吊機(jī)吊裝吊具采用鋼箱桁架組合結(jié)構(gòu)，吊具總長(zhǎng)度24900mm。兩端部為3500mm長(zhǎng)鋼箱梁，鋼箱梁斷面尺寸為1000mm〔高〕x1022mm〔寬〕和1790mm〔高〕x1240m圖4跨纜吊機(jī)吊具〔單位：mm〕〔3〕液壓同步提升系統(tǒng)吊具邊跨吊裝采用液壓同步提升系統(tǒng)，提升設(shè)備與鋼桁梁活動(dòng)吊點(diǎn)直接連接，故不設(shè)置吊具。6鋼桁梁吊裝工藝6.1浮吊吊裝工藝邊跨1#梁段和2#梁段受大沉箱及吊裝凈空影響采用浮吊吊裝。浮吊停在大海側(cè)，面對(duì)星海灣廣場(chǎng)，浮吊大臂跨過(guò)主纜進(jìn)行吊裝，吊裝用的吊具使用矩形框架吊具。1#、2#梁段吊裝應(yīng)選擇適宜的全回轉(zhuǎn)浮吊，浮吊吊裝應(yīng)滿足：傾角65°左右時(shí)，水面以上吊高＞80m，起吊重量＞600t。浮吊吊裝工藝如圖5所示。圖5浮吊吊裝示意圖6.2液壓同步提升系統(tǒng)吊裝工藝設(shè)備主要構(gòu)件液壓同步提升系統(tǒng)主要構(gòu)件包括：4臺(tái)350t千斤頂，4臺(tái)350t千斤頂支架，4臺(tái)卷線器及鋼絞線，4個(gè)千斤頂、4個(gè)千斤頂支架及卷線器組合支架，4個(gè)鋼絞線上錨座，4個(gè)臨時(shí)索夾，2臺(tái)泵站，1臺(tái)同步控制計(jì)算機(jī)，假設(shè)干數(shù)控線，4臺(tái)10t卷?yè)P(yáng)機(jī)，其他配套設(shè)備。施工步驟新研制的液壓同步提升系統(tǒng)工作原理與以往的跨纜吊機(jī)完全不同，該系統(tǒng)采用4臺(tái)倒置的連續(xù)千斤頂起吊鋼桁梁，起重鋼絞線通過(guò)上錨座和臨時(shí)索夾與主纜連接，其施工步驟如下：〔1〕鋼桁梁成品出廠前，在鋼桁梁上弦桿安裝活動(dòng)吊點(diǎn)，浮吊裝船并運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)；〔2〕同步安裝臨時(shí)索夾，起吊鋼絞線上錨座與臨時(shí)索夾連接；〔3〕運(yùn)梁船停在主纜下方的起吊位置，定位誤差≤50cm，安裝液壓同步提升系統(tǒng)；〔4〕預(yù)緊起重鋼絞線，提升系統(tǒng)起吊鋼桁梁，提升過(guò)程計(jì)算機(jī)同步控制；〔5〕手拉葫蘆輔助調(diào)整吊裝梁段與已安裝梁段靠攏，將永久吊索與鋼桁梁錨座連接；〔6〕液壓同步提升系統(tǒng)慢速卸載，吊索完全受力后解除千斤頂支架與鋼桁梁臨時(shí)吊點(diǎn)的連接；〔7〕撤除液壓同步提升系統(tǒng)，將該設(shè)備轉(zhuǎn)移到下一梁段吊裝位置?！?〕重復(fù)上述步驟進(jìn)行后續(xù)梁段的吊裝?！?〕隨著鋼桁梁節(jié)段吊裝的進(jìn)行，按照監(jiān)控指令臨時(shí)連接或永久連接鋼桁梁各節(jié)段上下弦桿、上下平聯(lián)桿和斜腹桿。液壓同步提升系統(tǒng)吊裝原理如圖6所示。圖6液壓同步提升系統(tǒng)吊裝示意圖6.3跨纜吊機(jī)吊裝工藝中跨各梁段吊裝方法10#梁段在索塔位置，采用1臺(tái)跨纜吊機(jī)吊裝，下面一臺(tái)跨纜吊機(jī)停放在19#吊索對(duì)應(yīng)索夾位置，垂直起吊鋼桁梁，然后蕩移將鋼桁梁放在承臺(tái)上，上面一臺(tái)跨纜吊機(jī)停放在18#吊索對(duì)應(yīng)索夾位置，垂直起吊鋼桁梁，然后蕩移鋼桁梁至安裝位置。