顶、落梁技术在洪奇沥特大桥钢桁梁合龙中的应用

龙中的应用

摘要：随着现代铁路交通的快速发展，对铁路桥梁结构的要求越来越高，一系列大跨度、承载量大的桥梁应运而生。钢桁梁成为了铁路跨江桥梁的首选类型，钢桁梁架设施工难度大、重难点较多，合龙更是钢桁梁架设的关键技术，需要合理利用日照及温差对钢梁产生的位移以及克服钢桁梁悬臂架设时端部下挠过大给合龙施工带来的不利影响，这就对钢桁梁合龙技术提出了更高的要求。

关键字：施工、方法、钢桁梁合龙；

1工程概况 1.1桥梁结构

洪奇沥水道特大桥主桥采用下承式钢桁梁柔性拱，主跨通航净空为300×24米。主跨下承式连续钢桁梁柔性拱结构，跨度布置（138+360+360+138）m，全桥长998.8m（含两端支座中心线至梁端悬臂段各1.0m及梁端梁缝各0.4m）。主桥线路纵坡为平坡，平面位于直线上。

本桥采用(138+360+360+138)m下承式钢桁梁柔性拱，两片主桁，桁高16m,桁间距15m，宽跨比1/24;拱肋矢高65m，矢跨比1 /4.67，节间长度为13. 5m和14m，节间布置为(4*13.5m+15*14m+8*13.5m+18*14m+8*13.5m+15*14m+4*13.5m全桥共72个节间在钢桁梁的三个中支点处向边跨侧2个节间和向中跨侧1个节间布置下加劲，下加劲高l6m。全桥钢材总重27411.38t，其中钢桁梁为22451.12t，钢桁拱为4960.26t，吊杆168根。

全桥主要杆件1767根，最重杆件 90.3t。

图一 洪奇沥特大桥立面图 1.2钢桁梁（平行弦）架设方案

两边跨：在237#～238#、240#～241#墩间搭设边跨临时墩， 237#墩处采用300吨履带吊安装前3个节间，并在3个节间上方用履带吊组装75t桥面吊机，桥面吊机组装验收合格后，向跨中方向进行悬臂拼装。在241#边跨端头设置桥面吊机拼装支架，用来进行桥面吊机的拼装，并与钢桁梁端头设置临时杆件，用以桥面吊机从拼装支架上走行至钢桁梁上弦；采用全回转桥面吊机进行前4个节间钢梁杆件的架设，完成后桥面吊机拼装后采用悬拼法从边跨向中跨方向进行钢桁梁的悬拼施工，至合龙口位置，其中238#、240#墩顶和拱脚部分超重杆件采用浮船吊进行吊装。

主跨：在（238#～239#、239#～240#）间各搭设两个水中临时钢管支墩，水中墩钢管柱采用350吨浮船吊进行吊装；在239#墩停靠350吨浮船吊，进行中墩托架、墩顶4个节间钢梁及上部桥面吊机的安装。桥面吊机验收合格后，用桥面吊机向两侧对称悬臂拼装钢梁。全桥共设两个合龙口，小里程侧合龙口以及大里程侧合龙口。

图二 钢桁梁架设顺序立面图 2合龙方案比选

洪奇沥特大桥主跨为360米，洪奇沥水道为Ⅰ级航道。根据架设方案在洪奇沥通航水道中设置水中临时墩，两临时墩间距为1米，钢桁梁合龙时钢梁悬臂分别为82米、68.5米，合龙口形态为“喇叭口”（上窄下宽），给钢桁梁合龙带来较大困难，针对钢桁梁下挠过大现状，共研究出两种钢桁梁合龙方案进行比选。

1、吊索塔架合龙法

在临时墩上方安装吊索塔架并利用拉索将钢桁梁悬臂端拉起，减小钢桁梁下挠，使两端合龙口标高一致，再进行合龙段的吊装。

图三 吊索塔架合龙法示意图 方案优缺点：

优点：在吊索塔架作用下，可以较好地控制钢桁梁下挠量，两侧钢桁梁通过拉索调节能够较快的到达同一标高，合龙时钢梁对位容易控制。

缺点：吊索塔架高度较高、安装困难、现场安装风险大，需投入大量的临时结构，费用高。

2、顶、落梁技术合龙法

在临时墩及各桥梁墩顶布置千斤顶，通过以G10节点为中心，两侧钢桁梁支点处一边升、一边降以“跷跷板”方式调整合龙口节点标高并利用墩顶（238#、240#）纵横移装置调整钢桁梁里程，在临时墩处设置横向调节装置进行轴线纠偏，达到合龙条件后吊装钢梁。

