复杂环境下跨海斜拉桥全焊接钢-混叠合梁 快速施工工法
1前言
近年来，随着国家交通基础设施的快速发展，钢-混叠合梁广泛用于大跨度桥梁中，其与混凝土简支梁和混凝王连续梁相比，具有跨越能方大、建筑商度低等优点.该结构为桥面板通过湿接缝处剪力钉与钢梁形成整体，其同承受荷载，充分利用了钢梁受弯性能好和混凝土受压性能好的特点，具有较强的刚度和整体稳定性.由中铁艺十局集团三公司承建的北海市西村港跨海大桥，主桥采用半漂浮体系双塔双索面景观斜拉桥，跨径布置为（38.9702387038.9）=455.8m.索塔采用大帧角空间宝不型结构，造型复杂.主梁为钢混叠合梁结构，桥宽38m，钢梁采用纵横梁组成的梁格体系，其分为51节梁段；单根主纵梁吊重达68吨.在施工中，受各种因素影响，项目团队经过反复研究对比，采用钢梁杆件散件陆运散件拼装方案，塔梁同步施工，在确保安全、质量的前提下，提前8个月完成钢梁和龙，得到建设单位、监理单位、北海市质监站、市住建局等各方的高度好评！取得了良好的经济效益和社会效益，为中铁二十局集团在广西市场创造了良好的声誉.
中铁二十局集团第三工程有限公司以北海市西科港跨海大桥钢混叠合梁施工为依托，成立科技攻关小组，总结形成了“复余环境下跨海斜拉桥全焊接钢混叠合梁施工技术”这一项新成果，并在北海市冯家江大桥及金海岸大桥成功应用.该成果关键技术授权和受理发明专利7件“二种叠合梁组合结构（专利号：202111595681.7）跨海斜拉桥施工方法（中请号或专利号：20221076464.9）、悬臂梁辅助定位装置（中请号或专利号：202211384628.7）、跨海大桥的主塔结构及其施工方法7中请号或专利号：202210764674.3）、跨海斜拉桥的临时支架及施工方法（中请号或专利号：202210764675.8）、跨海大桥的塔区无索梁段施工方法（中请号或专利号：202210764676.2）、跨海大桥临时墩的施工控制方法、设备和存介质（中请号或专利号：202210764634.9）”，西村港跨海大桥荣获2022年“广西钢结构金奖”及2022年“广西优质结构奖”.
2工艺工法特点
2.1采用钢梁杆件散件陆运散件拼装方案，可有效解决潮汐滩涂区域，钢梁无法整节段水运及安装的难题：
2.2采用塔梁同步方案提前架设钢梁，邀免因大帧角空间宝石形索塔施工工效低等问题制约总工
2.3计算塔区梁段受力，优化塔区鹰架结构，利用主塔承台支撑，结构轻巧，便于安装、拆卸.
2.4采用散件拼装施工钢梁，可取消锚跨段膺架施工，同时减少2个边跨合龙段施工，既能节约大量辅助钢材又能大大减少施工难度.
2.5采用支架法架设有索梁段，现场安装操作简单，可避免考虑焊接变形对安装施工的影响，简化了施工步骤，缩短安装施工工期.
少辅助钢材用量，施工安全可靠，安装精度高，钢箱的几何线形可得到有效保证.
3适用范围
本工法适用于矮墩、浅水、滩地或桥不是很高的各种跨径、各种类型的钢梁拼装、架设、桥面板施工.
4工艺原理
结合项目特点，充分考虑综合因素影响，经过比选，钢梁运输由水运改为陆运，采用全回转吊机散件悬拼安装，先原位拼装塔区无索梁段钢梁，有索梁段钢梁采用塔梁同步施工，设计钢梁支架，顺桥向对称设置临时墩，并利用高大钢梁自身强度刚度，采用间隔1个节段上墩法架设全部钢梁直至中跨（边跨）合拢.钢梁架设完成后再进行斜拉索施工，斜拉索施工过程中对于钢梁的平面位置和高程控制，确保钢梁最终成桥后，拆除临时支架，最后完成体系转换，主桥形成半漂浮体系.在支架上进行钢梁的拼装施工，具有安全性较高、便于进行快速施工的特点.
