榕江南河大桥预应力混凝土梁的吊装方法

摘要：某特大桥工程的预应力混凝土梁单件重量大，数量多，采用架桥机架设。本文介绍其预制场布置、运输与安装安排、架桥机拼装、纵横移动与安装就位等主要吊装方法与安全技术措施。

关键词：预应力混凝土梁、运输与安装、架桥机拼装、纵横移动、安全措施。
1、工程概况
广东省揭阳至普宁高速公路跨榕江南河大桥长1315m，共52跨，跨径分别为11×20m+6×30m+6×45m+6×30m+1×25m+22×20m，属特大桥，总造价7200万元。该工程设计为简支梁桥，采用双幅分离式结构，桥面总宽26m，每幅13m。主体结构为预应力混凝土T型梁与空心板梁，其中45m、30m与25mT型梁各有72片、144片与12片、20m空心板梁有528片，每片重量分别为139t、67t、57t与32t。T型梁采用后张法、空心板梁采用先张法预应力混凝土的预制施工工艺。由于预应力混凝土预制梁单件重量大，数量多，其吊装工作成为该工程的关键工序。施工前经过多方案比较，决定采用架桥机吊装。国内目前尚无架桥机完整的操作规程，其操作还需在实践中继续探讨并逐步积累经验。该工程合同工期自2002年1月8日至2003年7月8日，其中预应力混凝土梁吊装工作于2002年11月1日至2003年6月18日进行，吊装施工过程中没有发生任何质量与安全事故，竣工验收被评为优良工程。

2、预制场布置
预制场设置在大桥27#~29#墩桥位右侧的一片砂滩地上，预制场地标高比桥面低13m。
T型梁预制台座平行于桥轴线，45mT型梁台座12条，30mT型梁台座12条（兼25mT型梁预制台座），预制台座后方是30mT型梁的临时储存区。平行于台座方向设置移梁龙门架3台，其中跨度48m龙门架1台、33m龙门架2台，负责所有台座上T型梁的起吊、横移及预制过程中钢筋与混凝土的运输工作。空心板梁预制台座垂直于桥轴线，共设置4槽×6片/槽=24片台座。在空心板梁台座之间设置跨度23m龙门架3台，前端与大桥之间设置移梁转盘小车，以便移梁上桥面前先转向90度使之平行于桥轴线。预制场施工要点：

（1）T型梁采用钢丝绳兜托梁底起吊法，不设吊环，在台座吊孔处的底模设为活动板，摆放在钢支撑上，活动底模与两端底模接缝可采用胶带粘缝止浆，活动板下空隙要能让钢丝绳兜底穿入及拉出，同时在梁翼板上对应位置预留穿索孔。
（2）空心板梁采用预埋吊环起吊，在预制过程中认真做好吊环的预埋工作，在绑扎钢筋时浇灌混凝土前及时埋设。
（3）在预应力张拉或放张后，由于梁起拱，台座两端将承担全部梁重，因此台座两端基础须坚硬可靠，并对T型梁两侧设置斜支撑，纵向间距50cm。

3、梁的吊装安排
预制场内移梁采用单龙门架，提梁上桥面采用双高低式龙门架，桥面上移梁采用运梁小平车，架梁安装就位采用架桥机。该工程使用最大架设跨度为45m与20m的架桥机各1台。

在梁吊装前，先由单龙门架将梁移至梁临时停放点，临时停放点设在大桥的27#~28#墩下右侧，此时双高低式龙门架先移开于27#~28#墩外两侧。梁临时停放并支稳后，双高低式龙门架移到梁吊点处，再用双高低式龙门架提梁至桥面，并移梁放置于桥面的运梁小平车上。运梁小平车兼负运梁和给架桥机喂梁的任务。架桥机架梁前先横移至运梁小平车的轨道处，从运梁小平车上提起梁后，先横移至待安装的梁位，再向前吞梁，后落梁并横向微调安装就位。T型梁的吊装程序安排：钢丝绳兜底、龙门架起吊→龙门架运梁并放于高低架下→高低架将梁提运于桥面的运梁小平车上→运梁小平车将梁运至架桥机位→架桥机起吊梁并横移至待安装梁位→架桥机向前喂梁→架桥机微调并对位落梁。

