大跨度钢混组合梁斜拉桥主梁吊机设计及应用

翟师冬 姬勇刚 王晓阳

中铁大桥（郑州）缆索有限公司河南省郑州市 450000

摘要：社会经济的发展，促进了我国桥梁工程的发展，在桥梁工程中，主梁吊机的应用是非常重要的一项内容。斜拉桥组合梁安装施工过程中，一般只对个别工序的安全防护进行设计，灌河大桥针对各个工序进行安全防护设计，并制定了组合梁安装安全操作规程，形成一整套完整的安全防护体系，有效的控制组合梁施工安全，推进安全设施标准化，彻底解决全过程安全防护问题，为此类工程提供指导。本文首先分析了桥面吊机设计关键技术及解决思路，其次探讨了组合梁安装安全防护体系设计，最后就桥面吊机设计进行研究，以供参考。

关键词：斜拉桥；组合梁；桥面吊

引言

近年来，随着我国桥梁建设的飞速发展，桥梁建造数量越来越多，建造速度越来越快，桥型越来越丰富，而斜拉桥已成为大跨度桥梁的主要桥型之一。斜拉桥主梁的施工，特别是以钢箱梁、钢桁梁为主要结构形式的主梁施工，近年来大多采用预制节段悬拼的施工方法。桥面吊机是斜拉桥主梁预制节段悬拼施工中使用的主要特种装备，桥面吊机自身具有一定的结构强度和悬臂高度，工作时后方锚固在桥面上，通过起吊系统起升预制节段梁。

1桥面吊机设计关键技术及解决思路

（1）为解决桥面吊机行走安全及方便等问题，将桥面吊机重心设置在前支点与后锚点之间，后锚点配重，并设置滚动轮。（2）因组合梁混凝土面板厚度存在误差，主梁吊耳中心相对桥面板高度参差不齐，为确保吊耳均匀受力，吊具与吊耳之间采用钢丝绳软连接，后锚点采用丝杆与吊耳连接。（3）国内较多引进挪威威胜利及英国多门朗桥面吊机，设备维修与保养长期依靠国外配件，不但费用昂贵，且供货周期长，开发国产连续千斤顶及液压控制系统，配套国产锚具、钢绞线、夹片，提高国产装备制造能力。

2组合梁安装安全防护体系设计

项目部根据边主梁与边主梁、边主梁与横梁、横梁与小纵梁之间栓接情况的不同，设计并加工了3种形式栓接平台，方便施工人员冲钉施打、高栓施拧，并在周围挂设防护网，以保证作业人员安全。钢梁拼装过程中，项目部根据边主梁顶面剪力钉尺寸加工定型栏杆，插在剪力钉上形成安全防护。由型钢加工成的移动走道，顶面铺设花纹面板，底部设置支腿，便于其安置在钢横梁顶面，并在两侧设置栏杆形成临边防护。移动平台由型钢加工成为矩形框架形式，矩形长度、宽度均大于桥面板孔洞尺寸，上面铺设花纹面板，防护栏杆插在花纹面板四周预先焊接钢筋上，根据情况可随时安拆。湿接缝外侧模板采用拉杆安装，拉杆一端穿过湿接缝主梁，主梁外侧悬挂由角钢焊接成的预应力张拉操作平台，外围设有角钢焊接栏杆并挂设防护网，内侧设有配重块若干，以保证湿接缝挑架稳定性。

3桥面吊机设计

3.1桁架支撑结构

桥面吊机桁架支撑结构形式多样，市场上出现过步履变幅式、组合梁式、桁架式等结构形式。目前使用比较广泛的支撑结构为菱形桁架式，根据施工需要，可设计成单机单吊点桁架。这种桁架结构一般在上纵梁悬臂顶端设置一个吊点，起升较小吨位预制节段梁，施工桥面宽度较小桥梁，其最大起升重量约120ｔ。

3.2承载索设计

承载索安装时，采用专用发线器放线，牵引绳牵引过江，绕过锚固横梁后，采用滑车组进行调索。安装时，以空索垂度进行控制。系统安装完成及每次横移索鞍后，均需对主承载索的线形进行调整，保证承载索均匀受力。

3.3同向回转拉索体系

针对回转式拉索的磨蚀疲劳问题，研究发现拉索磨蚀疲劳与半径、转角无关，而是由应力幅主控的一般规律。由此，设计研制了磨蚀疲劳、夹持通用卧式试验台，进行拉索在弯、拉、压状态下的200ＭＰａ高应力幅试验以及极限夹持试验。针对回转式拉索多参数耦合定位难题，设计提出一种基准圆筒定位法，最终形成了完整的包含材料、能力、形态要素的设计方法。针对混凝土结构外张拉锚固拉索难题，设计研制了预应力锚固式锚拉板、剪力键锚管型锚拉板等。针对新型四索面拉索在柱式塔上的锚固难题，进一步设计研制了叠置同向回转拉索，制定统一的上索对内、下索对外准则。

