混合梁刚构桥超长节段钢箱梁整体吊装施工技术——以安海湾特大桥为例

中交一公局厦门工程有限公司，福建 厦门 361000

混合梁连续刚构桥是一种新型梁式桥，其将连续刚构桥主跨跨中的一段混凝土箱梁替换为钢箱梁，混凝土梁和钢箱梁在结构层次上连接在一起，共同构成了混合梁刚构桥的主梁部分[1]。现今，伴随着混合梁刚构桥梁主跨长度不断取得突破，越来越多桥梁将超长节段钢结构作为跨中合龙段，合龙段整体吊装施工难度也逐渐增大。文章结合安海湾特大桥主桥跨中合龙施工，对超长节段钢箱梁整体吊装关键技术进行分析。

1 工程概况

安海湾特大桥主桥跨径布置为135m+300m+135m三孔一联的钢-混混合梁连续刚构桥，主跨跨中108m采用钢箱梁，其余部分主梁采用混凝土箱梁。主跨跨中合龙段103m钢箱梁整体吊装（重1272t），连接钢箱梁与混凝土箱梁的部位是钢混结合段，长5m。大桥建成后属于国内同类型桥梁第二大跨径，国际上第三大跨径。

2 施工重难点

（1）吊装区域水位较浅，钢箱梁吊装需要在高潮水位时作业，作业时间苛刻。

（2）钢箱梁长103m、重1272t，线型要求高，整体吊装、同步提升难度大，合龙配切精度要求高。

（3）钢箱梁吊装施工对航道安全影响大，影响水域范围为垂直航向约50～60m，顺航道方向约100～150m。

3 超长节段钢箱梁整体吊装施工

超长节段钢箱梁整体吊装主要是利用现有混凝土悬浇梁边跨侧的挂篮菱形架转移至中跨侧，与中跨侧的菱形挂篮主桁进行拼装形成桥面吊机桁架；采用特制吊具结合连续千斤顶和利用临时固定的钢板作为反力架配合手动千斤顶进行钢箱梁的高程、角度和轴线的姿态调整。钢箱梁空间姿态调整完毕后，对钢箱梁进行临时连接，在合龙温度下对先行端进行永久连接，后行端嵌补后再永久连接。先焊接后栓接，在永久连接全部完成并检测合格后才可以释放千斤顶的荷载，拆除吊具。

3.1 桥面吊机改造

钢箱梁吊装通过桥面吊机上的4台提升能力都为500t的千斤顶来实现提升，提升速度为5m/h。每套桥面吊机由2套菱形挂篮的主桁系统、走行系统及锚固系统改造而成，全桥共4套桥面吊机。具体改造过程如下：

（1）对边跨的挂篮进行拆解，并将主桁架倒运至中跨，对现场的挂篮构配件进行验收、分类、修整，对后锚特制楔形块进行外观检查，并对挂篮焊缝进行探伤检测。

（2）在中间的两榀菱形桁片间安装联系杆件，增加整个桁架的稳定性和刚度。

（3）将中跨吊装钢混结合段的小型桥面吊机走行至钢混段位置，在桥面吊机菱形桁架前支点及后锚节点箱外侧分别安装前、后钢支墩，钢支墩内部绑扎钢筋网片并填充C55钢筋混凝土，振捣密实后，在顶面焊接钢板封闭。

（4）调节中跨菱形桁架前支腿螺杆螺母，使4个螺杆均均匀受力，前支座四周及轨道底部支垫垫梁，支点填充密实，使其受力均匀。采用支座螺杆微调，使边跨侧前支墩顶面高度与中跨菱形桁架前支座顶面高度一致。

（5）在中跨菱形桁架各箱型杆件及节点箱上相应位置安装法兰，与边跨主桁片连接形成一组由四品菱形桁片座位承重结构的大型桥面吊机。

（6）大型桥面吊机相比之前小型桥面吊机增加了一组锚固梁，每组锚固梁上安装4根PSB930直径为40mm的精轧螺纹钢，精轧螺纹钢数量由8根增加至16根。由于后锚精轧螺纹钢下口锚点与混凝土面呈角度状，该处采用自主设计的一种篮后锚加强斜垫块，增大后锚点受力面积，避免应力集中使混凝土破损影响主桁架受力体系。

（7）为提高钢箱梁吊装效率，增加一次吊装成功率，利用桥面吊机的千斤顶提前将吊具下放到位，并通过卷扬机将吊具提升至运输船的桅杆顶上方。在运输船舶锚泊定位完成后，利用卷扬机快速下放吊具与钢箱梁上的吊耳销接[2]。