空心板梁的吊装程序安排：吊环穿钢丝绳、龙门架起吊→龙门架运梁并放于运梁转盘上→运梁转盘向前转运90度、放于高低架下→高低架将梁提运于桥面的运梁小平车上→运梁小平车将梁运至架桥机位→架桥机起吊梁并横移至待安装梁位→架桥机向前吞梁→架桥机微调并对位落梁。为了能在桥面上铺设运梁小平车轨道、双龙门架高位轨道、和在桥面上拼装架桥机，在大桥全面吊装之前，使用大型吊机或龙门架先安装2~3跨桥梁，该工程先安装26#~29#墩的T型梁，其中27#~28#墩T型梁使用30m龙门架直接安装，龙门架轨道铺设于27#与28#墩两侧。

4、架桥机拼装
架桥机一般在制作场把各构件（支腿、主桁架、副架等）先制作，再搬运到现场拼装。
拼装前先用型钢或贝雷片搭设马架，由吊车或龙门架将各支腿和两片主桁架吊到马架上组拼。各部件组装并接好电气线路后，在马架下安装轨道，在支腿处用千斤顶将架桥机顶起。再把马架抽出、千斤顶回油，将架桥机支腿落于轨道上。然后根据桥面纵坡调整各支腿，使架桥机处于水平（主桁架纵坡不得大于0.5%）。最后采用简单扒杆将副架安装于主桁架上，对架桥机各部件进行试运转后，将架桥机推至待安装梁的位置。

架桥机安装时要注意以下问题：
（1）架桥机拼装位置要选择好，不得有架桥机纵横移动的障碍，架桥机中支腿尽量处于己安装梁的端部梁肋位置。
（2）架桥机各节桁架间采用栓接，销棒使用前仔细检查其质量，安装时尽量使用龙门架销接。
（3）架桥机顶升时支腿处要支垫较大刚度的分配梁，以免过大的集中力将桥面板损坏。
（4）架桥机拼装后将轨道端部的止滑块安装牢固，方可进行纵横移运行，以策安全。

5、架桥机纵横移动
先铺好纵向轨道，架桥机横移至轨道上方，分别将后支腿与中支腿顶离轨道，轮箱转向并骑位于轨道上方，拆除中后支腿横向钢轨，两支腿落于纵向轨道上，同时将副架移至后支腿处做配重，并收起前支腿。将下一跨盖梁上的横向轨道铺好，各工作就绪、安全检查后整机纵向前移。飘架（即纵向移动架桥机）到位时，落下前支腿，顶升前支腿并铺横向钢轨。同样方法顶升中支腿与后支腿，并铺横向钢轨。各支腿轮箱转向落在横向钢轨上，全面试运行安全检查即具备横移能力。

架桥机纵横移动时应注意以下要点：
（1）为了保证安全，架桥机前移飘架前，必须依次对前、后、中支腿进行陆续临时顶升，把各支腿从横向轨道移到纵向轨道，要求用两个千斤顶对一个支腿同时顶升，并同时收起。
（2）架桥机跨墩纵向飘架移位时，必须空载并将前支腿及附属构件拆卸，以减轻前支腿的重量，两副架运行到后支腿后面作配重，并作临时固定，以防架桥机纵向运行时失稳。飘架移位过程中应随时测量架桥机前端的下挠度，确保在计算的安全范围内。
（3）架桥机支腿顶高时要在已安装梁的梁腹中心线上操作，如不在梁腹中心线上，可铺设钢横梁把受力传到腹板上。中支腿横移轨道不能压翼板，前后横移轨道可满垫方木。
（4）对于各支腿轨道，尤其是前支腿横移轨道的吊装，宜采取在架桥机主桁架上装临时小扒杆，由小扒杆吊运和人工配合安装的方法。
（5）由于该工程的双幅桥面都有2%的斜向外侧的坡度，因而架桥机横移轨道宜用枕木调平，并在轨道两侧设置可靠的止滑块，以确保架桥机横移安全。
（6）架桥机飘架到位后，进行较全面的安全检查，如螺栓与销子的连接是否牢固、钢丝绳接头及电气线路是否正确、电线有否破损和挤压、液压系统是否正常、轨道接头是否平顺，支垫是否平稳和轨距尺寸是否正确等，并进行空载试运行正常，才能进行架梁吊装作业。

