大跨度架桥机悬臂法安装钢桁架技术研究

彭浩 李冲 程笑 张士旭 田云龙

摘要：通过大跨度架桥机悬臂法安装钢桁架的施工，对支座、环口间隙及错边、架桥机、监测、合拢进行探讨。

关键词：大跨度、架桥机、悬臂法安装、钢桁架

1 工程概况

本工程连廊，采用连续钢桁架结构体系，支承在钢混组合结构的刚架 上，钢桁架与刚架之间采用摩擦摆支座连接，钢桁架总用钢量约 5000 吨。 连廊呈弧形双层布置，连廊总长度为 190.1m，通行宽度为 19m，分为北边 跨、中跨、南边跨，跨径布置为 56.7+82.3+51.1m，桁架层高为 5.25～5.7m，构件材质为 Q355B、Q390GJC、Q420GJC，钢桁架板厚为 40～80mm。

連廊自北向南依次跨越建工项目地下室（北）、海塘所北侧、马路河、 海塘所南侧、港航项目地下室（南）。中跨位于海塘所闸口上方，闸口满布 基础底板及肋板，结构复杂，不满足打桩条件，中跨施工无法采用传统的 支架法安装，两岸无法设大型机械，且连廊处于长江入海口位置，浮吊不 允许进入，最终采用架桥机施工。

2 中跨钢桁架施工原理

本工程连廊施工与混凝土连续梁挂篮施工的原理相似，混凝土连续梁 挂篮施工采用连续梁与桥墩固接及挂篮对称施工，通过连续梁与桥墩固接 自身承受弯矩达到平衡的原理;该连廊施工先将南北边跨钢桁架及次构件 安装完成，且钢桁架、摩擦摆支座及刚架间焊接完成，中跨 4 个摩擦摆支 座通过码板将支座上下板固接进一步使钢桁架通过支座与刚架固接使自身 承受弯矩达到平衡的原理。

3 中跨钢桁架分段及架桥机选用

3.1 中跨钢桁架分段

中跨钢桁架分为 10 个节间，其中 1 个散装合拢节间，其他 9 个节间每 个节间 2 个桁架片体，共计 18 个片体，片体最大重量 68 吨。

3.2 架桥机选用

考虑到中跨跨度、架桥机轨道、桁架重量及施工过程，要选用 97 米跨 起重量 200 吨的架桥机，国内该型号架桥机缺失同时考虑该型号架桥机过 孔 82 米风险系数大，最终方案选用 68 米跨起重量 200 吨单侧外伸 14 米的 架桥机架设在中跨南北第一节间上，架桥机自重 270 吨。

4 施工过程

4.1 南北边跨钢桁架安装、支座固接及中跨刚架柱处支架施工

南北边跨钢桁架使用支架法安装完成后支架拆除，南北边跨 6 个摩擦 摆支座的上下板使用码板固接的予以解除，保证南北边跨钢桁架一端自由 伸缩。

中跨 4 个摩擦摆支座的上下板使用码板固接的不予以解除，进一步使 钢桁架通过支座与刚架固接，通过自身承受弯矩保证悬臂端平衡;为提高 施工安全系数及保护支座，在南北边跨钢桁架安装前在中跨刚架柱的基础上设支架且支架与刚架固接，在跨河侧支架上设牙板，在与牙板对应的钢 桁架内设隔板及支架处设隔板予以分担支座承受的弯矩;设牙板非斜垫板 主要考虑方便卸载。

4.2 中跨第一节间钢桁架安装

由于悬臂法安装钢桁架要待钢桁架焊接完成后才可以松钩，考虑到节 约机械成本中跨第一节间钢桁架安装采用支架法，待中跨第一节间钢桁架 焊接完成后将支架予以拆除。

由于建模时未考虑预拱，实际施工时须预拱，为解决预拱导致的钢桁 架与钢柱间环口间隙及错边问题，在构件制作时将钢桁架近边跨侧一端增 加 30～40mm 余量，通过实测钢柱安装数据，在 CAD 上进行模拟（考虑预 拱在内），通过模拟给出实际数据在吊装前将余量予以切除。

由于钢桁架片体一端无竖腹杆，在安装时影响钢桁架与钢柱间环口间 隙及错边，在吊装前在无竖腹杆端增加工字钢补强即可解决钢桁架与钢柱 间环口间隙及错边问题

4.3 架桥机过孔及连接

中跨第一节间钢桁架安装完成后，架桥机开始过孔;该架桥机采用自 平衡过孔，安装顺序及注意事项如下：

将钢桁架两侧用于支承架桥机中及前横移轨道系统的立柱安装，控制 立柱平面位置及高程，确保中及前横移轨道系统与立柱无缝连接;同时将 中及前横移轨道系统内轨道间距、水平及挡板在地面调整到位予以固定; 使用机械将中及前横移轨道系统吊装至中跨第一节间钢桁架上，调整中及 前横移轨道系统平面位置及高程后与钢桁架及立柱焊接。

