李金余，马建磊，荆刚毅，薛胜伟，王海军

（中交二公局第二工程有限公司，陕西西安 710119）

1 工程概况

南京长江第五大桥建设项目地处南京长江第三大桥下游5 km位置，距离南京长江大桥上游约12 km。桥梁的起点自浦口区沙河大桥直接与改建的滨江大道相连，桥梁横跨长江，经过梅子洲，连接至过江北岸，终点至滨河大道，道路沿线总长度9.77 km。该项目内梁体自重较重，且设计要求严格，施工过程中面临的安全风险较大。

2 桥面吊机设计

2.1 液压提升桥面吊机结构

2.1.1 主桁架结构

桥面吊机设计为分体式结构形式，结构组成较为简单，主要由两个主梁构成，每个主梁由水平连接件、横向连接件以及桁架共同组成。起吊力矩依靠梁体的滑动支座、固定支座将作用力传至已经完成架设的箱梁

2.1.2 液压提升机构

提升机构选用的是液压千斤顶，千斤顶直接装置在滑动支座上，提升机构的起重能力可以达到3300 kN，该装置的提升速度设计为0～10 m/h，能够有效满足钢箱梁拼装的具体要求。

2.1.3 桥面吊机纵、横向调整机构

在析架的主梁部位与千斤顶的底座之间装置4 套活动腹板，借助千斤顶的伸缩功能，对组合梁的位置进行调整。组合梁顺桥方向的合理偏差是±600 mm，组合梁的横桥向合理偏差是±100 mm。

2.1.4 机械设备配置

桥面吊机的规格确定为500 t。桥面吊机由吊具、移动系统、主桁架、支撑系统、液压泵、控制系统、爬梯等单元组成。标准段的梁体长度设计为13.5 m，吊机的最大起吊重量为422.5 t，钢箱梁主要利用起吊机的机械臂完成拼装。

2.2 桥面吊机计算

2.2.1 荷载

结合施工图纸，钢箱梁的自重设计为415 t；2 个起吊设备的重量为20 t；悬臂起重机的作业平台1.0 kN/m；钢绞线4 t；施工现场的风速为15.4 m/s，施工人员的荷载1.2 kN/m。

2.2.2 荷载系数取值

结合该项目的实际需求，相关参数取值：①荷载动力系数为13；②抗倾覆系数为1.5；③超载系数为1.1；④偏载系数为1.2。

2.2.3 工况分析

（1）为保证施工过程中的安全性，施工现场风力超过6 级应立即停止施工，检查起重设备的强度、稳定性、刚度；计算起吊设备自身的抗倾覆能力是否满足作业需求。

（2）详细计算钢箱梁在实际吊运过程中各组件的强度、刚度、稳定性；验算吊机的抗倾覆能力，计算的过程中严格按照以下标准进行：钢箱梁顺桥方向的合理偏差是±600 mm，钢箱梁的横桥向合理偏差是±100 mm。

（3）桥面吊机空载运行时应该计算出轨道的强度、刚度。

2.2.4 计算原理

（1）计算假设：①以材料的力学原理以及建筑物的结构力学作为依据进行科学计算；②以析梁组合的方式计算出主桁的受力情况。

（2）主析计算。先计算出千斤顶支点部位的反作用力，将其作为主析需要承受的荷载，然后再计算出各个杆件自身的强度，最后计算出主析的刚度。

（3）钢箱梁的抗倾覆能力计算。借助主析的刚度计算出钢箱梁的锚固力，用锚固力对钢箱梁的抗倾覆能力进行验算。

3 标准段组合梁施工工艺

3.1 悬臂施工工艺流程

通常情况下，悬臂梁的施工工艺为：借助运输船来确定抛锚的位置→降低扁担梁，将扁担梁与N+1 段梁体进行连接→吊机同时起吊两侧的梁体→设置临时支撑→进行精准性定位→焊接方式进行加固→对临时设置的拉杆进行张拉处理→安装N+1部位的拉索，并进行首次张拉作业→桥面吊机卸除荷载→对N+1 段拉索进行第二次张拉作业→将吊机移动至下。

（1）起吊，利用桥面吊机将梁体从运输船吊运至存梁平台，然后桥面吊机再次向上移动，与河道流域保持水平对称。

（2）当梁体安装完成，并对安装位置进行调整以后，与前一段梁体进行连接；浇筑横向部位的混凝土，并进行接缝处理，对混凝土进行养护；在接缝处设置临时拉杆；安装拉索，并对拉索进行首次张拉处理，拆除桥面吊机荷载，最后进行第二次张拉作业。

