南京长江二桥南汊主桥钢箱梁

南京长江二桥南汊主桥钢箱梁安装施工与工艺控制易继援刘晓东刘朝强（湖南省公路桥梁建设总公司）【摘要】本文重点介绍南京长江二桥南汊主桥钢箱梁安装施工方案和工艺控制过程及其具体的操作方法。【关键词】钢箱梁斜拉索施工控制一、主梁的构造及布置形式南京长江第二大桥南汊桥主桥为五跨连续钢箱梁斜拉桥，总长1238m，主孔跨径628m。主梁为扁平闭口流线型钢梁，桥中心线处箱梁内净高35m，桥面顶板为2％的双向横坡，横桥向两斜拉索的中心距36.6m，底板宽度26.4m，梁全宽38.2m。钢箱梁采用正变异性板钢桥面。钢箱梁全桥共划分为93个梁段进行制造和架设安装。其中标准梁长为15m，重270t。跨中合龙段梁段长6m，主塔处无索区梁段长7.25～7.5m，边辅助跨压重区梁段长10.7～12m，边跨合龙段长8.25m。二、钢箱梁的施工与控制由于南汊主桥设计跨径大，主梁采用节段法进行钢梁架设、拼装，全桥结构体系的施工过程要经过多次转换才能最终完成，并且辅助墩和过渡墩分别位于南岸堤外浅水岸边和边滩地带。为了施工的简便和减小施工风险，经过详细周密的分析、计算，采用了以下施工方案：（1）索塔下横梁处零号块钢箱梁，通过架设施工托架，用450t浮吊吊运安装。（2）标准梁段采用桥面液压吊机悬拼，对称吊装。（3）部分边跨钢箱梁通过拼装82m施工排架，采用浮吊安放在排架上，最后用桥面吊机悬臂拼装。（4）辅助跨拼装贝雷桁架，将钢梁在桁架上先行安装焊接。为了能使成桥以后的状态接近设计要求，我们在施工中严格按设计给定的索力和标高进行全过程控制，以保证施工过程中桥梁结构在不同荷载工况下的稳定及其内力与变形在允许的误差范围内。主梁的施工采用TC2002高精度全站仪和们精密水准仪进行测量定位。l.零号块的施工与控制（l）零号块的施工零号块主梁由七段钢箱梁组成。利用450t旋转式浮吊分节吊运到施工托架上。施工托架（见图1）采用φ3.4m的钢护筒和φ1.2m钢管桩组成。钢管桩顶面用36号工字钢将钢管拉连成整体，横向用槽钢拼成的桁架连接，增加横向稳定性。再在其上拼装万能杆件。万能杆件与下横梁用精轧螺纹钢连接，防止倾覆荷载。万能杆件顶面用36号工字钢加10mm厚钢板作成滑动移梁轨道。施工托架完成后，用450t浮吊依拼装顺序把零号块梁段从索塔两侧吊运至托架的轨道上，采用两台60t穿心式液压千斤顶，通过φ32精轧螺纹钢拖动滑块，使钢箱梁纵移就位。在纵移过程中严格控制两组滑块位移量相等。零号块拼装焊接完成后，用12个临时钢支座支撑在下横梁上，并且施加预应力使零号块与索塔下横梁临时固结。（2）零号块的控制零号块七段梁作为全桥主梁安装的基准梁段，精确定位时，严格控制轴线偏差lmm以内，高程误差控制在3mm以内。2．标准梁段的施工与控制（l）桥面液压吊机安装桥面液压吊机是以菱形钢架作为支撑结构的钢绞线提升设备，起重量为300t。吊机自重为90t。1号斜拉索第一次张拉完成后，利用450t浮吊将两台桥面液压吊机对称安装在零号块两端梁段上。并用钢箱梁上的吊耳作为桥面吊机的后锚点。（2）钢箱梁标准梁段的施工与控制标准梁段的施工程序：前一梁段斜拉索安装→斜拉索第一次张拉→桥面液压吊机前移→斜拉索第二次张拉→起吊拼装钢箱梁→钢箱梁定位→钢箱梁焊接标准梁段的吊装（图2）在1号斜拉索第二次张拉后进行，将运梁船在吊装位置抛锚定位、定位误差控制在50cm以内。通过钢绞线使吊机扁担梁下降，扁担梁和钢箱梁的吊耳用销子固定。起吊钢箱梁时，两块主梁对称起吊，每50t为一组逐级加压，以保证悬臂施工的平衡力矩。主梁起吊到位后，用定位销钉把起吊主梁与前一架段临时固定。由于主梁施工时自由悬臂长度不断增长，对施工极为不利。为减小施工风险，在边跨离主塔156.5m距离的岸侧All号梁段底部设置临时拉压支撑结构。用8根φ32mm精轧螺纹钢与4个φ2.6m的钢管桩连接并加支撑，防止下挠，增加主梁的稳定性。