5工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程（见图5.1）
图5.1施工工艺流程
5.2临时支架设计及布置
5.2.1施工平面布置
钢梁主要采用工厂制造，制造成节段后运输到现场的存放拼装场，利用龙门吊在存放拼装场进行装卸工作，采用汽车从存放拼装场运输至栈桥，通过履带吊、全回转吊机等设备进行安装.施工人员主要位于栈桥上进行施工.
图5.2.1-1全桥布置立面图
图5.2.1-2全桥布置俯视图
5.2.2临时支架设计
1.墩旁支架
在20号墩及21号墩墩旁采用钢管桩支撑，尺寸为中630×10mm，钢管桩上做桩帽，在桩上放置横向分配梁或纵向分配梁，分配梁上方有高度调整垫块，主纵梁处钢管桩上还设置滑道梁及滑块进行钢梁拖拉操作，中间钢管桩与主墩连接材料采用工钢25a进行连接，其余部分连接系采用中325×8mm进行连接.斜向钢管桩项部采用钢板焊接加强.
2.辅助支架
19号墩及22号墩设置辅助支架采用630×10mm，钢管桩上层放置横向一级分配梁，分配梁上方有高度调整垫块.纵桥向、横桥向钢管桩之间设连接系，连接系采用双拼20a槽钢进行连接.
3.临时墩
在18#墩到23#墩之间、墩旁支架之外顺桥向对称设置临时墩，并利用高大钢梁梁段自身强度刚度、辅助全回转吊机进行安装.临时墩采用4根820×12mm钢管进行打桩，其上层放置横、纵向两层分配梁，分配梁上方有抄垫板.纵桥向、横桥向钢管桩之间设连接系，连接系采用双拼20a槽钢进行连接.
4.临时墩2
临时墩2位于LA12下方.临时墩2采用4根中820×12mm钢管进行打桩，其上层放置横向分配梁，分配梁上方有高度调整垫块.纵桥向、横桥向钢管桩之间设连接系，连接系采用双拼20a槽
钢进行连接.
5.2.3建模计算
图5.2.2-1墩旁支架侧面布置图
图5.2.2-2辅助墩支架侧面布置图
图5.5临时墩侧面布置图
采用midascivil对钢梁架设施工阶段进行模拟，建立支架及钢梁基本模型，对各工况下钢梁应力、桥面板应力、钢梁变形、支架应力、支架反力进行计算，并利用SolidWorks建立钢梁局部
模型，对钢梁局部受力、整体稳定性、局部稳定性、嵌补段进行计算.进而确定各支架材料规格尺寸、入土深度等，并进行验算.计算结果表明，临时结构在主桥钢混叠合梁架设过程中各结构的强度、刚度和稳定性均满足设计和规范的要求，施工过程中应严格按照方案作业，各构件材料和加工应符合相关规范和验收标准的要求.
5.2.4钢梁架设控制技术
1.塔区无索梁段安装
采用135t履带吊站位主墩顺桥向两侧加宽加强支栈桥，定点逐段拼装并采用拖拉系统逐段拖拉平移LB1、H2、LA1梁段就位，再原位拼装LA2、LB2梁段，最后整体落梁到位.塔区5个无索梁段安装完后，进行塔梁临时固结.
拖拉系统包括：塔区支架、滑道、滑块、牵引系统、落梁设备.
图5.2.4-1临时墩侧面布置图
2.全回转吊机安装
塔区梁段安装完后，在其上安装全回转桥面吊机.将全回转起重机部件运输至墩旁支架附近栈桥上，利用2台135t履带吊同步自下朝上安装4台70t全回转起重机.桥面吊机主要由吊臂、上部构造、起升及变幅机构、回转机构、下部构造、步履机构、电气及液压系统等部分组成.
回转吊机工况分析：栈桥到桥梁中心距离31m（栈桥宽8m），因此取梁幅度为29m，起升高度为13m.面70t全回转吊机在30m内起重量为63t，大于重61.75t的梁段LB12的边跨主纵梁风嘴