图四 顶、落梁合龙示意图 方案优缺点：

优点：不需要大量的临时结构投入，合龙施工较安全，经济效益高。 缺点：通过千斤顶的顶、落来实现钢桁梁标高调整及纵移，顶、落梁及纵移过程缓慢，两侧钢桁梁标高调节是合龙的难点。

通过以上两种方案对比，我们从经济、安全、施工难度及可操作性方面对比分析，选用顶、落梁技术进行钢桁梁的合龙。

3合龙总体方案

钢桁梁共设置两个合龙口，先合龙小里程侧钢桁梁（合龙口1），再合龙大里程侧钢桁梁（合龙口2），最终达到全桥合龙，单次合龙共利用24台千斤顶（22台1000t及2台500t）分别布置在临时墩与桥墩上方调整合龙口形态，待合龙口形态满足合龙要求后吊装合龙段钢梁进行合龙。

本次对小里程侧合龙口进行分析。 3.1合龙重难点

1．钢桁梁合龙需要同步控制多个墩顶共计22台1000t千斤顶来达到钢梁姿态的调整，配合难度较大，

2．钢梁悬臂端下挠约260mm，边跨钢桁梁加桥面吊机总重约7200t，纵移难度大。

3．钢桁梁合龙时，临时墩B、C往两侧为全桥最大悬臂82米,且桥面吊机处于悬臂端头，临时墩B、C支反力较大，防止因起顶导致墩顶钢梁节点处发生变形。

3.2合龙前准备 3.2.1墩顶布置 237#、241#墩顶布置:

237#、241#墩顶支座未安装，钢梁安装时预抬200mm，里程方向向中墩预偏200mm，墩顶共布置两台1000t千斤顶，千斤顶布置在E0节点内侧加劲处，抄垫块布置在外侧，抄垫上方与钢梁接触面放置不锈钢板及四氟乙烯板。

墩顶支反力约1000t。

图五 237#、241#墩顶布置图 238#、240#墩顶布置:

238#、240#墩顶支座已安装但未灌浆，钢梁预抬300mm。墩顶共布置八台1000t千斤顶及四组纵横移装置，千斤顶分别布置于G10节点底板加劲垫板下方，纵横移装置由钢垫块、不锈钢板及四氟乙烯板组成。

墩顶支反力约3200t。

图六 238#、240#墩顶布置图 239#墩顶布置：

239#墩顶支座已安装及灌浆施工与钢梁形成一个稳定的整体，不做任何调整。 墩顶支反力约4000t。

图七 239#墩顶布置图 临时墩A、B、C、D布置：

临时墩上方节点处放置抄垫层，抄垫层前后加劲处各布置一台1000t千斤顶；抄垫层上方与钢梁接触面放置不锈钢板及四氟乙烯板；左、右两根下弦杆下方共布置四台1000t千斤顶，并在临时墩分配梁外侧安装横向调节装置以供钢梁轴线横向调节使用。

临时墩顶支反力最大约3100t。

图八 临时墩A、B、C、D纵桥向布置图

图九 临时墩A、B、C、D横桥向布置图 3.2.2监控量测 1、轴线测量

合龙口调整前三天，在没有日照影响的清晨对钢桁梁轴线进行测量，边跨钢桁梁轴线偏差向线路左侧偏移1mm，中墩钢桁梁向线路右侧偏移1mm，轴线偏差在正常范围内，满足合龙要求。如图十所示；

图十 边跨与中墩钢梁轴线示意图

2、标高测量

连续测量钢桁梁各主要控制点标高，并通过计算得出满足合龙条件（合龙口两侧钢梁标高基本相同并在同一平面）各点标高需要调整的数值如下表所示；

控制点 实测值（m） 目标值（m） 调整量（mm） E0 35.033 34.535 ↓498 E10 35.191 34.917 ↓274 E17 35.188 35.267 ↑79 E29 34.4 35.266 ↑372 E36 34.917 34.917 0 E29’ 34.4 34.6 ↓240