由于主梁的施工主要在夏季进行，昼夜温差大，对于钢箱梁的施工控制难度较大。为保证主梁的线型能达到设计要求，梁段的精确定位均在夜间11：00以后与早晨6：30以前进行。主梁施工接口匹配原则是确保接口匹配质量，从接口刚性强到刚性弱的顺序依次完成匹配。钢箱梁接口匹配控制程序，具体为起吊钢箱梁与前一梁段平齐→对齐主腹板→安装顶板对拉螺杆，临时连接件→测量主梁高程及轴线→调整主梁前端高程及轴线→安装底板对拉螺杆，临时连接件→测量主梁前端高程及轴线→调整主梁前端高程及轴线至合格。钢箱梁吊装就位时，由施工控制小组提供梁段精匹配高程，将梁段精确定位。梁段精确匹配高程误差控制在+12mm和-6mm之间。梁段轴线偏差则通过在梁段焊缝中塞l～2mm厚铁垫片来纠偏，逐段将轴线误差减小。（3）斜拉索的张拉控制为了确保南汊主桥主梁的焊接质量，斜拉索的安装在主梁接口的周边环缝全部焊完后进行。张拉采用LS-600和YDC-460千斤顶，千斤顶富余量一般在30％左右为宜。0.4级精密油压表读数显示，同时在张拉拉杆上安装600t传感器，确保张拉力误差控制在5％以内。在斜拉索张拉过程，采用“分级加压，对称张拉”的方法控制。斜拉索张拉的施工控制原则为“双控”（索力和高程双控），严格控制施工过程中在主梁上的施工荷载。在索力允许范围内，尽量满足线型要求。桥面线形的调整是在斜拉索第二次张拉时进行，主要控制的是梁段的标高和轴线，安装梁段的高程严格控制在+8mm和-6mm之间。3.边跨辅助跨的施工与控制（见图3）（1）边跨的排架主要是移梁和存梁用，因此设计荷载考虑了钢箱梁自重、排架自重、风载和施工荷载。采用两组万能杆件拼成2m*4m的桁架，长度为82m。由3排φ2.6m的钢管钻孔桩支撑。为增加移梁时的稳定性，两组万能杆件桁架每隔14m横向用槽钢组成的桁架连接。（2）辅助跨排架是钢箱梁S（N）A16～S（N）A20五段移梁拼装、焊接的承重结构，因此其整体结构刚度及横向稳定性要求高。排架设计为2组共12片贝雷架梁桁架和4排φ1.2m钢管桩共同组成受力结构。（3）排架施工完成后，安设移梁轨道，轨道用2组4根45号工字钢顶铺10mm钢板组成，同时涂上黄油减小摩阻系数。边跨梁段的安装采用450t浮吊吊运至辅助跨的轨道上。用穿心式液压千斤顶拖动滑块，使梁段在排架上移动的同时，用仪器观测桥架的变形，确保施工安全。依次将辅助跨的S（N）A20～S（N）A16梁段和边跨的S（N）AH1，S（N）A15～S（N）All梁段拖移到位。SA20和SA16梁段通过永久支座与辅助墩和过渡墩连接，因此安装精度要求高，轴线偏差控制在3mm以内，高程误差控制在±2.5mm以内。（4）合龙段的施工与控制a.边跨合龙时气温达到了32℃，索塔悬臂梁段因为温差的影响可以下挠24.6cm，伸缩值达到6cm，为了避免因为温差对合龙造成的影响，在夜晚9：O0至凌晨0：00以前完成合龙段与索塔悬臂端和边跨过渡跨的线型调整和临时匹配，早晨8：00以前完成合龙缝主梁内U形肋栓接初拧。在第二天晚上完成接口焊缝，边跨合龙完成。b．主跨跨中合龙：待J20号索第一次张拉完成后，将主梁吊机就位，对梁端位移进行48小时测量，根据测量结果，确定合龙段精确长度，对已组排好并预留有足够长度的JH1号梁段的未匹配端进行配切。根据测量结果，确定运梁船就位、合龙段吊装及连接时间。用匹配件和合力用劲性骨架把合龙段与两端悬臂梁段连接并环缝施焊。待所有连接作业完成后，拆除合龙用劲性骨架，对A20，J20斜拉索进行第二次张拉，完成跨中合龙，必要时进行索力调整。三、结束语南京长江二桥南汊主桥上部斜拉桥采用全钢箱梁形式，钢箱梁节段间顶、底板及斜腹板以全焊连接，顶板U形肋栓接、底板U形肋焊接，设计合理，且钢箱梁横向刚度较大，拼装时箱梁的横向相对变形不太大，使匹配时的变形调整变得较为简单。在施工中由于采用的方法正确，措施得当，梁段安装由原计划的8d一周期缩短到5～6d周期，全桥钢箱梁悬拼及20对索安装施工仅用了四个多月的时间。