3.4桥面吊机锚固、控制、电气、液压系统

后锚是桥面吊机受力的关键部位，在梁段吊装荷载条件下保持上举状态，后锚固点一般利用预制节段梁梁面预留的临时吊点进行锚固。为了整机安全高效工作，整机控制系统、电气系统、液压系统尽量选用知名厂家生产的质量上乘元器件，保证元器件能稳定可靠的工作。

3.5提升系统结构设计

提升系统主要包括液压系统、电控系统、千斤顶、钢绞线组成。控制系统由主控柜、位移传感器和油压传感器等组成。主控柜通过PID算法实现提升油缸同步运行和停止；位移传感器采集提升油缸位移；油压传感器实时显示提升油缸载荷。控制系统可单机操作。

4桥面吊机应用

4.1标准梁段吊装流程

标准梁段对称吊装流程为：运梁船抛锚定位→桥面吊机扁担梁与梁段连接→梁段起吊→梁段临时匹配→梁段精确定位→梁段栓焊连接→斜拉索安装→桥面板湿接缝浇筑→前移桥面吊机就位→吊装下一梁段。

4.2小纵梁拼装

在待装小纵梁两侧安置小纵梁栓接平台，作业人员通过移动走道进入栓接平台内，将安全带另一端系靠在剪力钉上，桥面吊机起吊小纵梁至设计位置，完成冲钉施打及高栓施拧，将栓接平台安置到下一片小纵梁两侧，重复以上步骤完成所有小纵梁拼装。

4.3中跨合拢梁段吊装施工

利用四台桥面吊机起吊，并更换专用吊具。按照标准梁段施工程序正常起吊合龙段，当吊升至距已施工完梁段底1m左右时停止起吊，此时调整合拢梁段的水平度及水平位置，以便梁段能够顺利通过合龙口，并吊装就位。

4.4桥面板安装及时接缝施工

在待装桥面板四周用移动平台将孔洞覆盖，并在移动平台外围插好防护栏杆，作业人员将安全带系在已安装桥面板吊耳上，桥面吊机起吊桥面板至设计位置上方1m左右，缓缓下落至剪力钉上方，人工调整好桥面板姿态落至钢梁上。安装下一块桥面板时，以周围孔洞被移动平台覆盖、临边安插防护栏杆为原则，重复上述步骤完成所有桥面板安装。

5桥面吊机发展趋势

未来我国斜拉桥建设将朝着超1000ｍ的超大跨度设计、超大节段工厂工业化预制、超大重量预制节段现场吊装悬拼施工的趋势发展。而与之相适应的斜拉桥主梁吊装施工装备桥面吊机，其自身也将向具备轻量化、超大吨位起吊能力、自动化、智能化、信息化方向发展。在桥面吊机设计上，轻质高强新材料的研究使用必将成为未来研究的重点方向，采用轻质高强新材料替换目前采用的各类型钢材等主要受力结构，可明显减轻整机自重，减少桥梁设计中考虑桥面吊机自重产生的冗余量，大大节省桥梁建造材料，将产生巨大的社会效益和经济效益。随着我国液压千斤顶技术、锚固技术和新材料技术的发展，以液压千斤顶为动力源的起吊能力超1000ｔ的超大吨位轻量化桥面吊机一定会迎来成功的突破和发展。

结语

综上所述，随着计算机技术的快速发展，动态控制与智能化控制成为未来桥梁施工监测与控制的发展趋势越来越明显，特别在大跨桥梁和结构复杂桥梁以及工期较长的桥梁，传统桥梁施工监测与控制技术己然无法满足要求，需要采用基于高科技、智能化的桥梁监测手段对桥梁施工过程进行不间断的动态测量，并建立完整的控制系统，才能更好的进行施工控制工作。

参考文献

［1］陈明宪．斜拉桥的发展与展望［Ｊ］．中外公路，2006，26（04）：76－86．

［2］贾韶丽．大吨位桥面吊机的设计与承载力实验［Ｊ］．公路工程，2015（02）：64－69．

［3］朱晓明，付学军．八尺门大桥钢箱梁桥面吊机施工关键技术［Ｊ］．公路，2018（07）：230－234．