大连星海湾跨海大桥主桥钢桁梁吊装工艺

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摘要大连星海湾跨海大桥是我国大型桥梁建设史上又一项代表性工程，作为国内首座海中地锚式双层通车悬索桥，它在我国桥梁建设技术进步中有重大的意义。

目前国内外建成的地锚式悬索桥工程虽然有很多，但都属于锚固在陆地上的悬索桥，在海中进行地锚式双层通车钢桁梁悬索桥建设并没有现成的经验可借鉴。

关键词双层通车钢桁梁悬索桥吊装工艺跨缆吊机
1 工程概况
大连星海湾跨海大桥主桥为双塔三跨地锚式悬索桥，跨度布置为180+460+180＝820m。

主缆由多股平行钢丝成品索组成，中跨主缆矢跨比1/，边跨矢跨比为1/，主缆横桥向间距25. 2m，吊杆顺桥向间距10m。

桥塔采用“门”式框架混凝土结构，塔高112.31m，由塔柱和上下横梁组成。

图1 主桥总体布置图(单位：mm)
加劲梁设计采用钢桁架结构，主要由主桁架、主横梁和上、下平联组成，主桁架采用整体节点板连接，所有杆件均为闭口箱型截面。

主桁架由上弦杆、下弦杆、竖腹杆、斜腹杆组成，主桁架高10m，标准节段长10m，加劲梁标准吊装节段长20m，单节段总吊装重量接近600t，为目前已建悬索桥中吊装重量最重的加劲梁梁段。

2 工程特点
（1）国内首座海中地锚式双层通车悬索桥，在海中进行地锚式双层通车钢桁梁悬索桥建设并没有现成的经验可借鉴。

（2）工程位于黄海海域，受海洋环境影响比较大，桥址处水深10m~12m，没有岛屿等遮挡物，每年4~10月份东南风、南风、西南风比较频繁，海上涌浪比较大。

（3）钢桁梁上没有吊点，需要设计一个抱箍式活动吊点，活动吊点抱在钢桁梁上弦杆上。

（4）钢桁梁、桥面板、活动吊点和吊具等总重量达到600t，为国内悬索桥加劲梁最重吊装梁段，这种大节段加劲梁吊装施工工艺和吊装设备研发为施工技术难点。

（5）钢桁梁节段间采用高强螺栓群连接，钢桁梁整体吊装工艺对高强螺栓连接要求很高。

3 吊装工艺综述
钢桁梁安装顺序
吊装顺序由监控单位提供，钢桁梁从跨中和锚碇向索塔方向对称吊装，最后在中跨侧合龙，临时铰接和吊装过程固结情况依据监控指令施工，初步吊装顺序如下表：
表1 钢桁梁吊装顺序表
梁段编号1# 2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#
吊装顺序 1 3479111521201819
梁段编号12#13#14#15#16#17#18#19#20#21#22#
吊装顺序221716141312108652
吊装工艺综述
钢桁梁整体吊装重量达到600t，目前国内没有相应的设备满足这么大梁段吊装要求，需要研发新设备或对原有设备进行改造组合，经综合分析，在充分利用现有设备情况下，不足的设备进行研发制造，钢桁梁各节段吊装工艺如下：
（1）边跨1#和2#梁段受大沉箱和吊装净空影响，液压同步提升系统无法满足吊装要求，故需采用浮吊吊装。

（2）边跨3#~9#梁段采用新研制的液压同步提升系统吊装，边跨需投入两套液压同步提升系统。

边跨3#~9#梁段吊装需要12个临时索夹，其中8个用于两套设备同时吊装，另外4个用于周转。

（3）索塔处10#梁段采用1台370t跨缆吊机吊装，10#梁段在索塔横梁上，不能垂直吊装，故需要荡移吊装。

（4）中跨11#梁段~22#梁段采用2台370t跨缆吊机抬吊，吊具采用横桥向双根吊具。

其中11#梁段受承台影响不能垂直吊装，需要荡移吊装。

4 吊装设备
（1）锚碇处1#、2#梁段吊装设备
锚碇处1#和2#共4个梁段吊索很短，并且受吊装净空影响，该梁段不能利用液压同步提升系统吊装，因此需要利用浮吊吊装，计划采用1200t以上浮吊。

