沪通长江大桥主航道桥钢锚梁施工关键技术

宁朝新

（中铁大桥局集团第四工程有限公司，江苏南京 210031）

1 工程概况

沪通长江大桥主航道桥采用双塔三索面公铁两用钢桁梁斜拉桥，孔跨布置为（142+462+1 092+462+142）m，全长2 300 m。采用深水沉井基础、钻石形混凝土索塔、三主桁箱桁组合主梁、2 000 MPa 平行钢丝拉索、钢锚梁锚固的总体设计方案［1-2］。沪通长江大桥主航道桥立面布置见图1。

图1 沪通长江大桥主航道桥立面布置（单位：m）

2 钢锚梁

钢锚梁由受拉锚梁和锚固构造组成，每对斜拉索面内的恒载平衡水平分力由钢锚梁承受，恒载不平衡水平分力通过锚梁腹板与牛腿预埋钢板间的高强度螺栓传至塔壁由主塔承受。运营阶段不平衡水平分力通过锚梁腹板与牛腿预埋钢板间及锚梁底板与牛腿盖板间的高强度螺栓传至牛腿，再传递至塔壁，由主塔和钢锚梁共同承受。竖向分力通过牛腿传至主塔，全部由主塔承受，空间索在面外的水平分力由锚梁自身平衡［3-6］。在中跨侧锚梁与钢牛腿的接触面之间采用不锈钢和四氟板构成的滑动摩擦副，锚梁高强度螺栓孔边跨侧为圆孔，中跨侧为长圆孔。钢锚梁及钢牛腿拧紧边跨侧高强度螺栓，中跨侧高强度螺栓初拧至设计值的20%，安装定位冲钉后吊装就位。斜拉索张拉时松开中跨侧高强度螺栓及冲钉，钢锚梁沿纵向可以通过四氟板摩擦面滑动，待二期恒载施工完成调索，再拧紧中跨侧高强度螺栓，钢锚梁与塔壁共同受力，确保钢锚梁在运营阶段沿纵向不产生位移［7-8］。

索塔总高325 m，上塔柱120 m范围为索塔锚固区段。单塔共36 对斜拉索，全桥共432 根。其中1#—3#斜拉索直接锚固于中、上塔柱连接段的隔板上，4#—36#斜拉索采用钢锚梁锚固，钢锚梁竖向间距从上到下依次为26×2.8 m，2×3.0 m，2×3.2 m，2×3.4 m。

每节钢锚梁锚固边、中跨的边桁、中桁共6根斜拉索。全塔钢锚梁共分为A，B，C 3 类，其中A 类钢锚梁锚固 19#—36#斜拉索；B 类钢锚梁锚固11#—18#斜拉索；C类钢锚梁锚固4#—10#斜拉索。除腹板净距、板厚略有差异外，各类型钢锚梁结构形式均相同。钢锚梁总布置见图2，钢锚梁及牛腿效果图见图3。

3 锚固装置厂内制造及立式预拼

锚固装置包括钢锚梁、钢牛腿及索导管，均由专业钢结构厂家制造。钢锚梁和钢牛腿制造采用“零件→合件→整体→试装”的程序生产。钢锚梁分为腹板、底板、顶板、端隔板、加劲板、水平隔板、锚室、索导管等部件，经下料、边缘加工、制孔、涂装后在专用胎架上组焊成钢锚梁整体。钢牛腿分为牛腿盖板、牛腿支撑板、加劲板等部件，分别制作后再在胎架上焊成钢牛腿。

图2 钢锚梁布置（单位：mm）

钢锚梁、牛腿组拼完成并验收合格后，在立式胎架上按半长线法（2 层+1 层）进行匹配预拼（图4）。钢锚梁与牛腿通过对接面螺栓孔连接，先插打定位孔内冲钉确保准确对位，再安装对接面螺栓孔眼内高强度螺栓并拧紧。边跨侧直接使用永久高强度螺栓按规范规定初拧、终拧工艺流程施拧完成［9］；中跨侧使用高强度栓初拧至设计值20%，完成单层钢锚梁+牛腿总拼。检测合格再安装后续一层，上下层之间通过牛腿上的匹配件对接。当3层钢锚梁全部立式总拼结束并验收合格后，按钢锚梁+钢牛腿组合件脱胎，利用专用架凳立式存放。最上1层用作后续总拼轮次的母段重新吊装入胎架，如此循环总拼。

图3 钢锚梁及牛腿效果图

图4 钢锚梁厂内预拼

4 索塔锚固系统安装

1）钢锚梁墩位处存放及起吊上塔

将厂内验收合格的钢锚梁+钢牛腿组合件整体立式装船运输至墩位处，预先在承台上设置钢锚梁存放滑道。在滑道顶面布置4 台钢锚梁存放平车，采用150 t 浮吊起吊钢锚梁至存放平车上。滑道两端各设置2台5 t卷扬机，用于牵引台车至塔吊作业范围内。

单层钢锚梁+2个钢牛腿+索导管组合结构最大总质量84.3 t，与吊具合计质量为89.3 t；起升高度325 m，起升质量大，高度高，对起升设备要求高。经方案比选和论证，选择ZSL2700塔吊，使得吊装半径为22.0～26.5 m时起吊质量100 t，满足吊装要求。钢锚梁墩位处存放及塔吊布置见图5，钢锚梁吊装与滑移见图6。

图5 钢锚梁墩位处存放及塔吊布置（单位：mm）

图6 钢锚梁吊装与滑移

2）钢锚梁安装精度控制

首节钢锚梁安装前，对已经施工完成的中下塔柱进行监测，通过计算分析确定首节钢锚梁安装的准确平面位置。同时根据基础沉降值、塔柱压缩量等确定首节钢锚梁安装的预抬高值。

首节钢锚梁以6个锚固点坐标高程为基准，中桁2个锚固点与桥理论纵轴线吻合为定位基准，利用调整装置进行调整，直至精度满足要求［10-11］。首层钢锚梁调整装置由承重牛腿、分配梁、垫梁、定位支座、三向千斤顶等组成。钢锚梁调整装置见图7。

以首层钢锚梁的高精度定位作为后续钢锚梁定位精度的前提和保证，后续钢锚梁可通过临时匹配件直接安装。当施工无误差时，2 层钢牛腿临时匹配件之间1 cm间隙采用1 cm厚标准垫板抄垫，实现上下层钢牛腿匹配、密贴。由于存在制造及安装误差随着钢锚梁不断接高，单纯通过上下层匹配连接定位将导致钢锚梁定位误差逐渐累积、加大，故施工中需根据实际测量情况进行调整和修正。通常利用临时匹配件之间预留的1 cm 间隙，根据实测偏差计算出厚度，并采用薄钢板或楔形钢板衬入匹配件之间的方式进行调整。

图7 钢锚梁调整装置（单位：mm）

5 结语

沪通长江大桥主航道桥钢锚梁具有结构新、质量大、制造安装精度要求高等特点。通过采用工厂内胎架匹配制造、半长线法厂内预拼、浮吊+承台上滑移系统+大型塔吊相结合的吊装系统、首节钢锚梁三向精确调整定位系统、后续节段匹配安装的成套施工技术，解决了钢锚梁制造精度、起吊安装、精确定位的技术难题。沪通长江大桥主航道桥钢锚梁施工技术定位快，精度高，可为其他同类桥梁钢锚梁施工提供参考。