11#梁段采用2臺(tái)跨纜吊機(jī)抬吊，受承臺(tái)影響不能垂直吊裝，兩臺(tái)跨纜吊機(jī)分別停放在19#和20#吊索對(duì)應(yīng)索夾位置,垂直起吊鋼桁梁，然后蕩移鋼桁梁至安裝位置。12#梁段為中跨合龍段梁段，采用2臺(tái)跨纜吊機(jī)抬吊，垂直吊裝，在吊裝前，將已安裝鋼桁梁分別向兩側(cè)水平牽拉約15cm，給合龍留出約30cm的空隙。13#~21#梁段為標(biāo)準(zhǔn)梁段，采用2臺(tái)跨纜吊機(jī)抬吊，垂直吊裝，其中21#梁段在中央扣索夾位置，吊裝受限，需要設(shè)計(jì)臨時(shí)吊索。22#梁段為跨中梁段，首節(jié)起吊梁段且只有1個(gè)吊索，需設(shè)置臨時(shí)索穩(wěn)定鋼桁梁。22#梁段采用2臺(tái)跨纜吊機(jī)抬吊，垂直吊裝?？缋|吊機(jī)垂直吊裝標(biāo)準(zhǔn)梁段如圖7所示。圖7跨纜吊機(jī)吊裝標(biāo)準(zhǔn)梁段示意圖施工步驟在鋼桁梁吊裝準(zhǔn)備工作完成后，即可開始鋼桁梁吊裝施工。鋼桁梁垂直吊裝梁段按以下步驟進(jìn)行安裝：〔1〕跨纜吊機(jī)攜帶吊具行走至吊裝位置定位，期間保持吊具距離水面高度≥30m；〔2〕駁船運(yùn)輸梁段到達(dá)指定區(qū)域定位,定位誤差≤50cm；〔3〕下放吊具，吊具與鋼桁梁臨時(shí)吊點(diǎn)連接；〔4〕跨纜吊機(jī)垂直起吊梁段略高于已吊裝梁段高度20~30cm；〔5〕手拉葫蘆輔助調(diào)整吊裝梁段與已安裝梁段靠攏；〔6〕連接吊索，安裝鋼桁梁臨時(shí)連接件；〔7〕跨纜吊機(jī)慢速卸載，吊索完全受力后解除吊具與梁段臨時(shí)吊點(diǎn)的連接；〔8〕跨纜吊機(jī)行走至下一起吊位置定位；〔9〕重復(fù)上述步驟進(jìn)行后續(xù)梁段的吊裝?！?0〕隨著鋼桁梁節(jié)段吊裝的進(jìn)行，按照監(jiān)控指令臨時(shí)連接或永久連接鋼桁梁各節(jié)段上下弦桿、上下平聯(lián)桿和斜腹桿。7結(jié)語(yǔ)大連星海灣跨海大橋的建設(shè)，填補(bǔ)了中國(guó)橋梁史上大跨徑雙層通車鋼桁梁懸索橋建設(shè)的空白，更是開啟了世界大跨徑地錨式懸索橋由陸上“走入〞海中的新篇章，對(duì)將來(lái)國(guó)內(nèi)大跨徑雙層通車鋼桁梁懸索橋以及世界海中大跨徑地錨式懸索橋的建設(shè)起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)對(duì)大連星海灣跨海大橋雙層通車鋼桁梁600t級(jí)超重梁段吊裝技術(shù)進(jìn)行研究，研發(fā)新工藝及鋼桁梁吊裝新設(shè)備。液壓同步提升系統(tǒng)吊裝利用四臺(tái)連續(xù)千斤頂?shù)怪闷鸬蹁撹炝?，改變了傳統(tǒng)的跨纜吊機(jī)吊梁技術(shù)，將懸索橋加勁梁節(jié)段吊裝重量提升到600t級(jí)以上。參考文獻(xiàn)[1]閆友聯(lián),趙有明等.特大跨徑懸索橋全液壓跨纜吊機(jī)設(shè)計(jì)研究[