渐变式钢箱梁河道Y型景观桥安装施工技术

张义周，马永志

（中建生态环境集团有限公司，北京 100037 ）

坪山河干流综合整治及水质提升工程—景观桥工程位于坪山河项目景观提升样板段，建于坪山高级中学正门区域河道上，为连接坪山河两岸的跨河人行天桥。建桥主要为满足学校师生及接送家长过河之需，可一定程度缓解学校放学高峰期交通压力；景观桥不仅功能完备，也极富观赏性，可满足周边居民休闲活动之需。景观桥工程是坪山河项目重要的构筑物，是坪山区政府重要的民心工程。

景观桥平面布置呈Y 型，主体钢梁和顶棚结构为渐变式箱梁。河内不设支墩，立于55 米宽河道之上。桥梁分5 段，主跨分A、B 段，长37.22m，宽6m；Y 型钢梁相交位置为等高C 段，长8.67m；D1、D2 段为变高段，长20.45m，宽4m；顶棚分为4 段，A 段宽6m，长3.5m；B 段宽6m，长15.15m；C1 和C2 段宽4m，长15.15m；桥梁整体呈箱型截面，钢结构用量总计约433.2t。

图1 景观桥分段图

1 景观桥安装总体思路

本工程钢结构主要包括主桥钢梁、顶棚、主桥斜板、主桥拉杆。主桥钢梁最宽达6m，顶棚最长达43m，超出运输车辆的限宽4.2m，限长17m，限重30t，故需对主桥钢梁、顶棚、主桥进行合理分段。制造厂分段制作后运至现场，先采用汽车吊进行地面拼装成吊装单元，然后采用汽车吊将吊装单元整体吊装到位。构件在地面拼装须在地面设置专用拼装胎架。

主桥钢梁和顶棚安装，采用支撑架原位安装，下方设置临时支撑胎架，从两端向中间的安装顺序，支撑胎架顶部设置焊接操作平台。

安装流程如下：

主桥钢梁A 段→主桥钢梁D1、D2 段→主桥钢梁C段→主桥钢梁B 段→主桥斜板→顶棚A 段→顶棚B1 段→顶棚C1、C2 段→顶棚B2 段。

2 支撑架设置

2.1 支撑架布置

支撑架用于支撑主桥钢梁和顶棚，位于河流中和两岸。其中，支撑主桥钢梁的支撑架16 个，支撑顶棚的12 个。

2.2 支撑架基础承载力验算

2.2.1 支撑架轴心载荷

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007 4.2.2 条[1]，基地承受轴心载荷：

式中：P——基地平均压应力；N——在基底产生的竖应力；A——基础底面面积

A 段主桥钢梁支撑架基础验算：

N=桥梁竖向力+ 支撑架及操作平台自重=37t+5t=42t=420KN×1.3（安全系数）=546KN；

A=6m（长边）×3m（短边）=18 m2

P=546KN/18 m2=30.34KPA

2.2.2 支撑架地基承载力验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007 4.2.2 条

B——基础地面的最小边宽（m）；当b ＜2m 时，取b=2m；当b ＞10m 时，取b=10m；

h——基础埋置深度（m），自天然地面起算；当h＜3m 时，取h=3m；当h/b ＞4 时，取h=4b；

K1、K2——基底宽度、深度修正系数，根据基底持力层土的类别确定，K1 取3.0、K2 取5.0；

根据河岸两侧地勘报告可得，中粗砂的承载力为210KPa，密实度为稍密，重度为19.0 kN/m3；按规范第3.3.3 条[1]取值为330KPa；该处取最小值210KPa。

