安泰路直湖港大桥钢桁拱架设方案优化

2017-04-08吴银根

城市道桥与防洪 2017年3期

关键词：架设中段航道

吴银根

（无锡市市政质量监督站，江苏无锡 214002）

安泰路直湖港大桥钢桁拱架设方案优化

吴银根

（无锡市市政质量监督站，江苏无锡 214002）

直湖港大桥主桥上部结构为计算跨径80m的单跨钢桁梁，现有航道不具备单片桁梁整片吊装的条件，经优化：将整片桁梁分段，采用边段在桥位处安装、中段在拼装场组拼后浮吊吊装架设。对架设方法进行了验算，为类似工程提供借鉴。

钢桁梁；架设方案；优化

1 工程概况

1.1 总体布置

安泰路延伸段工程项目起于振胡路，向东延伸，终于芙蓉北路，全长约 517 m，采用城市次干道标准设计，双向4车道，路面宽度为24 m。直湖港大桥位于本项目跨越等级航道直湖港段，与规划航道线右偏角为87°，大桥桥跨布置采用3× 30 m+（1～82.1）m+3×30 m，总长266.36 m。主桥采用一孔82.1m钢桁拱结构跨越直湖港，两侧引桥各采用一联支架现浇预应力钢筋混凝土连续箱梁。直湖港为六级航道，现状河道宽44～46 m，规划河道宽60m，通航净空45 m×5 m。

主桥上部结构采用单跨钢桁拱梁结构，计算跨径80 m，拱肋上弦至系梁中心高度为14.6 m。拱顶桁架高度3.1 m。在顺桥向拱脚处一端设置固定支座，另一端设置滑动支座，整体结构为无推力体系，受力明确。

1.2 主要构件设计要点

直湖港主桥钢桁拱主要设计要点见表1。

表1 主要构件设计要点

2 施工方案优化

直湖港北起锡溧漕河口，南至闾江口，根据直湖港沿线桥梁参数资料，现状共有18座桥梁跨越直湖港航道，其中仅1座S342直湖港大桥满足四级航道桥梁的通航净空要求，大部分桥梁仅能满足六级航道桥梁的通航净空要求。直湖港大桥桥位附近区域河道44～46 m，按五级航道标准理论通行100 t吨级船舶，但实际通航有300t级左右的船舶。

钢桁拱原设计采用桥位附近拼装场组拼、单片钢桁拱整体吊装架设。单片钢桁拱重434.1 t，单片整体安装需800 t浮吊，800 t浮吊船体主尺寸72 m×27 m×5 m（型长×型宽×型深），现状航道不能满足其吊装作业条件，致使无法进行单片钢桁拱整体吊装。

经过桥位、直湖港大桥桥位附近直湖港及上游130 m汊口处锡滏线航道（六级航道，几乎不通航、通航的船舶吨级很低）等的实地勘测、浮吊性能参数等的综合比选，选择整片钢桁拱化整为零，一分为三：11.8 m（边段）+56.4 m（中段）+11.8 m（边段）（见图1）。11.8 m边段在桥位处岸上设支架拼装，56.4 m中段在位于直湖港、锡滏线交叉口东南岸拼装场的支架上组拼，单片56.4 m长中段钢桁拱重265 t，可以利用400 t浮吊吊装架设。

图1 钢桁梁分段图（单位：mm）

优化后的施工方案优点主要体现在：

（1）施工可行，可选择合适的浮吊；

（2）选择最优中段、边段长度，边段支架位于陆地，不占航道，支架搭设、拆除不影响通航；

（3）边段施工后，边段及其支架对中段钢桁拱架设过程中的稳定性有利。

3 钢桁拱架设

3.1 边段桥位处组拼

每幅桁架拱边段拼装设A1、A2、B1、B2共4组临时支架，支架采用格构柱支架，主管采用φ478×10 mm钢管。A1、A2支架直接坐落在主墩承台上与主墩承台采用预埋件联接。B1、B2支架兼作中段合拢用临时支撑，B1、B2支架采用平板基础。支架及基础需满足拼装钢桁拱各阶段受力要求。

边段采用150 t履带吊进行吊装作业。

3.2 中段拼装场组拼

中段长约60 m，拼装场选择在直湖港河岸东侧，沿直湖港与锡滏线汊口处直湖港驳岸布置，汊口航道略宽，便于浮吊转体。拼装采用支架立拼。拼装区原为胡埭水泥厂码头，现场地基条件较好，可利用挖机回填50～60 cm建筑垃圾找平后浇筑平板混凝土基础，搭设拼装临时支架。跨中分段拼接支架采用五组钢桁支架，钢桁支架主管采用φ273 mm×8 mm钢管，立柱在系梁与拱肋对应位置分别设有横向分配梁，分配梁均采用双拼I32a工字钢，分配梁间采用I32a拉结成整体，增强立柱整体性，立柱其余部分采用20#槽钢连接，支架布置见图2，支架及基础应满足钢桁拱分段拼装过程中受力要求。

图2 中段拼装支架图（单位：mm）

中段各构件安装采用150 t履带吊吊装作业。

3.3 中段钢桁梁吊装

中段钢桁梁采用400 t浮吊安装。400 t浮吊（苏无锡工00168）船体主尺寸48.65 m×11.5 m× 3.1 m（型长×型宽×型深），尽管直湖港航道偏窄，但直湖港与锡滏线的汊口基本能满足400 t浮吊转体要求。

钢桁拱吊装的主要施工步骤：

（1）步骤1，400 t浮吊就位，直湖港封航。

（2）步骤2，400 t浮吊挂吊钩（即吊住钢桁拱中段A片），拆除钢桁拱中段A片临时支架，试吊。

（3）步骤3，400 t浮吊吊臂收高，向后、北移位并逐步转体，注意转体过程中钢桁拱中段A片勿与支架上钢桁拱B片分段相碰。

（4）步骤4，400 t浮吊转体90°，钢桁拱中段A片与直湖港河道正交。

（5）步骤5，通过连接岸边地锚钢丝绳牵引，400 t浮吊缓慢南移，靠近桥位。

（6）步骤6，钢桁拱中段A片就位，连接西侧定位铰，通过东侧边段调整移位后，连接东侧定位铰，实现单片拱肋合龙。

（7）步骤7，待揽风绳固定后，400 t浮吊脱钩。

（8）步骤8，同样安装拱肋中段B。

（9）步骤9，120 t浮吊安装风撑及桥面系。

4 架设方案验算

采用桥梁博士V3.3.0对单片拱肋进行离散，活载通过横向分布系数按杠杆法分配，计算分4个施工阶段，第一阶段浮吊吊装；第二阶段临时成拱；第三阶段吊装剩余横梁，平联施工；第四阶段上桥面板、二期铺装及栏杆施工。

整段优化成分段架设，第一阶段浮吊吊装最为关键（受力图略）。

浮吊阶段计算结果表明拱肋上弦杆最大水平位移（向跨中方向）为3.9 mm，向下竖向位移为17.7 mm，转角位移为8.68e-4弧度；拱肋下弦杆端部向内水平位移（向跨中方向）为9.6mm，向下竖向位移为18.5 mm，转角位移为1.05e-3弧度；系梁端部水平位移为向外0.41 mm，向下竖向位移为16.1 mm，转角位移为9.49e-4弧度。

结果表明：第一阶段浮吊吊装结构各构件应力水平均在规范容许范围内。

其他各阶段（第二阶段临时成拱；第三阶段吊装剩余横梁，平联施工；第四阶段上桥面板、二期铺装及栏杆施工。）的计算结果表明结构各构件应力水平均在规范容许范围内（受力图略）。