Construction Technology of Steel Beam Erection for Large Suspension Bridge
郑康 ZHENG Kang
（中铁大桥局集团第一工程有限公司，郑州 450000）
（China Railway Major Bridge Engineering Group First Engineering Co.，Ltd.，Zhengzhou 450000，China）
摘要：本文依据鹦鹉洲长江大桥建设经验，通过对三塔四跨悬索桥钢梁架设顺序、钢梁拼装、大型缆载吊机、大重量钢梁荡移施工、桥面板结合技术等总结，为以后类似钢梁施工提供经验。文中多数措施结构简单，投入小，可操作性强，并成功被运用到武汉鹦鹉洲长江大桥钢梁施工。
Abstract: Based on the experience of the construction of the Parrot Island Yangtze River Bridge, this paper summarizes the steel beam erection sequence, steel beam assembly, large cable hoist, large weight steel beam swaying construction, bridge deck combination technology, etc. of the three-tower four-span suspension bridge, providing experience for similar steel beam construction in the future. Most of the measures in this paper are simple in structure, small in investment, and highly maneuverable, and have been successfully applied to the steel beam construction of Wuhan Parrot Island Yangtze River Bridge.
关键词：悬索桥；钢梁；荡移；缆载吊机
Key words: suspension bridge；steel beam；swaying；cable crane
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）34-0138-04
1 工程概况
武汉鹦鹉洲长江大桥位于武汉市中心城区，是武汉市规划中的二环线的过江通道。桥址距下游长江大桥约2.0km，距上游的白沙洲大桥6.3km。大桥全长3420m，其中：主桥长2100m，采用200+2×850+200m三塔四跨悬索桥。全桥主梁沿中塔中心线对称分布，合计143个节段，分为A～G共11种梁段类型。
加劲梁采用钢-砼结合梁，梁高约3.0m，由钢主梁、钢横梁、小纵梁和混凝土桥面板组成。其中钢主梁高2.423m（中心线处），横梁高2.735m（跨中），橡胶垫约0.026m，混凝土桥面板厚为0.2m，桥面铺装0.066m。
加劲梁标准节段长15m，横向设两片主梁，中心距31.2m。钢梁全宽38m，吊索横向间距36m，吊索锚点设在主梁外侧的风嘴上。标准节段加劲梁钢结构部分重量约180t，非标准节加劲梁钢结构部分最大重量约190t。节段最大吊重约450t（含砼板及部分湿接缝）。
2 钢梁总体施工方案
全桥共4台缆载吊机（1#～4#），其中3#、4#吊机负责2#塔武昌侧梁段安装（包括2#塔横梁顶G梁段），1#、2#吊机负责2#塔汉阳侧梁段安装。现以武昌侧为例对钢梁架设顺序说明。
步骤1：3#吊机在3#塔处拼装完成后（4#吊机同时开始拼装）向2#塔行走吊装101#梁段。（图3）
步骤2：3#吊机吊装101#～76#梁段，然后荡移法架设中塔下横梁顶72、73#无吊索梁段和74#梁段；4#吊机拼装完成后走行、试吊并吊装102#～116#共16个节段。（图4）
步骤3：4#吊机空载返回至3#塔塔顶处拆除并倒运至边跨V构处安装，3#吊机空载返回至117#梁段处，并架设117～119#梁段。（图5）
步骤4：两台吊机空载走行至3#塔顶并对称向两边架梁，3#吊机吊装至121#梁段，4#吊机吊装至139#梁段。（图6）
步骤5：3#吊机合拢120#梁段。（图7）
步骤6：3#吊机空载行走至75#梁段处，吊装75#梁段。（图8）