（2）边跨标准梁段（3#~9#）吊装设备
边跨共14个梁段，利用新研制的液压同步提升系统进行吊装，每套提升系统共4台350t连续千斤顶。

全桥2个边跨共投入2套液压同步提升系统。

（3）中跨梁段（11#~22#）、塔处梁段（10#）吊装设备
中跨共25个梁段，利用4台370t跨缆吊机起吊，其中：10#梁段分别采用1台370t跨缆吊机吊装，11#~22#梁段分别采用2台370t跨缆吊机抬；。

（4）运输船
吊装期间风浪比较大，为了充分利用有效作业时间，需投入2艘5000t左右有动力运输船，每艘船运输2个梁段，具体情况根据船舶情况进行确定。

5 钢桁梁活动吊点及吊具
钢桁梁活动吊点
该吊活动吊点安装在钢桁梁上弦杆上，其中液压同步提升系统对应吊点采用偏心吊耳的活动吊点，其它吊装设备对应吊点采用轴心吊耳的活动吊点。

图2和图3为活动吊点设计图。

图2 偏心活动吊点（单位：mm）图3 轴心活动吊点（单位：mm）
吊具
（1）浮吊吊具
浮吊吊具采用型钢和钢管加工而成，为矩形框架吊具，吊具轴心尺寸为11200mmx24000mm，矩形框架中间设置“”支撑，吊具吊点通过钢板带与钢桁梁活动吊点连接。

（2）跨缆吊机吊具
跨缆吊机吊装吊具采用钢箱桁架组合结构，吊具总长度24900mm。

两端部为3500mm长钢箱梁，钢箱梁断面尺寸为1000mm（高）x1022mm（宽）和1790mm（高）x1240mm（宽），变截面结构，中间17900mm 采用桁架结构，桁架断面轴线尺寸为1400mm（高）x900mm（宽）。

跨缆吊机吊具如图4所示。

图4 跨缆吊机吊具（单位：mm）
（3）液压同步提升系统吊具
边跨吊装采用液压同步提升系统，提升设备与钢桁梁活动吊点直接连接，故不设置吊具。

6 钢桁梁吊装工艺
浮吊吊装工艺
边跨1#梁段和2#梁段受大沉箱及吊装净空影响采用浮吊吊装。

浮吊停在大海侧，面对星海湾广场，浮吊大臂跨过主缆进行吊装，吊装用的吊具使用矩形框架吊具。

1#、2#梁段吊装应选择合适的全回转浮吊，浮吊吊装应满足：倾角65°左右时，水面以上吊高＞80m，起吊重量＞600t。

浮吊吊装工艺如图5所示。

图5 浮吊吊装示意图
液压同步提升系统吊装工艺
6.2.1 设备主要构件
液压同步提升系统主要构件包括：4台350t千斤顶，4台350t千斤顶支架，4台卷线器及钢绞线，4个千斤顶、4个千斤顶支架及卷线器组合支架，4个钢绞线上锚座，4个临时索夹，2台泵站，1台同步控制计算机，若干数控线，4台10t卷扬机，其他配套设备。

6.2.2 施工步骤
新研制的液压同步提升系统工作原理与以往的跨缆吊机完全不同，该系统采用4台倒置的连续千斤顶起吊钢桁梁，起重钢绞线通过上锚座和临时索夹与主缆连接，其施工步骤如下：（1）钢桁梁成品出厂前，在钢桁梁上弦杆安装活动吊点，浮吊装船并运至施工现场；
（2）同步安装临时索夹，起吊钢绞线上锚座与临时索夹连接；
（3）运梁船停在主缆下方的起吊位置，定位误差≤50cm，安装液压同步提升系统；
（4）预紧起重钢绞线，提升系统起吊钢桁梁，提升过程计算机同步控制；
（5）手拉葫芦辅助调整吊装梁段与已安装梁段靠拢，将永久吊索与钢桁梁锚座连接；
（6）液压同步提升系统慢速卸载，吊索完全受力后解除千斤顶支架与钢桁梁临时吊点的连接；
（7）拆除液压同步提升系统，将该设备转移到下一梁段吊装位置。