在北边跨钢桁架上组装轻质高强材料制作的前导梁，同时将中及前支 托系统吊装至中及前横移轨道系统上，调整中及前支托系统平面位置及高 程后与横移轨道系统临时固定，再将横移轨道系统上的支托系统延横向使 用钢管焊接连接; 由于从北边跨向南边跨过孔，随架桥机伸出长度的不断 增加下挠度变大，为了顺利过孔故在前支托系统设具有同步顶升液压系统，可同步升降调整高度。

前导梁组装完成后使用机械将其吊装至中支托上，南侧悬挑 18 米，北 侧悬挑 18 米与钢桁架通过手拉葫芦连接保证不倾覆，便于与架桥机主梁连 接，同时将后支托系统吊装至北边跨钢桁架上，调整其平面位置及高程与 钢桁架临时固定，为了提高过孔安全系数，后支托系统高程比中及前支托 系统都低确保顺利过孔。

组装架桥机主梁，每 2 节段组装成一吊，架桥机主梁第一节间（2 个 节段）与前导梁通过销轴连接后搭在后支托系统上且向北侧伸出 8 米，其 次将天车吊装至架桥机主梁与后支托对应位置上，将天车、支托系统接通 电源，前导梁与钢桁架连接去除，架桥机开始滚动过孔;过孔须保证抗倾 覆系数大于 1.3，电机的同步性且支托上设横向限位，天车始终处于架桥机 主梁与后支托对应的位置上，后续每次过孔长度依据计算实施直至架桥机 主梁至前支托系统上。

过孔完成后将架桥机主梁与中及前支托系统通过码板焊接，同时将两列主梁两端使用工字钢焊接连接，后将天车上两台小车检查完好后吊至天车上，再将所有电路接通试运行试吊装，安装所有限位装置、运行报警器、 及防撞垫，报相关单位检测备案。

4.4 中跨钢桁架安装

现场场地使用 C30 混凝土浇筑，为节约胎架材料，先使用角铁及钢板 制作钢墩，用于组焊钢桁架片体，且根据技术提供的地样图予以放样报验，以上完成后将钢墩吊至预设位置，再将钢墩上口通过牙板调成水平，再将 构件吊至鋼墩上，根据地样线调整构件且复测水平后封胎码缝装焊补强工 字钢报验，焊接完成后将钢桁架竖腹杆中心线返至钢桁架上口与钢桁架上 弦杆纵向中心线相交，在该交点敲上样冲且安装垫片用于测量定位（测控 点）。

为了减少现场构件翻身、节约成本及提高架桥机使用中抗倾覆系数，在加工厂发货时控制构件内侧面朝上;钢桁架片体焊接完成后脱胎外观处 理及探伤，探伤合格后将油漆损伤部位予以补涂;考虑中跨钢桁架先通过 履带吊喂至北边跨主次结构上，为保护次构件在喂钢桁架前先将 3 根工字 钢放至预设位置且与钢桁架连接，且将中跨第一节间钢桁架实测测控点数 据报技术在 CAD 上控制测控点轴线、行程及高程模拟（考虑预拱在内），根据模拟数据予以切除余量;根据监控方案在钢柱上布设水平仪监测倾斜度，在第一节间钢桁架近钢柱根部布设应力仪监测应力，监控单位提供每 状态各钢桁架竖腹杆位置理论高程值与实测值比对，监测频率每安装一节 间监测一次。

以上完成后开始通过架桥机吊装翻身就位钢桁架片体，在吊装翻身过 程中始终使架桥机主梁位于钢桁架内的轨道上，翻身完成后通过移动主梁 就位钢桁架，定位完成后开始焊接，待焊接完成松钩; 后续钢桁架片体施 工与以上相同，直至合拢，合拢段两端均留余量 50mm，根据实测尺寸予以 切除后安装。

5 总结

采用该方法解决了场地受限无法施工的问题，减少了大量的协调工作 量; 为类似挂篮施工的悬臂法施工钢结构提供了经验，为同类型建筑施工，提供了一项可靠的选择方向。

参考文献：（References）

[1]架桥机安全规程（GB26469-2011）

[2]架桥机通用技术条件（GB/T26470-2011）

[3]钢结构工程施工质量验收标准（GB50205-2020）

[4]特种设备安全管理准则（DB50/T404-2011）

[5]建筑结构荷载规范（GB50009-2012）