榕江南河大橋預應力混凝土梁的吊裝方法

摘要：某特大橋工程的預應力混凝土梁單件重量大，數量多，采用架橋機架設。本文介紹其預制場布置、運輸與安裝安排、架橋機拼裝、縱橫移動與安裝就位等主要吊裝方法與安全技術措施。

關鍵詞：預應力混凝土梁、運輸與安裝、架橋機拼裝、縱橫移動、安全措施。
1、工程概況
廣東省揭陽至普寧高速公路跨榕江南河大橋長1315m，共52跨，跨徑分別為11×20m+6×30m+6×45m+6×30m+1×25m+22×20m，屬特大橋，總造價7200萬元。該工程設計為簡支梁橋，采用雙幅分離式結構，橋面總寬26m，每幅13m。主體結構為預應力混凝土T型梁與空心板梁，其中45m、30m與25mT型梁各有72片、144片與12片、20m空心板梁有528片，每片重量分別為139t、67t、57t與32t。T型梁采用后張法、空心板梁采用先張法預應力混凝土的預制施工工藝。由于預應力混凝土預制梁單件重量大，數量多，其吊裝工作成為該工程的關鍵工序。施工前經過多方案比較，決定采用架橋機吊裝。國內目前尚無架橋機完整的操作規程，其操作還需在實踐中繼續探討并逐步積累經驗。該工程合同工期自2002年1月8日至2003年7月8日，其中預應力混凝土梁吊裝工作于2002年11月1日至2003年6月18日進行，吊裝施工過程中沒有發生任何質量與安全事故，竣工驗收被評為優良工程。

2、預制場布置
預制場設置在大橋27#~29#墩橋位右側的一片砂灘地上，預制場地標高比橋面低13m。
T型梁預制臺座平行于橋軸線，45mT型梁臺座12條，30mT型梁臺座12條（兼25mT型梁預制臺座），預制臺座后方是30mT型梁的臨時儲存區。平行于臺座方向設置移梁龍門架3臺，其中跨度48m龍門架1臺、33m龍門架2臺，負責所有臺座上T型梁的起吊、橫移及預制過程中鋼筋與混凝土的運輸工作。空心板梁預制臺座垂直于橋軸線，共設置4槽×6片/槽=24片臺座。在空心板梁臺座之間設置跨度23m龍門架3臺，前端與大橋之間設置移梁轉盤小車，以便移梁上橋面前先轉向90度使之平行于橋軸線。預制場施工要點：

（1）T型梁采用鋼絲繩兜托梁底起吊法，不設吊環，在臺座吊孔處的底模設為活動板，擺放在鋼支撐上，活動底模與兩端底模接縫可采用膠帶粘縫止漿，活動板下空隙要能讓鋼絲繩兜底穿入及拉出，同時在梁翼板上對應位置預留穿索孔。
（2）空心板梁采用預埋吊環起吊，在預制過程中認真做好吊環的預埋工作，在綁扎鋼筋時澆灌混凝土前及時埋設。
（3）在預應力張拉或放張后，由于梁起拱，臺座兩端將承擔全部梁重，因此臺座兩端基礎須堅硬可靠，并對T型梁兩側設置斜支撐，縱向間距50cm。

3、梁的吊裝安排
預制場內移梁采用單龍門架，提梁上橋面采用雙高低式龍門架，橋面上移梁采用運梁小平車，架梁安裝就位采用架橋機。該工程使用最大架設跨度為45m與20m的架橋機各1臺。

在梁吊裝前，先由單龍門架將梁移至梁臨時停放點，臨時停放點設在大橋的27#~28#墩下右側，此時雙高低式龍門架先移開于27#~28#墩外兩側。梁臨時停放并支穩后，雙高低式龍門架移到梁吊點處，再用雙高低式龍門架提梁至橋面，并移梁放置于橋面的運梁小平車上。運梁小平車兼負運梁和給架橋機喂梁的任務。架橋機架梁前先橫移至運梁小平車的軌道處，從運梁小平車上提起梁后，先橫移至待安裝的梁位，再向前吞梁，后落梁并橫向微調安裝就位。T型梁的吊裝程序安排：鋼絲繩兜底、龍門架起吊→龍門架運梁并放于高低架下→高低架將梁提運于橋面的運梁小平車上→運梁小平車將梁運至架橋機位→架橋機起吊梁并橫移至待安裝梁位→架橋機向前喂梁→架橋機微調并對位落梁。

