东莞港湾大桥横跨东江南支流,是连接沙田镇阇西村与坭洲岛的重要通道,桥梁总长2.922公里,采用一级公路兼城市主干道标准,为主跨320米自锚式悬索桥。港湾大桥作为坭洲岛开发的先导工程,是东莞市目前自建桥梁中最大的桥梁工程、亮点景观工程,也是备受沙田人民期待的民生工程。
东莞港湾大桥效果图
南屏二桥效果图
由我院设计的南屏二桥同为自锚式悬索桥,跨径布置为(32+40+150+40+32)=294m,因南屏二桥已完成塔柱施工,即将施工主梁及缆索,为学习类似桥梁施工经验,5月22日上午,业主、设计、施工三方共同组织参观东莞港湾大桥施工现场。
东莞港湾大桥施工现场
现场技术主管为我们详细讲解大桥施工技术要点。据介绍,港湾大桥主桥为五跨双塔钢箱梁自锚式悬索桥,塔高105m,主跨为320m,跨度居国内前列,全桥采用半漂浮式支承体系。
顾名思义,自锚式悬索桥指的是缆索两端锚固在自身主梁上,整体不需要借助外力达到自身平衡,而地锚式悬索桥指的是缆索两端锚固在地里,需要借助外力达到自身平衡。由于自锚式悬索桥受力特点,主缆所有水平分力需要利用主梁整体予以平衡,因此无法采用常规悬索桥施工方式即先缆后梁的施工工艺施工。自锚式悬索桥采用先缆后梁或先梁后缆两种施工工艺均可,但分别存在以下难点:
(1)采用先梁后缆施工工艺:即梁部首先利用临时墩采用多段悬臂平衡拼装法安装,直至全桥合理,再进行缆索施工。①该施工工艺需要在水中搭设临时墩柱,及安装平台,临时设施工程量较大。②临时墩及悬臂拼装施工过程中对航道通行影响较大。③由于主梁刚度问题,在吊索调整索力过程中线形控制、调整比较困难。
(2)采用先缆后梁施工工艺:①需要利用临时地锚、桥墩共同承担主缆水平力,达到施工期间的受力平衡,待全桥安装完成后再进行体系转换,拆除临时地锚及与桥墩之间的锁定体系,期间受力复杂,受力转换控制难度大。②临时地锚受地质地形影响,所有受力均依靠地锚自重来平衡,地锚体积庞大,对河堤存在影响。③主跨施工需要等桥塔完成后进行猫道、缆索、吊杆及主跨对称挂拼法施工,施工周期较长。④由于在主梁合拢前需要利用桥墩平衡主缆水平拉力,主墩是否满足抗弯矩要求,需对其受力分析后确定,同时确定临时地锚的大小及方式。⑤挂缆时需要临时封航道,采用拖船牵引挂设两侧首根牵引索,并调整牵引索高度,不影响通航要求后,再利用牵引索逐束牵引挂设猫道索、承重索、主缆。
自锚式悬索桥
地锚式悬索桥
东莞港湾大桥因受施工水域通航条件限制,无法按照常规的“先梁后缆”施工工艺施工,在项目各参建方的共同努力下,组织国内桥梁专家召开专家咨询评审会,将自锚式悬索桥“先梁后缆”施工工艺调整为“先缆后梁”,调整后的“先缆后梁”施工工艺为同等跨径自锚式悬索桥世界首次采用该施工方法,施工难度大,技术复杂,无经验可循。
由于体系转换过程复杂,施工时间长,工程技术人员创造性地提出了“永临结合地锚转自锚”施工新工艺,解决了水域通航问题,此项技术创新在国内同等类型桥梁中绝无仅有。“先缆后梁”施工工艺无需在航道中搭设支架,解决了通航难题,避免了施工对当地航道管理及运营的干扰,实现了少着陆甚至是零着陆施工的目标,解决了自锚式悬索桥无支架法施工难题。
现场讲解
东莞港湾大桥临时地锚
大桥目前已完成主缆架设,正处于主梁吊装阶段。据介绍,成功吊装的首榀钢箱梁编号为K节段,梁长15.1m,梁宽38.5m(含风嘴),梁重365吨,是港湾大桥钢箱梁1.7万吨共55个节段之一,均采用浮吊吊装、上支架后滑移就位(边跨)、浮吊直接吊装就位(塔区)、倒提升就位(中跨)三种施工工艺。同时,由于大桥项目上部结构采用“先缆后梁”施工工艺,钢箱梁吊装分两次架设,第一次采用滑移法先架设锚跨区12个节段及塔区6个节段,共计18榀钢箱梁,待主缆架设完成后,采用倒提升法安装剩余37榀钢箱梁。
已吊装主梁
倒提升法待吊装主梁
主梁介绍完毕后,技术主管带领我们前往塔柱上横梁位置,近距离观察主索鞍及缆索系统,并为我们详细介绍索鞍预偏、主梁吊装过程中索鞍顶推及水袋配重、临时索夹的布置及作用等内容,让我们对其施工过程的了解更为清晰。
主索鞍构造
缆索系统
桥梁设计部门合影
虽然南屏二桥采用的“先梁后缆”与东莞港湾大桥采用的“先缆后梁”施工工艺不同,但是东莞港湾大桥的主缆挂设、吊索安装、主梁吊装及连接等技术仍然值得南屏二桥施工借鉴。通过本次东莞港湾大桥参观学习,我们设计人员对悬索桥施工细节有了更为全面的了解,同时为我市即将施工主梁及主缆的南屏二桥提供了许多有益的参考!