0 引言

　　飞云江跨海特大桥为甬台温高速公路复线灵昆—阁巷段第9标段控制性工程，主桥设计为(50+110+380+110+50)m双塔双索面叠合梁斜拉桥，采用5跨连续半漂浮体系，空间密索型布置。主桥采用钢梁与混凝土桥面板组合梁，二者通过剪力钉相连。

　　1 钢梁

　　主桥叠合梁两侧箱中心距31.7m，全宽40.5m，梁高3m(主梁中心线处)。钢梁部分由纵梁、横梁及小纵梁共同组成钢梁格体系，如图1所示，其中纵梁每隔12.0m(边跨每隔7.1m)为1个节段，每隔4.0m(边跨每隔3.55m)设置1道横梁，每2道横梁间设置3道小纵梁。全桥共65个梁段，钢梁根据横、纵梁的不同划分为8类，单片钢梁最大质量约192t。

　　2 桥面板

　　桥面板采用分块预制，板间通过现浇湿接缝的方式连接。预制桥面板厚270mm，湿接缝板厚280mm，浇筑C60混凝土。全桥预制桥面板共16种规格、720块，其中需桥式起重机辅助安装的桥面板共576块。

　　3 施工工艺

　　钢梁加工完成后利用船舶运至桥位附近，通过船式起重机和桥式起重机分段吊装拼接，同步进行斜拉索施工。

　　1)塔区梁段长度分别为14,12m，最大起吊质量约234.5t，采用支架+船式起重机安装法，即利用船式起重机将塔区中间3片无索梁段依次吊放至0号支架上，再将各片梁连成整体，安装塔梁临时约束。

　　2)标准梁段长12m，最大起吊质量约192t，采用桥式起重机安装法，运梁船将梁段运至安装位置正下方，通过两侧桥式起重机同步起吊钢梁进行安装。

　　3)边跨梁段长度分别为4.35,7.1,9.55m，共8片梁段，最大起吊质量约165.8t。采用支架+桥式起重机安装法，在辅墩、边墩墩旁搭设高支架或托架存梁平台，先用船式起重机将梁段预先存放至支架平台上，待次边跨段合龙后，桥式起重机继续前移，与中跨侧同步逐片安装其余梁段至边跨合龙。

　　图1 钢梁示意(单位:cm)  

　　4 桥式起重机结构设计

　　4.1 选型

　　根据主梁结构设计特点，从制造成本、后期残值回收效益、设计监控硬性要求等方面，在已有项目桥式起重机配置方案的基础上进行选型。

　　4.1.1 A项目配置方案

　　A项目主梁为钢板焊接+预制混凝土板叠合梁，采用双边箱主纵梁结合桥面板整体断面，两侧主纵梁拉索锚点横向中心距32.6m，全宽38.0m，梁高3.3m(主梁中心线处)。钢主梁系为主纵梁、横梁、小纵梁及挑梁组成的梁格体系，各构件间采用高强度螺栓连接。全桥共37个梁段、12种类型，标准节段共15对(30片)，节段长8m。

　　该项目桥式起重机共2台，整体机架构造如图2所示，单台整机外形尺寸为18.095m×20m(纵向×横向)，机架高6.54m，整机重约100t，额定起重量180t，吊幅6～8.8m，起升高度45m。机架两侧主桁架通过横向连接系相连，形成空间整体钢桁架结构，各构件间通过高强度螺栓连接。单台桥式起重机前后支点纵向间距8m，横向间距20m。

　　图2 A项目整体机架构造 

　　4.1.2 B项目配置方案

　　B项目主梁为正交异性桥面板流线形扁平钢箱梁，全桥共18种类型、106片梁，其中标准梁段长度分别为9,15m，均由固定式桥式起重机安装。钢箱梁全宽(包括风嘴)28.5m，中心处梁高3m(不含铺装)，设2%横坡。

　　该项目固定式桥式起重机共2台，整体机架构造如图3所示，为桁架式结构，由钢板拼焊的整体节点和箱形杆件通过销轴连接、焊接成整体。桥式起重机整机外形尺寸为28.35m×12.48m(纵向×横向)，机架重141.5t，最大起重量220t，起升高度约70m。单台桥式起重机前后支点纵向间距15m，横向间距12.48m。

　　图3 B项目整体机架构造 

　　4.1.3 配置方案确定

　　结合项目需求、设计监控硬性要求、现有资源等因素，对配置方案进行比选。

　　1)A项目钢梁形式与本项目较接近，桥式起重机经改制后易于满足具有宽幅、分离边箱、桥面板预制等特点的钢筋混凝土叠合梁安装需求，且可满足监控方对桥式起重机自重的要求，费用较合理，利于残值回收，节约成本。因此，可通过改制A项目桥式起重机配置本项目2台中跨桥式起重机。

　　2)B项目桥式起重机自重偏大，改制后重达170t，远超设计及监控允许范围。原杆件利用率低，需增设1套预制桥面板吊装系统，主桁架结构整体改制量大，且桥式起重机拆除转运可能存在构件损坏、遗失等情况，进一步提高设备制造成本，经济性较差，因此不推荐B项目方案。

　　3)充分利用B项目桥式起重机起升系统、行走系统、吊具系统、控制系统等关键部件，仅重新制造桁架部分，可满足设计及监控方对自重的要求，经济可控。因此，采用此方式配置本项目所需的另外2台边跨桥式起重机。

　　4.2 改制设计

　　4.2.1 改制思路

　　根据主梁构造特点，旧桥式起重机与本项目吊装要求匹配度较高，主桁架改动较小，改制工程量主要表现为主桁架部分旧杆件的焊缝处理、缺陷补强、线形调直等。由于整机横向尺寸增大，需增加1节横向连接系。机架顶部主梁后端适当加长，以满足桥面板纵向吊装要求。