步骤7：南中跨梁段接头连接，接头桥面板吊装就位。将中跨的部分湿接缝浇筑完成后，4#吊机吊装边跨剩余梁段将其合拢。（图9）
步骤8：南边跨梁段接头连接，接头桥面板吊装就位，剩余湿接缝施工，同时拆除两台缆载吊机。（图10）
3 施工难点及应对措施
3.1 缆载吊机数量选择要经济
三塔四跨悬索桥受其跨数影响，若考虑完全对称同期施工，每个中跨需两台缆载吊机、每个边跨需一台缆载吊机，全桥则需要六台，而缆载吊机制作、操作及平时维护成本均较高，如若能减少缆载吊机的数量，则能取得较好的经济效益。
应对措施：①两台缆载吊机先从南中跨同时向两端架设，待3#吊机至2#塔位置，开始荡移节段施工时，4#吊机转跨至边跨拼装，并走行至3#塔；②利用4#吊机转跨拼装时间，3#吊机进行中塔处节段荡移，117#～119#梁段架设，并走行至汉阳侧3#塔塔顶；③3#吊机安装完中塔处74#梁段后，因受主缆线形影响，75#梁段位置被占，故先安装完成靠近边塔处剩余钢梁后3#吊机返回75#梁段处进行主跨合拢施工。
3.2 边跨钢梁安装受限制多
①边跨钢梁不能于厂内拼成整节段运输，必须采用现场散拼的形式。②受河道岸坡、防洪墙、临江通道影响，地形复杂。③大节段物件运输、吊装所需场地不能满足要求。④边跨投影长度与边跨钢梁总长度不匹配。
应对措施：①施工跨岸坡、防洪墙、临江通道的过渡支架，支架上设置拼装台座；②拼装机械只在台座一侧进行钢梁拼装作业，待拼装完成后纵移钢梁至吊装位置。④设双层存梁台座，顶层梁后期通过荡移法安装，避免最后节段单独拼装。以上措施利用主缆施工时间平行进行钢梁拼装施工，有效集中施工资源，保证了钢梁安装工期节点。
3.3 大重量加劲梁荡移安装要分别考虑
本工程中需要进行荡移施工的梁段有：①边塔处汉阳侧和武昌侧各一片，共两片；②中塔处因受大型围堰和下塔柱横梁宽度较大影响，全桥中塔处共5片钢梁需荡移。③边跨双层存梁处的135#梁段。荡移的各类节段重量、形态差距大，最大重量约450t。荡移方案不可一蹴而就，须因地制宜，利用有限施工资源采用不同的方案。
应对措施：①中塔节段荡移：荡移水平力由固定在下横梁的2台10t卷扬机和走6滑车组提供。由于塔柱及横梁上设置定滑轮锚固点困难，故将其设置在汉阳侧已吊装的68#钢梁上，68#钢梁及其以北各节段临时连接，其自重水平分力可保证在荡移时提供足够的水平反力（图11）。
②边塔D、E节段荡移法施工：3#塔下横梁顶D节段（武昌侧）与E节段（汉阳侧）无吊索，采用墩旁托架作为钢梁临时支撑。梁段所处位置无法满足垂直吊装要求。架设D节段，由自重引起的水平力为52t，为施工方便，荡移牵引利用拼装缆载吊机的塔顶10t卷扬机提供牵引力，上下游各布置一台，牵引绳通过固定在人洞的定滑轮锚固点后与50t走4滑车组连接，滑车组动滑轮一端与钢梁连接（图12）。
③因边跨钢梁总投影长度小于钢梁总长，在边跨钢梁拼装时设双层存梁台座，将135#与136#钢梁双层布置，通过荡移避免最后节段单独拼装。135#梁段（60‘#吊索对应梁段）由自重引起的水平力为118t，荡移时加工辅助用接长板，利用节段自重使其到位（图13）。
3.4 桥面板结合技术
梁段间桥面板于钢梁架设时临时固定在钢梁节段上，桥面板规格统一，外轮廓尺寸16.4m×3.4m×0.2m，单重23.35t。钢梁接头桥面板与接头高栓焊接匹配施工，要求吊装机械能够跨作业面施工，而一般吊装设备上桥后无法行走，为解决此问题，设计了专用桥面板纵移吊架。吊架由纵向和横向桁片、联结系、轮箱、钢轮和吊点组成。轮箱与桁片组成的空间构架焊接，配备带“V”形槽口及轴承的钢轮。吊架走行时下放铺设轨道，轨道为角钢和槽钢焊接件，可与钢轮槽口匹配。轨道单侧总长12m，为方便运输，分为4节，节间栓接。根据桥面板吊筋平面布置，吊架共设4个吊点，每个吊点挂置一个10t的手拉葫芦起落桥面板（图14）。
4 结语
鹦鹉洲长江大桥作为三塔四跨悬索桥，其结构具有悬索桥施工的特殊性和一般性。本案钢梁安装在保证受力要求的情况下，充分考虑了缆载吊机周转使用，通过一台缆载吊机在中跨往复移动，另一台缆载吊机的转跨架设完成钢梁架设工作。边跨钢梁综合采用跨防洪墙过渡支架、双层存梁台座等散拼形式，不但节省施工资源，还解决了岸坡、防洪墙、临江通道、边跨投影长度与边跨钢梁总长度不匹配等因素的影响。根据钢梁特点对特殊梁段特殊处理，中塔、边塔及边跨三处钢梁荡移采用了三种不同的方案。吊架法纵移梁段接头桥面板就位，结构简单可靠，效率高。经实施证明了方案的可行性，为类似钢梁施工方法提供了实际依据。
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