3.2 运输船锚泊定位

（1）主梁段整体吊装，长度较长，运输船运输至桥址区后采用横向定位法进行锚泊定位，锚抛好后开始收紧锚链及缆绳使船移动、调整吊具到吊装点1m范围内。

（2）由于定位、起吊时间较长，主梁段基本横跨通航航道，为保证安全，采取通航管制措施，采用专用拖轮辅助定位。

3.3 钢箱梁整体提升

钢箱梁整体吊装由500t千斤顶、钢绞线、吊具、主控台等组成的智能控制系统进行提升作业，利用主桁架上的高精度振弦式表面应变计对主桁架内力及变位进行监测，可以在吊装过程中随时掌握结构实时状态，为提升作业中总指挥发出的指令提供参考依据，同时也可以防止吊装过程出现误差积累，从而保证结构安全。通过安装在钢箱梁4个角点的棱镜，实时测量吊装过程中的钢箱梁标高，依据标高数据实时调整钢梁位置，保证两端同步提升。具体提升过程如下：

（1）利用卷扬机将提前下放好的吊具下放至钢箱梁吊点处，通过智能提升系统及卷扬机对吊具的高度进行实时调整，以便吊具与吊耳能够成功销接，为保证吊装安全，起吊前使吊具的钢绞线处于松弛状态，销接作业在最高水位退潮前完成。

（2）将4个千斤顶同步加载至2.5MPa时暂停，检验人员对吊点、吊具、桥面吊机等构件进行检查，在检查通过后再继续加载。

（3）将4个千斤顶同步加载至其理论荷载的80%时暂停，检验人员对吊点、吊具、桥面吊机等构件进行检查，在检查通过后再继续加载提升。

（4）利用智能提升系统的自动模式对钢箱梁进行整体同步提升，在钢箱梁底部离开运输船0.5m时暂停，检验人员对吊点、吊具、桥面吊机等构件进行检查，在检验通过后继续提升钢梁。

（5）通过全站仪每隔15min观测钢箱梁4个角点的棱镜，记录4个角点的高程并计算其高差，通过高差值再次核对智能提升系统的高度数据，双重验证钢箱梁的平衡以确保钢箱梁提升安全。

（6）在钢箱梁同步提升到其顶部距离钢混结合段底部0.5m时停止作业，检查钢梁配切角度是否满足继续提升要求。

（7）配切角度满足要求后继续提升，将自动模式改为人工控制方式，钢梁两端同时提升，每次提升千斤顶的一个行程即38cm，若配切角度满足要求则继续下一行程作业，待钢箱梁顶面标高比两侧结合段的钢梁顶面高10mm时停止提升。超长节段钢箱梁整体提升如图1所示。

图1 超长节段钢箱梁整体提升

3.4 钢箱梁空间姿态调整

（1）根据观测数据结合监控指令按照调整钢箱梁纵横坡→调整钢箱梁轴线→调整钢箱梁平面位置→调整高程的顺序进行调整。大节段钢箱梁控制指标以各对接板的错边量控制为主，兼顾轴线、高程[3]。

（2）采用特制吊具进行钢箱梁纵坡调整，该吊具可以通过纵向的千斤顶实现吊索在纵桥向与待装钢箱梁的重心产生微小偏移，从而在钢箱梁自重作用下形成需要的纵坡。在梁段端部与挂篮上弦杆焊接临时吊耳并设置手拉葫芦辅助调整施工。

（3）横向可以在钢混结合段焊接钢板作为反力架，人工采用手动千斤顶调整就位。

（4）将智能提升系统设置为下放微控模式，缓慢地放下钢箱梁段，直至钢箱梁与钢混结合段悬臂端的竖向匹配精度达到要求为止。

（5）位置调整到位后焊接码板固定，准备进入焊接环缝的工作程序。焊接完成后将钢箱梁与钢混结合段钢梁端的栓接作业完成。待焊缝与栓接质量均检测合格后，再释放钢绞线千斤顶荷载，拆除桥面吊机。

4 结束语

综上所述，安海湾特大桥超长节段钢箱梁整体吊装施工采用菱形挂篮改造的新型桥面吊机吊装，只需对现有挂篮主桁架进行简单组装、改造，充分利用挂篮构件承载能力就可完成，成本低、操作简单、施工效率高。设置后锚精轧螺纹钢特制锚固楔形块，保证钢箱梁起吊过程中增大后锚点与混凝土接触受力面积，避免后锚点应力集中使混凝土压裂，导致桁架失稳。采用钢箱梁多维变向调整系统调整钢箱梁空间姿态，能够快速、有效地调整悬吊状态下钢箱梁纵横向平面位置、仰俯角、纵横坡及标高。超长节段钢箱梁整体吊装施工技术可供类似工程参考。