斜拉桥钢主梁杆件狭小空间吊装关键技术

斜拉桥钢主梁杆件狭小空间吊装关键技术

杨鑫 陈言松

中交路桥华南工程有限公司， 广东 中山 528403

摘 要：鄱阳湖二桥是江西省都昌至九江高速公路控制性工程，全长5589.0m，主桥为钢-混组合梁双塔五跨空间双索面斜拉桥，主跨420m，桥址位于有“东方百慕大”之称的鄱阳湖老爷庙水域，6级及以上大风天气在最多的年份内有163天。本文结合鄱阳湖二桥，主要讲述360°回转吊机在大风区钢-混组合梁散件安装中的应用。

关键词：回转吊机；钢-混组合梁；大风区；应用

1工程概况

鄱阳湖二桥设计为（68.6+116.4+420+116.4+68.6）=790m的双塔双索面混合式钢混叠合梁斜拉桥，主梁为钢混组合梁结构，主梁无风嘴段宽28.0m，含风嘴段宽32.0m。采用分离“工”字型钢纵梁、横梁、小纵梁、压重小纵梁通过节点板及10.9s级摩擦型高强螺栓连接形成钢构架，构架上架设预制桥面板，现浇低收缩混凝土湿接缝，与钢梁上的焊钉形成整体，组成组合梁体系。全桥主梁共分为81个节段，沿中跨合拢段依次对称编号为L0，LB0-LB19，LZ0-LZ19梁段。

图1.1 鄱阳湖二桥桥型总体布置图

图1.2 主梁标准节段示意图

桥址所处的鄱阳湖老爷庙水域好似一个喇叭口，常年有风，尤其是9月至翌年5月的风力较为强劲，据当地气象部门统计，6级及以上大风天气在最多的年份内有163天，平均每2-3天就有一天是大风天气。

2 应用背景

鄱阳湖二桥组合钢梁采用悬臂散拼工艺安装，钢梁杆件在桥上通过桥面吊机散拼为整体，钢梁杆件从运输船吊至桥面上，是钢梁安装的关键工序。鄱阳湖二桥桥址位于大风区，采用高腿跨墩龙门或悬臂门吊起吊钢杆杆件，安全风险较大。

由于受起吊条件、起吊安全和起吊效率的影响，钢梁杆件只能从侧面斜拉索间吊至桥面，斜拉索的有效做业空间较小。

3 设计思路

第一根斜拉索与主塔之间的距离是所有斜拉索间间距最大的位置，通过在第一根斜拉索与主塔之间的外侧设计一个可回转的起吊设备，完成钢梁杆件从运输船到桥面上的吊装，起吊设备需要满足吊重、吊高和转向的要求。

4 起吊设备对比

根据钢梁设计情况和起吊设备市场调查情况，钢梁杆件吊运至桥面可采用高低腿龙门、 悬臂过墩门吊和360°回转吊机。根据项目的特点主要从安全性、适用性、工期和经济性进行设备对比。

起吊设备对比原则：

1. 起吊设备与现场施工条件相符；

2. 起吊能力满足吊装要求；

3. 起吊设备安装、拆除和大风区使用的安全性；

4. 能节约工期和施工成本；

起吊设备对比：

综合以上对比分析，考虑在大风区的使用安全性、斜拉索安装后塔吊利用率低和施工工期影响等因素，选择使用360°回转吊机。

5 回转吊机应用

5.1 吊装能力验证

鄱阳湖二桥钢-混组合梁安装过程中，需要使用吊机吊装的主要构件有钢梁的主纵梁、横梁和小纵梁以及桥面板。各吊装杆件中，最大起吊重量和最大尺寸如下表所示：

表4.1各起吊构件统计表

（注：此标仅统计各类构件中尺寸最大和重量最大的构件）

钢梁的各杆件由水运运输至现场，运梁船停泊在主墩栈桥旁，根据现场的施工情况，钢梁杆件运输到现场后，如钢梁安装施工正处于拼装阶段，可使用回转吊机将钢梁杆件直接吊运至桥面安装；若钢梁安装施工不处于拼装阶段，且桥面上不具备存放条件时，需将钢梁临时存放在施工栈桥上。

