摘 要：贵黄高速阳宝山特大桥位于深切峡谷地貌区，采用650 m单跨钢桁梁悬索桥。根据桥位地形情况，加劲主梁考虑一岸侧起吊安装，具体提出了桥上吊梁和桥下吊梁两种方案。从钢桁梁起吊平台设计及施工、拼装场地布置、运输方法、吊装工艺等施工环节的经济性、施工难易、工期、安全等方面对两种方案进行研究和比较，最终确定了适用于本桥的加劲主梁桥下起吊施工方案。
关键词：大跨径悬索桥;加劲梁安装;桥上吊梁;桥下吊梁;方案比选;
受运输及加工制作场地条件限制，国内山区悬索桥加劲主梁大部分采用钢桁梁结构，加劲主梁一般采用从两岸侧起吊安装方案。两岸侧起吊加劲主梁时，需要在桥位两岸分别设置独立的钢桁梁拼装场，投入相匹配的施工设备，施工成本高，管理难度大。随着空中旋转吊具的改进创新，加劲主梁从一岸侧起吊安装能够高效顺利实施[1,2,3,4,5,6,7]。本文以贵黄高速阳宝山特大桥为背景，针对钢桁加劲梁从一岸侧起吊提出桥上吊梁、桥下吊梁两种方案，并从钢桁梁起吊平台设计及施工、拼装场地布置、运输方法、吊装工艺等施工环节的经济性、施工难易、工期、安全等方面进行论证比选，进而确定了加劲主梁安装方案。
1 工程概况阳宝山特大桥为主跨650 m单跨钢桁加劲梁悬索桥，桥位横跨V字形独木河大峡谷。跨径组成为5×40 m 650 m 2×(3×40 m),两侧引桥均为40 m先简支后连续T梁。该桥结构布置如图1所示。
阳宝山特大桥加劲主梁采用板桁结合钢桁梁结构，设置57个吊装节段，标准节段54个，长11.6 m, 梁重212 t; 跨中节段1个，长7 m, 梁重162.8 t; 梁端部节段2个，长8.1 m, 梁重226 t。该桥的钢桁加劲梁标准横断面如图2所示。
图1 阳宝山特大桥结构布置
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图2 钢桁加劲梁标准断面示意
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2 加劲主梁安装方案研究根据桥位地形情况，贵阳岸桥位处于陡峭山崖上，地形陡峭，便道坡陡路窄，运输及场地条件差，加劲梁无法进行拼装、起吊；黄平岸地形较缓，桥塔位于山包上，塔位右侧为台状林地，锚后设有填方路基，具备加劲钢桁梁拼装场地及运输条件。因此，钢桁加劲主梁全部在黄平岸拼装、起吊。根据施工条件，钢桁加劲梁吊装初步考虑两种方案。方案一为桥上吊梁方案，即在6号塔横梁上设置起吊平台，锚后路基设置钢桁梁拼装场，钢桁梁通过轨道运梁小车运至横梁处的起吊平台，利用缆索吊配合空中旋转吊具进行起吊安装。方案二为桥下吊梁方案，即在6号塔前陡坡上搭设起吊平台，6号～7号墩间设置横移平台，6号塔右侧设置加劲钢桁梁拼装场，钢桁梁通过轨道运梁小车先横移、后纵移至塔前起吊平台，利用缆索吊配合空中旋转吊具进行起吊安装。
2.1桥上吊梁工艺研究(1)起吊平台设计。钢桁梁起吊平台设置在黄平侧6号索塔下横梁顶面，平台有效平面尺寸为15.35 m×15 m, 采用悬挂式结构。起吊平台一端采用钢管桩支撑在6号主塔下横梁上，另外一端支撑在平台前端横向承重贝雷梁上，横向承重贝雷梁支撑在锚固托梁上并通过钢绞线临时吊索悬挂于主缆临时索夹。塔柱横梁顶面平台支撑立柱间距为6 m, 采用ϕ820 mm×10 mm钢管桩。桩顶承重梁采用3拼I40a型钢，纵向承重梁采用ZB-200型贝雷梁，在运梁小车轨道下方加密布置；分配梁采用I25a型钢，间距75 cm; 面板采用10 mm厚钢板。平台前端横向承重梁采用4组ZB-200型贝雷，对称支撑在锚固托梁顶面；临时吊索对称布置于平台前端横向承重梁两侧，单侧采用7根ϕ15.2 mm钢绞线作为临时吊索；临时吊索下端通过锚具锚固于托梁底端，上端锚固于主缆上的临时索夹。钢桁梁起吊平台具体结构如图3和图4所示。
