1 工程概况

　　舟岱跨海大桥全长17.355km，连接舟山诸岛，建成后与甬舟高速公路相连，使舟山连岛工程总建设里程达86.68km。舟岱跨海大桥主通航孔桥为三塔整幅钢箱梁斜拉桥，是全线控制性工程，桥跨布置为78+187+550+550+187+78=1 630m，如图1所示。主梁采用带风嘴的流线形扁平钢箱梁;斜拉索采用高强度、低松弛平行钢丝，双索面空间索布置;索塔采用钻石形塔身，由下塔柱、中塔柱、上塔柱、下横梁和上横梁组成;基础由大直径钢管复合群桩、现浇承台及塔座组成。

　　本工程钢箱梁全断面宽34.0m，梁顶宽26.8m(不计风嘴)，底板宽18.4m，高3.5m，风嘴长3.6m。梁内设置2道实腹式纵隔板，间距12m。

　　索塔区钢箱梁包括A,B,B1类梁段，参数如表1 所示。单个索塔共有5片梁段，梁段最大长度16m(梁段B1)，最大质量约284t(梁段A)。

　　表1 索塔区钢箱梁参数 

　　表1 索塔区钢箱梁参数

　　索塔区钢箱梁结构尺寸大，单体质量大，且梁底距海面净高达55m以上，须搭设结构可靠的支架临时存放钢箱梁，支架结构设计安全合理性及安装施工高效性是节点工期目标得以实现的关键。

　　图1 主通航孔桥桥跨布置(单位:cm)  

　　2 索塔区钢箱梁支架设计

　　2.1 设计原则

　　1)受弧线形索塔下塔柱结构限制，索塔区钢箱梁支架不便设置与塔肢相连的有效附墙件。因此，须采用有效措施抵消支架水平分力。

　　2)受工期制约，支架结构须在保证安全的基础上进行优化设计，考虑有效方式，以提高支架搭设效率。

　　3)考虑桥梁施工期间受台风和季风的影响较大，须增设有效抗风措施，确保支架结构稳定。

　　2.2 支架设计

　　1)索塔区钢箱梁支架为落地式斜钢管支架(见图2)，支架钢管桩采用1 200mm、壁厚12mm的无缝钢管，单侧4根，横桥向间距17.9m。焊接固定于承台预埋件上，各钢管桩间采用平联及斜撑进行连接。钢管桩与索塔塔肢间不设附墙件，仅在钢管桩顶部设置1道平联，连接于索塔下横梁处。

　　2)支架上部结构采用2HN800×300×14×26主纵梁，其间设置水平连接系。主纵梁上设置钢箱梁滑移系统及定位调节系统，便于索塔区钢箱梁安装与固定。

　　3)由于钢箱梁支架钢管桩倾角偏大，支架顶部采用钢绞线进行对拉，以抵消支架水平分力。下横梁混凝土浇筑前埋设波纹管，支架搭设过程中进行钢绞线穿束，搭设完成后进行钢绞线对称张拉。

　　4)为确保钢箱梁支架在受海域季风气候影响时的结构稳定，在近塔肢钢管桩顶部增设抗风斜撑(见图3)，斜撑采用630×8钢管，一端焊接于钢管桩上，另一端焊接于下横梁预埋件上。

　　2.3 结构验算

　　2.3.1 验算荷载

　　索塔区钢箱梁支架结构验算综合考虑结构自重、钢箱梁荷载、施工荷载、风荷载、钢绞线预拉力(900kN)、钢箱梁滑移对主纵梁产生的水平荷载。钢箱梁滑移过程中，当临时墩墩顶牵引力与摩擦力不同时将产生顺桥向水平分力，考虑牵引设备不同步等因素，各临时墩纵桥向不平衡荷载按以下方法取值:钢箱梁自重乘以支撑摩擦系数(钢板与四氟板摩擦系数取0.1)，则牵引系统作用于主纵梁的水平荷载为920×2×0.1=184kN，其中920kN为临时墩单点支撑荷载。

　　图2 索塔区钢箱梁支架结构(单位:cm)  