桥面板由平板车运输至主墩栈桥，与钢梁杆件吊装的情况类似，可能直接吊运至桥面或临时存在在栈桥上。

根据设计起吊重量、现场吊装条件和市场调查，选定QLY50/16全液压架梁360°回转吊机，最大起吊重量为50t，起重臂长度为40m，回转吊机的起重曲线如下图所示：

图4.1回转吊机起重曲线图

结合现场施工条件和回转吊机的起吊能力，确定回转吊机的安装位置，并对回转吊机起吊情况进行模拟验证。（以构件尺寸最长和重量最大的HL5为验证对象）

图5.2起吊平面范围验证图

图5.2起吊空间范围验证图

通过对回转吊机起吊的平面范围和空间位置进行模拟验证，桥面吊机的起吊能力能够满足钢-混组合梁安装中各构件的吊装要求。

5.2 回转吊机基础设计

为满足吊高、大风区抗风的要求，对回转的基础进行专项设计，回转吊机钢管的长度为40m，其中入土深度18m，对基础进行结构分析计算，最不利工况下最大组合应力为117.1 Mpa，最大剪应力35.1Mpa，最大变形39mm，均满足设计及规范要求。

图5.3 回转吊机基础最大组合应力117.1Mpa

图5.4 回转吊机基础最大剪应力35.1Mpa

图5.4 回转吊机基础最大变形39mm

5.3 施工控制要点

（1）斜拉索保护

回转吊机吊装钢主梁构件，构件从塔柱和第一根斜拉索之间的有限空间内上桥面，尤其是在吊装钢横梁时，横梁需在塔柱和斜拉索之间有限空间内旋转一定角度才能进入桥面，此过程中，横梁易与斜拉索和塔柱发生碰撞，损坏斜拉索的保护层和塔柱的外表面。

施工过程中，可通过以下两种措施对斜拉索和塔柱进行保护：

1. 增设斜拉索和塔柱保护架。使用型钢或钢管加工保护架，安装在斜拉索和塔柱的外侧，保护架通过桥面板湿接缝中的预埋件锚固在混凝土中。

2. 全过程牵引缆风绳。在起吊构件上系四根揽风绳，从构件起吊到构件上桥面的整个过程，对拉揽风绳控制构件吊装的角度。

2. 旋转吊基础设计

回转吊机基础不仅承受压力，还承受拉力。回转吊机尾部在构件吊装的过程中，对基础主要施加拉力，构件吊装的过程中可能是360°旋转，所以每个基础构件在设计的时候不仅需要考虑抗压力，还需要考虑抗拔力。综合考虑，本项目采用4×4组合钢管桩基础作为回转吊机的基础。

2. 旋转吊基础与车体连接

旋转吊基础是根据现场情况设计，而回转吊机车体是由专业起重设备厂家加工生产。基础与车体的连接是现场施工的重要控制点。本项目采用焊接连接旋转吊的基础与车体。连接形式设计充分考虑现场焊接条件和仰焊焊缝饱满程度对焊接质量的影响，除在基础与车体直接接触位置满焊外，设计加劲板增加基础与车体连接面积，保证荷载安全有限的传递。

结束语

随着桥梁建设不断地发展，可供桥梁建设使用的大型特种起吊设备选择类型越来越多。本文依托江西鄱阳湖二桥所处的特殊气象情况，介绍了360°回转吊机在大风区钢混组合梁安装的应用，360°回转吊机具有起吊起吊覆盖面广，吊装灵活，吊装立体交叉面作业面少等特点，可有效的提高施工中吊装效率，减少大风区立体交叉作业的安全风险。

参考文献

[1]鄱阳湖二桥桥施工图.江西省交通设计研究院有限责任公司

[2]《起重机设计规范》.（GB 3811-83）

[3]《建筑机械使用安全操作规程》 （JGJ 33-2001）

作者简介：

杨鑫（1992-），男，助理工程师，2016年毕业华中科技大学武昌分校土木工程专业，学士学位。

陈言松（1994-），男，助理工程师，2016年毕业湖北理工学院无机非金属材料工程专业，学士学位。