图3 钢桁梁起吊纵向示意
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图4 钢桁梁起吊断面示意
(2)钢桁梁拼装场地布置。钢桁梁拼装场布置在阳宝山特大桥黄平侧引桥锚后路基上。拼装台座顺桥向布置2排，单排设置4个拼装台座，共计设置8个拼梁台座。拼梁台座小桩号侧设置4个存梁台座，大桩号侧设置钢桥面板拼装场。钢桁梁拼装场地内布置2台120 t龙门吊，用于钢桁梁拼装及移梁施工；钢桥面板拼装场地布置2台20 t龙门吊，用于钢桥面板拼装及下胎架转运施工。钢桁梁拼装场布置如图5所示。
(3)钢桁梁及桥面板运输。钢桁梁及桥面板采用轨道小车运输。运梁小车设置4台，采用2台120 t龙门吊将拼装好的梁段顺桥向(梁段横断面与桥梁轴线平行)抬吊放置运梁小车上。运梁小车布设在钢桁梁下横梁两端与斜腹杆相交节点位置，每台小车设置4轮，双轨布置。自拼装场地至起吊平台布设4条轨道，通过轨道运梁小车，将钢桁梁及桥面板从拼装场经黄平侧引桥，运至横梁前起吊平台。
图5 钢桁梁拼装场布置
(4)钢桁梁吊装。加劲钢桁梁采用空中旋转吊具配合缆索吊，按设计吊装顺序，从跨中向两岸对称安装。受起吊平台跨径及缆索吊吊装盲区限制，所有钢桁梁均采用荡移方法进行起吊。在黄平侧引桥上设置钢桁梁荡移牵拉卷扬机，将缆索吊下方的旋转吊具牵拉至梁段吊点处；缆索吊一边提升梁段，一边向跨中移动，同时牵拉卷扬机缓慢松绳，直至梁段垂直受力于缆索吊下方。贵阳侧和黄平侧钢桁梁荡移起吊后，通过缆索吊纵向运输至设计位置上方，利用空中旋转吊具将梁段旋转90°(梁段断面与桥梁轴线垂直)后下放就位。
2.2桥下吊梁工艺研究(1)起吊平台设计。6号塔位于山包上，塔前为陡坡，6号塔～7号墩间及6号塔～7号墩右侧均为较平缓山地，且呈台阶状分布，根据现场地形情况，为便于加劲主梁运输及起吊，在靠近7号墩小桩号侧设置横移平台，横移平台与桥梁轴线方向垂直，向右侧延伸，与加劲梁拼装场衔接；6号塔两塔肢内侧设置2个分离式、相互平行的纵移平台，小桩号方向侧延伸至塔前30 m, 大桩号方向延伸至与横移平台衔接。横移平台平面尺寸为72 m×14 m, 单个纵移平台平面尺寸为51 m×6 m; 纵、横移平台均由钢管桩、桩顶承重型钢、贝雷梁、小分配梁及面板组成，顶面平齐，并设置移梁小车轨道。纵、横移平台结构如图6所示。
图6 钢桁梁起吊平台结构
(2)钢桁梁场地布置。钢桁梁拼装场位于阳宝山特大桥6号索塔右侧约50 m处，占地面积约为6 600 m2,根据场地条件及工期要求，钢桁梁拼装场内布置6个横向拼装台座和1个钢桥面板临时存放区，如图7所示。场内设置2台120 t龙门吊，用于钢桁梁的拼装及转运。钢桥面板拼装场设置在右幅茅草坪大桥桥面，场内设置2台20 t龙门吊。
(3)钢桁梁运输。钢桁梁采用8台双轨小车运输，其中4台用于梁段横移，4台用于梁段纵移。在横移平台和纵移平台上各布设4条轨道。采用2台120 t龙门吊将梁段按拼装状态(横断面与桥梁轴线垂直)抬吊至横梁运梁小车上，横移小车将梁段运至纵、横平台交接位置；交叉轨道转换后，纵移小车运行至梁段下方，通过体系转换，梁段由纵移小车受力支撑，并运至塔前起吊平台。桥面板利用板板车从拼装场经过路基、便道运至钢桁梁场地，然后将桥面板放至钢桁梁顶面，通过运梁车将梁段及桥面板一起运至塔前。梁段运输方式如图8所示。
图7 钢桁梁拼装场布置
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图8 钢桁梁运输示意