空心板梁的吊裝程序安排：吊環穿鋼絲繩、龍門架起吊→龍門架運梁并放于運梁轉盤上→運梁轉盤向前轉運90度、放于高低架下→高低架將梁提運于橋面的運梁小平車上→運梁小平車將梁運至架橋機位→架橋機起吊梁并橫移至待安裝梁位→架橋機向前吞梁→架橋機微調并對位落梁。為了能在橋面上鋪設運梁小平車軌道、雙龍門架高位軌道、和在橋面上拼裝架橋機，在大橋全面吊裝之前，使用大型吊機或龍門架先安裝2~3跨橋梁，該工程先安裝26#~29#墩的T型梁，其中27#~28#墩T型梁使用30m龍門架直接安裝，龍門架軌道鋪設于27#與28#墩兩側。

4、架橋機拼裝
架橋機一般在制作場把各構件（支腿、主桁架、副架等）先制作，再搬運到現場拼裝。
拼裝前先用型鋼或貝雷片搭設馬架，由吊車或龍門架將各支腿和兩片主桁架吊到馬架上組拼。各部件組裝并接好電氣線路后，在馬架下安裝軌道，在支腿處用千斤頂將架橋機頂起。再把馬架抽出、千斤頂回油，將架橋機支腿落于軌道上。然后根據橋面縱坡調整各支腿，使架橋機處于水平（主桁架縱坡不得大于0.5%）。最后采用簡單扒桿將副架安裝于主桁架上，對架橋機各部件進行試運轉后，將架橋機推至待安裝梁的位置。

架橋機安裝時要注意以下問題：
（1）架橋機拼裝位置要選擇好，不得有架橋機縱橫移動的障礙，架橋機中支腿盡量處于己安裝梁的端部梁肋位置。
（2）架橋機各節桁架間采用栓接，銷棒使用前仔細檢查其質量，安裝時盡量使用龍門架銷接。
（3）架橋機頂升時支腿處要支墊較大剛度的分配梁，以免過大的集中力將橋面板損壞。
（4）架橋機拼裝后將軌道端部的止滑塊安裝牢固，方可進行縱橫移運行，以策安全。

5、架橋機縱橫移動
先鋪好縱向軌道，架橋機橫移至軌道上方，分別將后支腿與中支腿頂離軌道，輪箱轉向并騎位于軌道上方，拆除中后支腿橫向鋼軌，兩支腿落于縱向軌道上，同時將副架移至后支腿處做配重，并收起前支腿。將下一跨蓋梁上的橫向軌道鋪好，各工作就緒、安全檢查后整機縱向前移。飄架（即縱向移動架橋機）到位時，落下前支腿，頂升前支腿并鋪橫向鋼軌。同樣方法頂升中支腿與后支腿，并鋪橫向鋼軌。各支腿輪箱轉向落在橫向鋼軌上，全面試運行安全檢查即具備橫移能力。

架橋機縱橫移動時應注意以下要點：
（1）為了保證安全，架橋機前移飄架前，必須依次對前、后、中支腿進行陸續臨時頂升，把各支腿從橫向軌道移到縱向軌道，要求用兩個千斤頂對一個支腿同時頂升，并同時收起。
（2）架橋機跨墩縱向飄架移位時，必須空載并將前支腿及附屬構件拆卸，以減輕前支腿的重量，兩副架運行到后支腿后面作配重，并作臨時固定，以防架橋機縱向運行時失穩。飄架移位過程中應隨時測量架橋機前端的下撓度，確保在計算的安全范圍內。
（3）架橋機支腿頂高時要在已安裝梁的梁腹中心線上操作，如不在梁腹中心線上，可鋪設鋼橫梁把受力傳到腹板上。中支腿橫移軌道不能壓翼板，前后橫移軌道可滿墊方木。
（4）對于各支腿軌道，尤其是前支腿橫移軌道的吊裝，宜采取在架橋機主桁架上裝臨時小扒桿，由小扒桿吊運和人工配合安裝的方法。
（5）由于該工程的雙幅橋面都有2%的斜向外側的坡度，因而架橋機橫移軌道宜用枕木調平，并在軌道兩側設置可靠的止滑塊，以確保架橋機橫移安全。
（6）架橋機飄架到位后，進行較全面的安全檢查，如螺栓與銷子的連接是否牢固、鋼絲繩接頭及電氣線路是否正確、電線有否破損和擠壓、液壓系統是否正常、軌道接頭是否平順，支墊是否平穩和軌距尺寸是否正確等，并進行空載試運行正常，才能進行架梁吊裝作業。