　　4.2.2 改制步骤

　　1)前后支点间距设置

　　充分结合标准梁段长12m、横梁间距4m的构造特点，旧桥式起重机在尽量减少改制工程量的前提下，继续保持前后支点间距为8m。改制桥式起重机由于桁架结构均重新加工，为降低前支点反力，将前后支点间距设为12m，计算结果表明，前支点反力减小约350kN。

　　2)桥式起重机横向布置

　　结合宽幅钢梁构造特点，主桁架横向间距由20m增至30.6m，前后支点中心基本位于主纵梁腹板加劲位置。轨道根据小纵梁位置调整，横向间距设为15.1m。主桁架间距的增大要求横向连接系具有较高的刚度和稳定性，后立柱间连接系由单箱梁截面改制成桁片形式，横向连接桁片整体呈倒K形布置，桁片上方应为桥面板吊装留出足够空间。

　　3)主梁尾部净宽设置

　　主梁后挑长度需满足桥式起重机顶部2台10t电动桥式起重机行走至尾部时的桥面板吊装空间要求。预制桥面板最宽3.43m，电动桥式起重机宽3.4m，最终将主梁尾部净宽设为4.85m，桥面板起吊时可不碰触后立柱间的横向连接桁片。

　　4)后支点布置

　　由于边跨梁段横梁间距为3.55m，与标准梁段不同，前后支点千斤顶油缸间距始终为8m，边跨梁段前后支顶油缸需适应不同区域梁段横梁间距的变化。因此，宜将前后支顶油缸均置于桁架外侧钢梁边箱上，避开横梁位置。

　　5)卷扬机布置

　　原桥式起重机卷扬机布置于主梁顶面，应在主梁上增设桥面板吊装电动桥式起重机，并以主梁为轨道。因此，将卷扬机置于主桁架底纵梁上，该位置不影响电动桥式起重机行走，但对桥面板安装具有一定影响。

　　6)整体框架形成

　　主梁前节与前立柱、前撑杆与后拉杆和底纵梁组成菱形结构，可满足吊梁需求。主梁后节、后立柱与后拉杆为支点，保证电动桥式起重机吊板受力。左右幅主桁架通过前后2道横向桁片连成整体，桥面板吊装电动桥式起重机置于主梁顶面，卷扬机置于主桁架底纵梁上。

　　4.2.3 结构验算

　　根据拟定的桥式起重机尺寸、材料类型、杆件截面进行结构验算，结果如表1所示。由表1可知，桥式起重机最大应力为247.8MPa，最大竖向位移为31.5mm，前支点最大竖向反力3 130.0kN，后支点最大竖向反力1 150.0kN，均满足要求。

　　表1 验算结果 

　　表1 验算结果

　　4.3 改制后结构

　　1)主结构架

　　主结构架主要由顶部主梁、斜撑杆、前后立柱等组成，顶部主梁为工字形截面，头部装有可纵向滑移的起升定滑轮组。斜撑杆采用H形截面，一端通过销轴与底盘主纵梁连接，另一端通过拼接板与顶部主梁连接。前后立柱采用箱形结构，下部通过法兰与底盘栓接，上部通过法兰与顶部主梁栓接。顶部主梁、斜撑杆及立柱间通过空间连接系连成整体。

　　2)锚固系统

　　整机锚固系统由前支点、前支顶油缸、后拉锚机构、后支顶油缸等组成，前支点采用可调节螺杆调整支点高度，承受前端荷载。螺杆下端采用可旋转式球铰接头，可有效克服桥面纵坡引起的不均匀荷载，确保荷载均匀分配至4个前支点上。螺杆旁设前支顶油缸，可辅助调节前支点高度，同时也与后支顶油缸共同实现架桥机架梁状态与行走状态的转换。后拉锚机构通过设在底盘主纵梁尾部的锚梁，连接架桥机尾部与钢梁耳板支座，承受架桥机工作时向上的拉力。后拉锚机构外侧设后支顶油缸，油缸置于钢梁边箱上。

　　3)行走系统

　　行走系统由滑靴、行走油缸、轨道等组成，如图4所示。滑靴支撑在轨道面上，与轨道面接触位置装有四氟滑板，减小行走时的摩擦阻力。滑靴通过反钩与轨道相连，前后支顶油缸顶升桥式起重机时，通过反钩将轨道梁提起，保证不在钢梁上拖行轨道。轨道采用焊接工字形截面，单根轨道长14.0m。

　　图4 行走系统  

　　4)起升系统

　　整机有2套起升系统，每套起升系统均由1台电动卷扬机带动，卷扬机置于主桁架底纵梁上，采用变频调速、同步跟踪控制技术。

　　5)吊具系统

　　吊具系统由动滑轮组、主梁、扁担梁、调平油缸等组成，通过油缸伸缩改变可转动式主梁与动滑轮组的相对角度，达到调坡目的。扁担梁共设4个吊点，可满足8,12m梁吊装需求。在主梁前端设置吊具平移机构，由可移动支座、滑轮组、平移油缸等组成。油缸推动支座水平移动，从而使钢梁节段纵向移动。

　　6)桥面板吊装系统

　　本项目采用板车运输，由2台10t电动桥式起重机同时抬吊完成桥面板安装，电动桥式起重机轨道置于主梁顶面上。

　　5 结语

　　经改制设计完成的桥式起重机已投入使用，现场吊梁、吊板需求均得到解决。实际施工数据表明，正常情况下，桥式起重机将钢梁由运梁船吊至安装位置用时约0.5h，调整、精确定位平均用时约2h，单片钢梁12块预制桥面板安装时间约4h。通过高效利用现有资源，避免设备浪费，大幅度降低施工成本，达到良好的施工效果。