(4)钢桁梁吊装。采用空中旋转吊具配合缆索吊，对加劲主梁进行安装。运梁小车将梁段运至塔前起吊平台，按设计吊装顺序将梁段从跨中向两岸对称安装。对于黄平侧梁段，利用缆索吊直接起吊，空中水平运至设计位置进行安装。对于贵阳侧梁段，为不受已安装梁段吊索影响，并能从其上方运输通过，梁段起吊后，先利用空中旋转吊具将安装梁段旋转90°(梁段断面与桥梁轴线平行),通过缆索吊运输至设计位置上方，再将其旋转-90°后下放就位安装。
2.3钢桁梁吊装方案对比针对阳宝山特大桥主桥钢桁梁桥上吊梁、桥下吊梁两种方案，从经济性、施工难易、工期、安全方面进行了分析和对比，结果见表1。结合施工工艺的成熟可靠性，最终确定采用桥下吊梁方案。
表1 钢桁梁吊装方案对比
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比选方案 |
安全性 |
施工难易度 |
经济性 |
工期影响 |
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桥上吊梁 |
(1)悬吊平台整体结构安全性满足要求；(2)悬吊平台悬臂端横桥向承重贝雷梁跨径达到36 m, 常规贝雷无法满足要求，需采用ZB-200型加强贝雷；(3)平台前端采用钢绞线柔性吊索悬挂于主缆上，后端采用钢管桩刚性支撑于横梁顶面，前后关键支撑构件刚度不一致，结构变形不协调，受力复杂；同时平台稳定性受风荷载影响较大。 |
(1)悬挂平台距塔底约70 m, 前端横向承重加强贝雷梁跨径大，吊装重量重，且要求对称支撑于临时吊索锚固底梁上，安装、拆除安全风险高，施工难度大；(2)每节梁段需采用荡移法施工，工序较繁琐、复杂；(3)临时吊梁平台位于黄平侧B2′、B1′梁段位置，需要提前将该梁段存放在已安装梁段上，拆除完临时吊梁平台后再进行梁段吊装，增加钢桁梁安装难度。 |
(1)悬吊平台材料用量少，施工成本较低；(2)利用锚固后路基作为钢桁梁拼装场，节约了征地费用。 |
钢桁梁拼装场设置在黄平侧引桥锚后高填方路基上，根据本项目总体部署，在拼装场与引桥间还设有AS法施工场地，钢桁梁吊装施工受锚后路基高填方、主缆AS纺丝、黄平侧引桥施工进度等制约，工期不可控和不可预见因素多，风险大；另外，悬挂平台位于黄平侧B2′、B1′梁段位置，根据工艺要求，悬挂平台拆除施工位于关键线路上，影响钢桁梁安装总体工期。 |
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桥下吊梁 |
横移、纵移平台采用常规平台结构设计，结构安全、可靠。 |
梁段在塔前起吊平台垂直起吊，不需要荡移；且黄平侧梁段正常起吊，仅贵阳侧钢桁梁需空中旋转，简化吊装工艺。 |
横、纵移平台材料用量较多，施工成本较高；且钢桁梁场地在红线外，需要增加征地费用。 |
纵、横移平台搭设及钢桁梁拼装场地建设均未在关键线路上，可提前组织施工，有效保证项目总体工期。 |
对贵黄高速阳宝山特大桥加劲钢桁梁两种吊装方案从施工安全风险、施工难度、工期影响等方面进行研究和比选，结果表明，桥下吊梁时主梁所需的纵、横移平台结构安全可靠，施工平台搭设简便，平台搭设及钢桁梁拼装场地建设可提前施工，工期能得到有效保证。因此，确定该桥加劲主梁安装采用桥下吊梁方案。在山区悬索桥加劲梁安装方案设计过程中，应充分结合大桥桥位地形、地貌条件、主体结构物布置情况、施工工期及具体施工条件，通过综合分析比选确定适合大桥的最优方案。
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