南京大胜关长江大桥三桁钢桁梁墩顶布置及位移调整施工技术
2017-04-12
1 工程概况
南京大胜关长江大桥主桥采用大跨度连续三桁钢桁梁，全长1615m，共128个节间。主桥孔跨布置为2×（84+84）m连续三桁钢桁梁+（108+192+336+336+192+108）m六跨连续三桁钢桁拱。三片主桁桁间距15m，主桁全宽30.0m。钢桁拱节间长度除6#、8#主墩支点两侧各四个节间为15m，7#主墩支点两侧四个节间长度为2×15.72m+13.56m+15m外，其余节间均为12m。主桥立面布置见图1。
2 钢梁总体架设方案
六跨连续三桁钢桁拱桥采用从两侧往跨中架设、跨中合龙的总体施工方案。北侧从4#墩向6#墩，南侧从10#墩向8#墩方向架设。南侧10#～9#墩、北侧4#～5#墩钢梁均采用在支墩膺架上半悬臂拼装方案。6#、7#、8#主墩墩顶4个节间在墩旁托架上架设，其余节间钢梁均为双悬臂架设。6#、8#墩各设吊索塔架一座，7#墩设三层平索辅助架梁。六跨连续钢桁拱共设4个合龙口，南北两侧192m 边跨各一个，两孔336m主跨各一个，合龙口均位于跨中。全桥4个钢梁合龙口均采用双悬臂合龙，合龙顺序是先两侧192m 边跨，之后再合龙两个336m 主跨。5#～6#墩192m边跨合龙后，架梁吊机调转回4#墩，从4#墩向0#墩方向进行4#～0#墩2×（84+84）m钢梁的全悬臂架设。
192 m边跨钢梁合龙原则：6号（8号）墩钢梁始终处于固结状态，采取以边跨迎合主跨的原则。边跨合龙后，钢梁预先进行纵移，以满足中跨合龙要求。
3 墩顶及支座布置
2×（84+84）m钢梁架设过程中，为便于支座安装，0#～3#墩在钢梁架设至墩顶前一个节间时，摆放正式支座，但不锚固，与钢梁也不连接，钢梁仍由布置在墩顶上的千斤顶作为临时支座；4#墩正式支座在钢梁调整到位后安装，在钢梁架设过程中采用临时支座。
边跨起始节间钢梁在临时支墩上拼装时，4#（10#）墩墩顶设临时固定支座。临时固定支座承受安装时的设计反力和足够的摩擦力。5# （9#）墩在钢梁架设过程中安装正式支座。钢梁安装到达5# （9#）墩顶后，5# （9#）墩顶用正式支座临时约束固定钢梁，4#（10#）墩顶临时支座固定约束解除。边跨合龙后，起顶4#（10#）墩钢梁，施工剩余部分支承垫石，并将临时支座更换为正式支座；5#（9#）墩顶钢梁起顶，抽出支座顶面抄垫的钢垫板，之后落顶使钢梁和正式支座连接。
6#、8#墩顶正式支座为活动支座，置于设计理论位置，初始为锁定状态，以止推顶架对支座上摆进行限位。192m边跨合龙之后，解除支座约束，边跨钢梁整体向主跨方向纵移，并将原支座锁定转换成千斤顶锁定，悬臂拼装主跨侧钢梁直至合龙。
7#墩顶正式支座为固定支座，置于设计理论位置，无需变换。
3.1 0#墩、2#墩墩顶布置
0#墩墩顶在每桁弦杆下布置2台200t竖向千斤顶，用以0#墩起落梁。钢梁横向调整通过钢垫梁与钢垫块间布置的滑动面及100t水平千斤顶完成。墩顶未布置纵移设备。墩顶布置如图2。
2#墩墩顶在每桁弦杆下竖向布置2台500t千斤顶，用以2#墩起落梁，其余布置同0#墩。
3.2 1#墩（3#墩）墩顶布置
1#墩（3#墩）墩顶在每桁弦杆下竖向布置4台500t千斤顶，用以1#墩（3#墩）起落梁；钢梁纵横移调整通过100t千斤顶、竖向顶下的钢垫块、钢垫梁以及垫块与垫梁之间布置的滑动面来完成。墩顶布置如图3。
3.3 4#墩墩顶布置