6、梁的安裝就位
安裝前，自行式運梁小平車將梁運至架橋機后跨內，將兩副架移到梁吊點處，安裝吊具進行起吊，吊離運梁小平車面20~30cm時宜暫停檢查，對各受力部位進行觀察確認沒有問題時才能繼續起吊。梁在起落過程中應保持橫向傾斜不超過2%、兩端縱向高差應不大于30cm。兩副架同步起吊后，宜先整機橫移到待安裝梁位軸線，再縱向吞梁到前跨位置。梁落至蓋梁頂約20cm時，保持梁的穩定，微橫移到待安裝的準確位置。宜先落穩一端再落另一端，同時注意支座偏差，梁傾斜度，支座密貼。就位后應臨時支撐，將梁橫隔板上的鋼筋與已安裝梁橫隔板上的鋼筋焊接。這樣依次安裝下一片梁，整跨梁全部安裝后，可將架橋機縱向飄架，進行下一孔的架設，如此循環直到完成。

每跨梁的架設一般先安裝其中一片邊梁，再安裝其它梁。每跨第一片邊梁安裝就位時，應做可靠的臨時支撐，待與其相接的下一片梁安裝就位后，再將兩片梁橫隔板上的鋼筋互相焊接。

7、主要安全技術措施
對于龍門架和運梁小平車，一般采用定型產品，使用時，應按其額定載荷并嚴格遵守其操作規程，確保安全。針對該工程的特點，重點采取了以下安全技術措施：
（1）架橋機的強度與剛度驗算：架橋機在使用前，應根據工程的特點和尺寸（如橋跨度、梁重量等）驗算其強度與剛度，對主桁架接點、支腿滾輪及軌道等薄弱環節采取加強措施。在臺風季節使用架橋機應驗算其空載橫向抗傾覆穩定性，在六級以上大風時停止架梁。架橋機在跨墩縱向飄架時應全過程觀測主桁架前端的下撓度，架橋機吞梁時也應全過程觀測主桁架各跨中的撓度，若超過計算值應立即停止，檢查原因，采取加固主桁架各接點等措施后，才能繼續飄架或吞梁。
（2）架橋機各支腿應同步橫移：架橋機橫移過程中，前、中、后三個支腿應同步進行，其繼電器等應靈敏可靠，若某一支腿發生故障，其它支腿應同步停止移動，否則會發生嚴重后果。
（3）橋面軌道坡度的調平：該橋梁共52跨，其中第22#墩處的橋面標高最大，往橋前后沿橋軸線設計有1.5%的縱向坡度，因而架橋機跨墩縱向飄架時，其軌道宜采用枕木調平。橋面設計有橫向坡度，雙幅橋面都以橋中軸線為高點并以2%的坡度向兩側傾斜，因而宜采用槽鋼、鋼板和枕木等把架橋機的橫移軌道調平，把運梁小平車兩軌道的標高調整一致。
（4）運梁速度和抗滑措施：龍門架、運梁小平車和架橋機負載移運梁時，其速度宜控制在0.1~0.2m/s（即6~12m/min）之間，尤其是負載啟動與剎車時加速度不宜超過0.1m/s2。各種軌道的端部應設置止滑擋塊，必須在雨天移運梁時，可對軌道適當撒水泥粉，增加軌道的摩擦系數。
（5）架橋機對橋面的壓力驗算：由于架橋機有三個支腿，在吊梁移運（吞梁）過程中，最不利工況是梁位于架橋機主桁架中間（如下圖示），此時中支腿承受的壓力最大。可按一次超靜定梁計算中支腿的壓力，其應不大于橋面最大設計荷載。同時在架橋機飄架和吊運梁之前，應將前一跨所有梁的橫隔板鋼筋焊接，以增加橋面的整體性，防止已吊裝的T型梁傾倒。
（6）提梁高低架的抗傾覆驗算：當高低架將梁提到橋面標高后，將把梁以加速度a=0.1m/s2向橋上移動，此時梁有慣性力T=Ga/g（G為梁重量）。由于高低架自重相對于梁重量較小，可忽略高低架自重，則高低架對低端點的抗傾覆安全系數為K=gl/ah。K應大于1.5才能確保安全。
參考文獻：
1、姚玲森主編《橋梁工程》人民交通出版社2001年5月第1版；
2、周水興、何兆益、鄒毅松等編著《路橋施工計算手冊》人民交通出版社2001年10月第1版。