（3）将桥面吊机移动至下一个节段，重复上一个节段的作业流程。

（4）重复上一个节段的作业流程，直至边跨合拢为止。

3.2 运梁船抛锚定位

运梁船沿逆水方向确定出抛锚的具体位置（图1），必须要保证定位的精准性。

图1 运梁船定位示意

3.3 标准梁段桥面吊机起吊

（1）运输船定位后，桥面吊机开始起吊组合梁体，吊运过程中监控单位应对组合梁体发出相应的信号，明确指出组合梁体安装的标高位置、张拉作用力，结合实际情况填写施工监控验收表格。

（2）标准梁吊运施工步骤：①将扁担梁移动至尚未进行吊运的梁段部位，与连接梁端的吊耳进行连接，施工过程中可借助扁担梁上的油缸调整滑板的位置，以保证滑板位置处于梁端的正上方；②将桥面吊机的边幅机构移动至组合梁部位，在已完成安装的梁段边部与尚未提升的梁端边部之间预留30 cm 的作业空间；③使用桥面吊机将组合梁缓缓吊起，然后暂停起吊，促使组合梁处于悬空静止状态，测量组合梁的标高，若组合梁出现倾斜应使用千斤顶进行调整；④当组合梁吊运至安装部位上方50 mm 时停止提升，开始调整梁体的水平位置。

3.4 标准梁段调位及匹配

结合组合梁的结构形式，先将标准梁端的纵隔板对齐加固，然后使用千斤顶调整腹板的高程差。

3.4.1 梁段粗匹配

（1）借助吊机提升装置将油缸提升至组合梁安装节段，与已经完成安装的梁段之间保持50 mm 距离。

（2）利用千斤顶调整组合梁的纵坡，促使其与已近完成安装的梁段相互匹配。

（3）利用横向油缸调整组合梁节段，使其与已经完成安装的梁段保持协调。

（4）利用纵向油缸调整组合梁节段，组合梁节段与已经完成安装的梁段之间保持10 mm 的距离，然后继续重复前两个步骤[1]。

（5）利用提升单元调整组合梁的标高，保证组合梁的标高与连接端口的标高一致。

3.4.2 梁段精匹配

（1）施工准备就绪，经过粗匹配后开始精匹配施工。

（2）先测量悬臂前侧的水平位置与高程，一般取3 个控制点，结合3 个控制点的数据对组合梁进行合理调整。

（3）适当放松固定螺栓，结合组合梁的调整数值，控制组合梁的控制点高差保持在合理范围内。

（4）将千斤顶放置在腹板位置，利用千斤顶调整组合梁中心轴线。

（5）复核悬臂前侧的中心轴线精准度满足规范要求后，采用焊接方式进行加固。

（6）精细化调整后开始进行临时加固，将焊接作业平台移动至组合梁的接口部位，开始拼装、焊接作业。

3.5 梁段焊接连接、湿接缝混凝土浇筑

当主梁部分完成精细化定位后，将临时连接件拆除；将该梁段与上一梁段之间的缝隙浇筑混凝土，并对混凝土进行养护。混凝土的强度达到设计要求后开始进行预应力张拉作业。

两个相邻梁段的上下游应均匀设置临时拉杆，临时拉杆选择使用高性能的LZ45 螺纹钢，张拉应力控制为612 kN；每个节段装置4 根螺纹钢，螺纹钢的齿坎锚固使用高强度螺栓，螺栓的强度应达到10 级，预紧力控制为327 kN。

当相邻梁段缝隙填补的混凝土养生强度达到设计要求后，开始张拉临时拉杆，在N+5 号拉索完成预应力张拉后，拆除N+1 号拉索的拉杆。安装斜向拉索，并对上一段的斜向拉索进行预应力张拉作业。

3.6 前移桥面吊机

当组合梁与起吊设备之间的连接件、提升单元、桥面吊机的锚固点完全拆除后，应该严格按照“提升起吊机→向前移动吊机移动轨道→固定移动轨道→缓慢的落放吊机→将吊机移动至下一个节段→锚固吊机”的施工顺序完成桥面吊机前移任务[2]。

需要注意，桥面吊机必须要在斜拉索的第二次张拉作业完成以后才可以前移。

3.7 组合梁悬臂吊装施工注意事项

（1）索塔应在装置悬臂保证索塔两侧的主梁相互对齐，保证索塔在运行过程中不会出现倾覆现象。

（2）每次安装完梁体以后，都必须对梁段的线性进行核查，做好完整的检查记录，通过对检查数据进行分析，总结出相应的规律，为下一个梁端作业提供技术参数。在实际安装过程中，应不断调整梁体的线性，发现偏差立即调整。

（3）安装组合梁的过程中确保其不会对桥面造成污染。

4 结语

综上所述，该项目使用的桥面吊机结构组成简单、移动便捷、操作性强，应用效果良好，利用加载试验验证桥面吊机的安全性与可靠性均满足规范要求，借助有限元软件对吊机的受力情况进行分析计算，为实际作业提供科学依据，且有效降低施工成本。