（8）重复上述步骤进行后续梁段的吊装。

（9）随着钢桁梁节段吊装的进行，按照监控指令临时连接或永久连接钢桁梁各节段上下弦杆、上下平联杆和斜腹杆。

液压同步提升系统吊装原理如图6所示。

图6 液压同步提升系统吊装示意图
跨缆吊机吊装工艺
6.3.1 中跨各梁段吊装方法
10#梁段在索塔位置，采用1台跨缆吊机吊装，下面一台跨缆吊机停放在19#吊索对应索夹位置，垂直起吊钢桁梁，然后荡移将钢桁梁放在承台上，上面一台跨缆吊机停放在18#吊索对应索夹位置，垂直起吊钢桁梁，然后荡移钢桁梁至安装位置。

11#梁段采用2台跨缆吊机抬吊，受承台影响不能垂直吊装，两台跨缆吊机分别停放在19#和20#吊索对应索夹位置,垂直起吊钢桁梁，然后荡移钢桁梁至安装位置。

12#梁段为中跨合龙段梁段，采用2台跨缆吊机抬吊，垂直吊装，在吊装前，将已安装钢桁梁分别向两侧水平牵拉约15cm，给合龙留出约30cm的空隙。

13#~21#梁段为标准梁段，采用2台跨缆吊机抬吊，垂直吊装，其中21#梁段在中央扣索夹位置，吊装受限，需要设计临时吊索。

22#梁段为跨中梁段，首节起吊梁段且只有1个吊索，需设置临时索稳定钢桁梁。

22#梁段采用2台跨缆吊机抬吊，垂直吊装。

跨缆吊机垂直吊装标准梁段如图7所示。

图7 跨缆吊机吊装标准梁段示意图
6.3.2 施工步骤
在钢桁梁吊装准备工作完成后，即可开始钢桁梁吊装施工。

钢桁梁垂直吊装梁段按以下步骤进行安装：
（1）跨缆吊机携带吊具行走至吊装位置定位，期间保持吊具距离水面高度≥30m；
（2）驳船运输梁段到达指定区域定位,定位误差≤50cm；
（3）下放吊具，吊具与钢桁梁临时吊点连接；
（4）跨缆吊机垂直起吊梁段略高于已吊装梁段高度20~30cm；
（5）手拉葫芦辅助调整吊装梁段与已安装梁段靠拢；
（6）连接吊索，安装钢桁梁临时连接件；
（7）跨缆吊机慢速卸载，吊索完全受力后解除吊具与梁段临时吊点的连接；
（8）跨缆吊机行走至下一起吊位置定位；
（9）重复上述步骤进行后续梁段的吊装。

（10）随着钢桁梁节段吊装的进行，按照监控指令临时连接或永久连接钢桁梁各节段上下弦杆、上下平联杆和斜腹杆。

7 结语
大连星海湾跨海大桥的建设，填补了中国桥梁史上大跨径双层通车钢桁梁悬索桥建设的空白，更是开启了世界大跨径地锚式悬索桥由陆上“走入”海中的新篇章，对将来国内大跨径双层通车钢桁梁悬索桥以及世界海中大跨径地锚式悬索桥的建设起着至关重要的作用。

通过对大连星海湾跨海大桥双层通车钢桁梁600t级超重梁段吊装技术进行研究，研发新工艺及钢桁梁吊装新设备。

液压同步提升系统吊装利用四台连续千斤顶倒置起吊钢桁梁，改变了传统的跨缆吊机吊梁技术，将悬索桥加劲梁节段吊装重量提升到600t级以上。

参考文献
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