4#墩墩顶拱桁侧钢梁每桁支点布置2台500t竖向千斤顶，用于钢梁起顶；钢梁横向调整通过钢垫梁与钢垫块间布置的滑动面及100t千斤顶完成。
192m边跨合龙后，先施工（84+84）m侧垫石，后施工六跨连续拱侧垫石，（84+84）m侧设钢垫块组成临时支座。垫石养护达到要求强度之后，将连续拱侧所用垫梁和滑动面等一并倒用安装至（84+84）m侧垫石顶，并抄垫钢板作为（84+84）m侧钢梁临时支座，然后安装连续拱侧钢梁支座。
4#墩钢梁架设墩顶布置见图4。
3.4 5#墩（9#墩）墩顶布置
5#墩（9#墩）顶钢梁每桁支点布置4台650t自锁式竖向千斤顶、4台100t横移千斤顶、4台100t纵移千斤顶。5#墩墩顶布置（图中为边跨合龙前钢梁状态）见图5。边跨合龙后，钢梁与正式支座连接，钢梁纵移通过支座本身上下摆的错动实现。
3.5 6#墩（8#墩）墩顶布置
6#、8#墩顶正式支座为活动支座，置于设计理论位置，初始为锁定状态，以止推顶架对支座上摆进行限位。192m边跨合龙之后，解除支座约束，边跨钢梁整体向主跨纵移，并将支座重新锁定。
4 钢梁位移调整
4.1 钢梁纵向调整
钢梁纵移以顶推法为主，辅以顶落梁和温差。
192m边跨合龙前，钢梁纵向调整方法如下：6#墩钢梁固定不动，分别启动4#、5#墩顶落及纵移千斤顶，使4#～5#墩钢梁整体向6#墩方向移动合龙口对位，以便边跨合龙。
192m边跨合龙后，钢梁纵移采用预调的方法进行调整。边跨合龙后，拼装6#、8#墩吊索塔架并张拉完第一层斜拉索，测量6#、7#、8#墩钢梁悬臂端节点里程与钢梁杆件温度，计算钢梁悬臂端节点里程并与实测值进行比较，合理预估合龙时钢梁温度，修正温差纵移值，统计6#、7#、8#墩未安装钢梁杆件长度制造误差，监控计算确定主跨钢梁合龙预先纵移量。本桥6#墩钢梁向南预纵移130mm，8#墩钢梁向北预纵移150mm。
4.2 钢梁横向调整
钢梁横移调整主要分以下几个阶段：架设过程中调整、钢桁梁起顶前调整、合龙调整、边跨合龙后调整。合龙时中线偏差可通过墩顶水平顶调整和合龙口对拉导链来调整。
钢梁横移通过在起顶点或钢梁节点临时支垫下布置滑动层，水平顶施力进行钢梁的横移。滑动层由聚四氟乙烯板、钢板和不锈钢板组成。
4.3 钢梁竖向位移和转角调整
边跨合龙时，钢梁竖向位移和转角调整通过设在各墩墩顶的竖向千斤顶实现。本桥采用保持6号、8号墩钢梁不动，4（10）#墩顶钢梁下落445mm， 5（9）#墩钢梁顶升31mm的方法，消除了合龙口的转角和竖向位移差。
边跨合龙后，由于6#、8#墩单桁钢梁最大支座反力达80000KN，无法通过在墩顶设顶落和纵横移的千斤顶来调整钢梁。为此，本桥的钢梁架设采用全新的技术思路：主拱钢梁悬臂架设时采用吊索塔架三层斜拉索和水平索辅助，以调整控制钢梁架设的应力，在钢梁合龙前，通过调索实现钢梁合龙口竖向位移和转角的调整。6#、7#、8#墩钢梁架设到合龙口，张拉第三层斜拉索、水平索后，实测钢梁节点高程、里程，与监控计算合龙状态比较，确定调整索力值，使合龙口两侧节点竖向位移、转角一致。
5 结束语
南京大胜关长江大桥为三主桁连续钢桁拱结构，钢梁结构复杂，悬臂跨度长、结构刚度大、安装支点反力大，合龙对位点多。在施工过程中，经过不断研究，采用文中介绍的墩顶布置、位移调整技术，以较短的时间优质地完成了钢梁的架设和合龙。大桥的建成促进了大跨度钢梁架设与合龙技术的发展，为同类工程的施工积累了宝贵的经验。