　　图3 抗风斜撑平面示意 

　　2.3.2 验算工况

　　1)工况1钢箱梁在支架上牵引滑移施工时梁段B1滑移最不利工况。

　　2)工况2索塔区钢箱梁支架左侧3片主梁就位时支架受力工况。

　　3)工况3索塔区钢箱梁支架5片主梁全部就位时支架受力工况。

　　2.3.3 验算模型

　　采用Midas/Civil软件建立索塔区钢箱梁支架模型，分别对工况1,2,3进行验算，风荷载作用于支架上，并将钢箱梁所受风荷载加至主纵梁上。模型各杆件均采用梁单元模拟，如图4所示，各梁单元连接方式为弹性连接。

　　图4 索塔区钢箱梁支架模型  

　　2.3.4 验算结果

　　各工况下钢箱梁支架结构验算结果如表2所示，由表2可知，支架结构受力、变形均满足要求。

　　为确定钢绞线对拉体系和抗风斜撑对支架结构的影响，制作未设置钢绞线对拉体系和抗风斜撑的对比模型，对比结果如表3所示。由表3可知，在最不利工况荷载作用下，未设置钢绞线对拉体系和抗风斜撑时，支架结构应力增大，且最大变形远超限值，存在坍塌风险。

　　表3 对比结果 

　　表3 对比结果

　　3 索塔区钢箱梁支架施工

　　3.1 支架分块加工

　　索塔区钢箱梁支架钢管桩、平联、斜撑、主纵梁、连接系等均为预制，并进行预拼装，钢管桩采用法兰盘连接，预拼装时须控制轴线偏差。预拼装完成后，拆解支架各构件，通过运输船运至施工现场。

　　3.2 支架分块安装

　　1)钢管桩安装

　　根据塔式起重机起吊能力分节安装钢管桩，通过法兰盘接长钢管桩。采用全站仪放样钢管桩纵、横轴线，安装底节钢管，底节钢管严格对中后，通过2台全站仪按交汇法调整2个方向倾角。倾角满足要求后，固定钢管桩底部，及时施作平联。底节以上钢管管节采用螺栓连接临时固定后，通过2台全站仪按交汇法调整2个方向倾角，倾角满足要求后紧固螺栓，依次安装管节至桩顶。支架搭设过程中，及时利用塔柱内侧预埋件施作临时水平连接系，确保支架搭设过程中的稳定性。临时水平连接系在钢绞线对拉系统施工前拆除。

　　2)平联和斜撑安装

　　平联和斜撑采用630×7钢管，焊接于钢管桩上。在各管节相应位置，利用塔式起重机吊装平联、斜撑等，并在吊篮操作平台进行焊接作业。部分平联提前与钢管桩焊接，部分平联在支架搭设过程中采用现场焊接。

　　支架搭设完成后安装抗风斜撑，斜撑一端与下横梁预埋钢板满焊，另一端焊接于近塔侧钢管桩上，并设置加劲板。

　　表2 验算结果 

　　表2 验算结果

　　3.3 对拉体系施工

　　钢箱梁支架顶部采用12^s15.2钢绞线进行对拉，控制力为900kN，一端锚固，单端张拉，采用200穿心千斤顶分2次对拉到位。

　　3.4 主纵梁安装

　　主纵梁腹板间断设加劲板，全长60m，分段运至现场对接。主纵梁顶面需打磨平整，便于后续钢箱梁滑移施工。为满足索塔区梁段安装要求，在主纵梁两侧设置施工平台及通道，保证作业人员安全。

　　3.5 钢箱梁安装

　　索塔区钢箱梁利用1 000t全回转船式起重机依次吊装，落于支架上，滑移至设计位置粗定位;采用三向千斤顶精确调整5片梁段线形、标高，焊接梁段间环缝，使5片梁段连成整体。安装塔梁临时锚固装置，并对拉第1对斜拉索，完成索塔区梁段安装。

　　在整个钢箱梁安装过程中对支架关键点进行观测和检查，由观测结果可知各项指标均在合理范围内，整个支架结构安全可靠。

　　4 结语

　　1)综合考虑舟岱跨海大桥主通航孔桥弧线形索塔不便设置附墙件的特点，创新性地采用钢绞线对拉体系抵消支架水平分力，确保支架结构顺桥向受力合理，安全可靠。

　　2)充分考虑施工环境，按12级风荷载进行支架抗风设计，增设抗风斜撑，有效抵抗横桥向风荷载作用。抗风设计结构简单，便于安装。

　　3)受工期影响，创新性地采用工厂分块加工、现场分块安装工艺，在最大限度上节约现场作业时间。充分考虑塔式起重机起吊能力，合理规划支架分块、分节，减少现场焊接作业量，实现钢箱梁支架快速安装。