图十一 标高调整前合龙口形态示意图

图十二 标高调整后合龙口形态示意图 3.3合龙步骤

步骤一：

1、起顶238#及临时墩A，通过减少垫块及千斤顶受力体系循环转换将238#墩钢桁梁降低至设计标高（34.917m）；

2、以238#墩为中心，起顶临时墩A钢梁（↑79mm），落237#墩钢梁（↓498mm），同时起顶临时墩B钢梁（↑372mm），落临时墩C钢梁

（↓240mm），密切监测两侧钢梁标高，当两侧标高一致并两侧钢梁趋近同一平面时停止顶、落梁。

图十三 合龙口顶、落梁示意图 步骤二：

1、每隔1小时测量合龙口间距大小，观察在日照及温度变化情况下，合龙口间距变化是否在合龙段钢梁长度(9000mm)范围内，如合龙口间距满足吊装要求，则可以选择条件合适的时间进行合龙，若合龙口间距不能满足吊装要求，则需要对边跨钢桁梁整体进行纵移待间距满足吊装要求时再进行合龙;

2、经过连续测量，合龙口大小受日照影响，在00mm-30mm范围内变化，小于合龙段长度，故需要对边跨钢桁梁整体进行纵移；

3、在238#墩顶利用纵横移装置使边跨钢桁梁整体向小里程侧纵移，合龙口间距满足钢梁吊装要求后停止；

4、边跨钢桁梁整体纵移过程：

1）预先将237#墩顶及临时墩A处的不锈钢板及四氟乙烯板之间涂抹黄油润滑以减少摩擦阻力，使237#墩顶及临时墩A处钢梁随边跨整体纵移。

2）在237#墩顶处设置横向限位装置，临时墩A处因已设置横向调节装置只需将间隙抄垫严实即可，以防止边跨钢梁在整体纵移过程中轴线发生变动。

3）在238#墩纵横移装置上不锈钢板及四氟乙烯板之间涂抹黄油润滑，8台1000吨千斤顶将G10节点顶至与垫块脱空，2台500吨水平千斤顶向小里程侧顶钢垫块，使钢梁发生整体纵向位移，测量严密监控位移数值，达到指令数值后停止纵移。

图十四 小里程侧钢桁梁纵移示意图

图十五 238#墩顶纵移操作示意图 步骤三：

边跨钢桁梁纵移后进行合龙段钢梁的吊装；

1、安装E22E23下平联，安装E23横梁，安装E22E23下弦杆 2、安装E22E23斜杆； 3、安装E23竖杆； 4、安装E23E24上弦杆；

5、安装E22E23上弦杆。

图十六 合龙段钢梁吊装顺序示意图

图十七 合龙现场施工图 4结论

面对悬臂较大的钢桁梁我们常用吊索塔架配合拉索来克服悬臂端的下挠，通过上述顶、落梁技术在洪奇沥特大桥钢桁梁合龙中的成功应用，为后续类似钢桁梁合龙又提供了一种安全可靠的方案，并具有以下优点：

1、顶落梁在桥墩及临时墩平台上进行，风险相对较小。

2、油缸顶升操作相对较容易，可使每个桥墩、临时墩单独顶落梁，对钢梁受力影响较小。

3、千斤顶的布置较方便，没有繁琐的施工工序，大大缩短了合龙的工期。 4、不需要大型机械设备辅助，节省了临时结构的投入，经济效益高。 顶落梁合龙方案在施工安全性、施工效率、工期保证、经济性方面比传统扣索方案有较大的优势。

顶、落梁技术合龙法中钢梁纵移点的选择、纵移量的控制、千斤顶起顶位置选择及起顶量的控制决定着合龙的成败。我们将进一步对这几个关键控制点进行研究分析，快速、准确的确定顶落梁技术的关键点是今后发展研究的方向。

参考文献

[1] 跨洪奇沥水道特大桥-主桥施工组织设计。

[2] 桥梁施工临时结构工程技术； 北京：人民交通出版社，2012.5。

[3] 新建铁路广州南沙港铁路施工图-跨洪奇沥水道特大桥主桥；中铁第四勘察设计院集团有限公司