6、梁的安装就位
安装前，自行式运梁小平车将梁运至架桥机后跨内，将两副架移到梁吊点处，安装吊具进行起吊，吊离运梁小平车面20~30cm时宜暂停检查，对各受力部位进行观察确认没有问题时才能继续起吊。梁在起落过程中应保持横向倾斜不超过2%、两端纵向高差应不大于30cm。两副架同步起吊后，宜先整机横移到待安装梁位轴线，再纵向吞梁到前跨位置。梁落至盖梁顶约20cm时，保持梁的稳定，微横移到待安装的准确位置。宜先落稳一端再落另一端，同时注意支座偏差，梁倾斜度，支座密贴。就位后应临时支撑，将梁横隔板上的钢筋与已安装梁横隔板上的钢筋焊接。这样依次安装下一片梁，整跨梁全部安装后，可将架桥机纵向飘架，进行下一孔的架设，如此循环直到完成。

每跨梁的架设一般先安装其中一片边梁，再安装其它梁。每跨第一片边梁安装就位时，应做可靠的临时支撑，待与其相接的下一片梁安装就位后，再将两片梁横隔板上的钢筋互相焊接。

7、主要安全技术措施
对于龙门架和运梁小平车，一般采用定型产品，使用时，应按其额定载荷并严格遵守其操作规程，确保安全。针对该工程的特点，重点采取了以下安全技术措施：
（1）架桥机的强度与刚度验算：架桥机在使用前，应根据工程的特点和尺寸（如桥跨度、梁重量等）验算其强度与刚度，对主桁架接点、支腿滚轮及轨道等薄弱环节采取加强措施。在台风季节使用架桥机应验算其空载横向抗倾覆稳定性，在六级以上大风时停止架梁。架桥机在跨墩纵向飘架时应全过程观测主桁架前端的下挠度，架桥机吞梁时也应全过程观测主桁架各跨中的挠度，若超过计算值应立即停止，检查原因，采取加固主桁架各接点等措施后，才能继续飘架或吞梁。
（2）架桥机各支腿应同步横移：架桥机横移过程中，前、中、后三个支腿应同步进行，其继电器等应灵敏可靠，若某一支腿发生故障，其它支腿应同步停止移动，否则会发生严重后果。
（3）桥面轨道坡度的调平：该桥梁共52跨，其中第22#墩处的桥面标高最大，往桥前后沿桥轴线设计有1.5%的纵向坡度，因而架桥机跨墩纵向飘架时，其轨道宜采用枕木调平。桥面设计有横向坡度，双幅桥面都以桥中轴线为高点并以2%的坡度向两侧倾斜，因而宜采用槽钢、钢板和枕木等把架桥机的横移轨道调平，把运梁小平车两轨道的标高调整一致。
（4）运梁速度和抗滑措施：龙门架、运梁小平车和架桥机负载移运梁时，其速度宜控制在0.1~0.2m/s（即6~12m/min）之间，尤其是负载启动与刹车时加速度不宜超过0.1m/s2。各种轨道的端部应设置止滑挡块，必须在雨天移运梁时，可对轨道适当撒水泥粉，增加轨道的摩擦系数。
（5）架桥机对桥面的压力验算：由于架桥机有三个支腿，在吊梁移运（吞梁）过程中，最不利工况是梁位于架桥机主桁架中间（如下图示），此时中支腿承受的压力最大。可按一次超静定梁计算中支腿的压力，其应不大于桥面最大设计荷载。同时在架桥机飘架和吊运梁之前，应将前一跨所有梁的横隔板钢筋焊接，以增加桥面的整体性，防止已吊装的T型梁倾倒。
（6）提梁高低架的抗倾覆验算：当高低架将梁提到桥面标高后，将把梁以加速度a=0.1m/s2向桥上移动，此时梁有惯性力T=Ga/g（G为梁重量）。由于高低架自重相对于梁重量较小，可忽略高低架自重，则高低架对低端点的抗倾覆安全系数为K=gl/ah。K应大于1.5才能确保安全。
参考文献：
1、姚玲森主编《桥梁工程》人民交通出版社2001年5月第1版；
2、周水兴、何兆益、邹毅松等编著《路桥施工计算手册》人民交通出版社2001年10月第1版。