黄云新?徐慰玉??闫冬侠
中铁九桥工程有限公司 江西九江 332000
摘要：金海特大桥钢箱梁采用挑臂式整节段钢箱梁结构设计，钢箱梁在工厂总拼成大节段，整体转运、滚装上船，运输到桥位进行整体架设。大节段外形尺寸大、质量重，转运及滚装难度非常大。我们通过对钢箱梁转运及滚装上船整体方案分析，确定支撑部位，然后通过整体建模，计算出钢箱梁在转运和滚装过程中运输车辆、钢梁、运输船舶的受力情况，选择运输车辆、加强钢梁、车辆和船舶，最终顺利完成金海特大桥钢箱梁的转运和滚装作业。
关键词：金海特大桥，挑臂式钢箱梁，大节段，外形尺寸大，质量重，整体转运及滚装上船。
1引言
金海特大桥主桥布置为（58.5+116+3×340+116+58.5）m 公铁同层挑臂式钢箱梁四塔斜拉桥，桥长1371.8m，桥面组成为16.25m公路+17.1m铁路+16.25m公路，桥面总宽49.6m。主桥钢箱梁共有8个大节段，36个标准小节段，3个合拢段，钢梁设计总重约为4.2万吨。
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图1. 金海特大桥主桥立面图
主梁采用挑臂式钢箱梁，主箱体采用单箱三室截面，顶板横向2%的横坡，底板水平，两边箱室为主纵梁，中箱室设计内斜撑桁架。全桥大节段规格及重量见表1。标准节段效果见图2。
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现场钢梁的架梁顺序需求为26#墩3大段(46m段、80.27m段、72m段)，27#墩46m段，28#墩46m段，29#墩3大段(46m段、80.27m段、72m段),为了满足钢梁架设需求减少厂内的转运，根据生产场地条件，将46m段、80.27m段放在码头船坞尾部场地总拼，总拼完成后不用转运可以直接滚装，72m放在外广场场地总拼，总拼完成需用模块车转运至码头滚装，场地布置见图3。
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图3. 金海特大节段总拼场地布置图
2 大节段整体转运及滚装上船技术
2.1 运输车辆的选择
金海特大桥钢箱梁需转运B1~B3大节段(长72米*宽49.6米*高4.7米)重为2225吨(含架梁托架125吨)，外形尺寸大，滚装大节段最重2500吨(长80.27米*宽49.6米*高4.7米),大节段转运和滚装需要解决问题如下：
①钢梁吨位大，运输车辆必须能够满足最重点承载能力；
②钢梁外形尺寸大，转运过程中转弯、调头等必须灵活，有较小转弯半径；
根据金海特大桥钢箱梁大节段转运的实际情况，经综合对比，最终选用自行式模块运输车SPMT来转运及滚装钢梁。自行式模块运输车SPMT分为6轴线和4轴线，如下图所示。
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自行式模块运输车SPMT具有如下特点；
①模块车单位面积的承载能力高，每轴线额定承载能力可达40吨。
②模块车纵向可根据需要接长，转运的节段长度72m，经分析采用4个PPU动力头，每个动力头配置3*6轴+1*4轴线，共计88轴线，4辆车运载能力可达到3520吨(含模块车自重425吨)，满足72m大节段2225吨(含架梁托架125吨)转运需要。最大滚装节段重量2500吨，长80.27m，经计算分析采用4个PPU动力头，其中2个动力头分别配置2*6轴，其余两个动力头分别配置4*6轴+3*4轴线，共计96轴线，运载能力可达3840吨(模块车自重461吨)，满足80.27m大节段2500吨滚装要求。
③每辆运输车均配有一个动力单元，四辆运输车之间通过数据线并联后可实现联动操控，保证运输过程中行驶和转向等动作协调、同步。且每个轴线均可单独转向，减小了转弯半径，满足厂内转运。
③模块车具有自动平衡功能，在上下坡，或者跨轨道等不平路面时，可自动调节轴线高度，保证车板水平，确保运输过程中钢梁稳定，安全。
综上所述，自行式模块运输车SPMT能很好的满足大节段在工厂内的转运以及滚装上船需要，所以本项目选用自行式模块运输车SPMT转运和滚装钢梁。
2.2 转运技术