根据验算可得，支撑架最大的载荷为30.34KPA，该处地基的承载力为267KPA，对比可得，30.34KPA＜267KPA，满足支撑架承载力要求。

2.3 主体支撑架设置

2.3.1 主桥支撑架

主桥支撑架使用2×2×1.5m 塔吊标准节，塔吊标准节竖向受力杆底端焊接在30mm 厚400mm×400mm钢板上，钢板与预埋螺栓相连。

支撑架顶部设置H400×400×13×21 顶梁，顶梁上方设置砂箱（用于卸载）和H400×400×13×21 立柱（长久受力构件），顶梁下方设置螺纹调整节。

在顶梁下方约1m 处设置焊接操作平台，焊接操作平台采用H200×200×8×12 型钢和16#槽钢、角钢50*6、格栅板、φ115×5.0 钢管制作而成。

2.3.2 顶棚支撑架

顶棚支撑架[2]使用2×2×1.5m 塔吊标准节，塔吊标准节竖向受力杆底端焊接在30mm 厚400mm×400mm钢板上，钢板与主桥桥面相焊接。

支撑架顶部设置H400×400×13×21 顶梁，顶梁上方设置砂箱（用于卸载）和H400×400×13×21 立柱（长久受力构件），顶梁下方设置螺纹调整节。

在顶梁下方约1m 处设置焊接操作平台，焊接操作平台采用H200×200×8×12 型钢和16#槽钢、角钢50*6、格栅板、φ115×5.0 钢管制作而成。

2.3.3 支撑架主要构件图和示意图

图2 支撑架+焊接平台效果图

3 支撑架卸载施工

3.1 卸载方法的选择

本工程支架承载力大、操控性好、构件简单的砂箱作为卸载工具，每一支撑架上方设置一个卸载砂箱。

3.2 卸载工艺流程

砂箱采用承受环向内压力较好的圆钢管作为外筒，配以紧密的圆形活塞，外部底部开排砂口，排砂口设有开关灵活的阀门。砂箱内填充流动性好，承载力大的钢砂。

当钢砂通过排砂口排出后，砂箱内的钢砂体积减小，活塞随之内缩。砂箱高度由最初的H1 减小到H2。如下图所示：

图3 沙箱卸载工作原理

3.3 景观桥变形监控

在卸载施工过程中，结合施工模拟计算结果，对结构的整体变形进行监测可以保证卸载施工期间结构的安全，对变形的监测采用全站仪。监测点布置在主桥安装单元交汇处中心点，在卸载过程中，钢结构每卸载一级进行以此位移观测。

3.4 景观桥应力监控

对钢结构的应力监测采用振弦式应变计，根据结构受力特点布设监测点，监测点主要布置在主桥箱梁靠承台部位；在支座处主桥桥梁的四面贴上应力应变片。

4 吊点的设置

4.1 吊点的布置

箱梁吊装吊耳设置：对称设置 4 个吊耳，吊耳距构件两端约 L/4，吊耳下方需设置在箱型梁纵向加劲板上，构件重心与吊钩在同一铅垂线上。

4.2 主桥钢梁吊装变形验算[3]

根据分段后主桥钢梁重量，最重主桥钢梁分段为A 段，重量为72.8t，吊点设置为4 个吊点，设置在距构件两端约L/4 处，下方正为腹板加劲板。采用MIDAS结构分析软件，对结构的整体提升进行有限元分析。因考虑动荷载，杆件自重乘以1.35 的系数，得出桁架的结构受力情况，吊点约束设置为铰接。

图4 分析位移为0.239mm

5 人行天桥吊装工况分析[4]

人行天桥主桥箱型梁和顶棚B 段采用500t 汽车吊进行吊装，其他结构采用300t 汽车吊进行吊装。汽车吊站位都需进行平整后，填素土夯实并浇筑200mmC20厚混凝土，汽车吊站位区域需保证混凝土面处于同一平面，吊装过程中汽车吊支腿下方必须垫2m×6m 钢板。

6 跨河人行天桥安装施工流程图

第一步：临时支撑主桥桥梁支撑架布置

第二步：主桥A、B、C、D1、D2 段及三角斜板安装

第三步：顶棚A、B1、C、B2 段及吊杆安装

第四步：支撑卸载，安装完成

7 结论

本次研究了渐变式钢箱梁河道Y 型景观桥安装施工技术，根据各阶段施工过程，总结现场施工技术经验，如在河道内施工支撑架进行了涌水高度计算，保证架体在围堰拆除后不仅结构强度和承载力达到施工要求，而且还满足河道行洪要求；同时在施工现场拼装焊接。根据场地布置和起吊重量要求，选择500t 的汽车吊在最不利工况条件下施工，然后先用MIDAS Civil 软件进行模拟卸载，沉降量满足起拱要求，再用千斤顶卸载到设计标高，确保安装精度。

本次所总结的施工技术经验是在河道综合治理中城市Y 型景观桥梁建设的首例，为行类似项目建设提供宝贵的经验。