金海特大桥钢箱梁采用挑臂室钢箱梁单箱三室设计，铁路布置在桥面中央，公路左右幅分别布置在铁路两侧。由于钢箱梁质量大，驮运过程中，为减小钢箱梁在转运过程中的变形，运输车辆必须驮顶在边箱室内侧腹板部位，如图6、图7所示。
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图 8. 72m大节段转运过程图片
2.3 滚装上船技术
金海大桥钢箱梁大节段重量为1800~2500吨，构件规格宽（49.6m）*高（4.7m）*长（46m、72m、80.27m）根据现有设备、场地条件和装船成本分析，采用滚装上船方案成本最低，且可行性较高。滚装要求地面承载力满足10t/㎡，码头场地条件经核查码头船坞设计资料及现场实地勘察检验，码头地面承载力为12t/㎡，满足滚装要求，船坞驳岸为悬挑结构，经计算需加固，加固方案为一是行车道铺设20mm厚以上钢板铺设长度20m、宽度3m；二是悬挑处采用跳板与驳船连接图9；三是在每个行车道悬挑对应处下方加2个钢支撑图10。
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图9. 滚装实际用的跳板图片 图10. 船坞驳岸钢支撑加固图
滚装上船重点和难点如下：
①重点控制滚装过程中船尾甲板面与码头持平;
②重点控制滚装过程中船尾与码头岸壁的间隙；
③金海特大桥钢箱梁总拼场地位于广东省江门市，该区域水位受潮汐影响较大，克服潮汐对水位的影响，保证滚装过程中船尾甲板面与码头持平是滚装上船的难点。
④46m大节段、80.27m大节段有支座，如何配置模块车是一难点。
⑤80.27m、72m节段很长，控制在落潮前完成滚装作业是一个难点。
针对滚装过程的重难点做分析
（1）影响滚装过程中船体甲板面高度的因素有：
①滚装过程中钢梁的重量会随着模块车的移动往船上转移，船体承载部分重量变大，就会下沉；
②受潮汐影响，水位会周期性升降，平均12个小时为1周期，涨潮时水位上涨，甲板面跟着升高，落潮时水位下降，甲板面也跟着降低。
③船体内设有水舱，通过水舱的压水和排水，可在一定范围内调整甲板面的高低。
（2）驳岸绑扎8个轮胎防护，运输船靠泊后，将船尾部两边缆绳与岸上预设的锚点绞紧：
（3）根据大节段结构尺寸，通过计算确定模块车轴线配置及布置位置：
46m段采用5个PPU，4*12轴线+1*34轴线，共计82轴线布置，见图11、图12。
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综合上述分析，在涨落潮有限时间内完成整个滚装上船作业，我们要准确掌握潮汐的规律后，在潮水上涨的过程滚装，用水位的上涨来抵消滚装造成的甲板面下沉，同时通过水舱的压水和排水对甲板面高度以及船首和船尾的高度进行调控，考虑减少潮汐的影响决定在港池内采用关闭坞门滚装，能更好确保滚装过程安全可控，具体过程如下：
①港池内采用关闭港池坞门滚装，在港池内提前将运输船前后水舱压舱调整到3/4舱左右。
②开始涨潮时打开坞门上面的4个排水孔，让港池内的水跟随潮汐上涨，待船尾与坞尾持平船舶的干舷高度(即港池水面离坞尾平面高度)为3m时，搭设好跳板。
③水位上涨过程中，待船尾甲板面略高于码头时即可缓慢滚装；
④随着运输车滚装上船，船尾下沉，船首因为涨潮升高，将后舱水压至前舱，调整运输船首尾高差；
⑤滚装过程中运输船会受到离开码头的推力，为保证船尾与驳岸边间隙，船尾缆绳与岸上锚点栓绑牢固后绞紧，并且派专人看守确保滚装过程安全；
⑥运输车整体上船后，调整前后舱水位，使船体首尾水平。
⑦关闭坞门排水孔，使船体与船坞码头持平不受潮汐影响，大节段摆放到位后，模块车退出船甲板面，完成所有滚装作业。
3 总结
金海特大桥钢箱梁已滚装完成3个大节段。我们使用模块车完成了钢箱梁大节段脱胎、转运、滚装，节省了大量的人力、物力。通过研究计算，总结出了一套大型超重钢结构快速转运、滚装上船技术，解决了大型钢结构制造对场地、起重设备等要求高的问题，为后续大型钢结构制造创造了条件、积累了经验。
参考文献
[1] 刘恒松、孙远明. 大型半圆弧形钢结构运输技术,施工技术,2013（S1）.
[2] 张宏业. 港珠澳大桥3000T钢箱梁滚装上船运输技术研究及应用,经济技术协作信息2017.