大跨度懸澆連續(xù)梁鋼管拱縱移法施工

摘要：針對大西客專跨北同蒲鐵路特大橋五跨連續(xù)梁鋼管拱異位支架拼裝完成后，通過縱移就位，達(dá)到與先梁后拱施工同樣的效果，實(shí)現(xiàn)了懸澆梁與鋼管拱的平行作業(yè)，保證了工期，減少了對其上跨的公路、鐵路運(yùn)輸?shù)母蓴_，確保了既有線路運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

關(guān)鍵詞：拼拱支架 鋼管拱安裝 縱移施工

1 工程概況

新建大同至西安鐵路客運(yùn)專線太北跨北同蒲鐵路特大橋五連跨連續(xù)梁拱橋在跨越既有原太高速公路、208國道、北同蒲鐵路時(shí)，采用了（74.9+148+128+148+74.9）m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁與鋼管混凝土拱組合結(jié)構(gòu)。拱肋采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，次邊跨計(jì)算跨度L=148.0m，設(shè)計(jì)矢高f=29.6m，矢跨比f/L=1：5，拱軸線采用二次拋物線；中跨計(jì)算跨度L=128.0m，設(shè)計(jì)矢高f=25.6m，矢跨比f/L=1：5，拱軸線采用二次拋物線。拱肋采用等高度啞鈴形截面，拱肋截面高度為3.0m，拱肋弦管采用Φ1.0m×16mm鋼管。弦管之間用16mm的綴板連接，兩榀拱肋橫橋向中心距14.0m，拱肋弦管及綴板內(nèi)填充C50微膨脹混凝土。拱肋鋼管在工廠制作，為便于運(yùn)輸，每條拱肋劃分為10個(gè)運(yùn)輸節(jié)段（不含預(yù)埋段、嵌補(bǔ)段）。

2 施工總體方案

2.1 施工流程

本橋鋼管拱安裝總體施工方案為：異位安裝鋼管拱，然后采用液壓千斤頂在梁面設(shè)置的滑移軌道上將鋼管拱整體縱移就位。

鋼管拱異位安裝縱移就位的施工步驟如下：

①確定拼拱支架的具體位置；

②確定受力及地質(zhì)情況，并出具拼拱支架與其基礎(chǔ)樁基受力計(jì)算書；

③根據(jù)計(jì)算要求確定方案、選擇材料及機(jī)具；

④滿足有關(guān)施工要求后插打鋼管樁；

⑤受力驗(yàn)證靜載試驗(yàn)合格后，施工拼拱支架及連接系；

⑥架拱鋼管支架檢查驗(yàn)收合格后，進(jìn)行拱肋節(jié)段及橫撐的拼裝，邊安裝邊調(diào)整線形；

⑦兩側(cè)拱肋對稱拼裝-安裝合龍段-安裝橫撐-整體焊接；

⑧鋼管拱整體頂推就位。

2.2 施工方法

148m跨鋼管拱鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量總計(jì)570t，分為24節(jié)拱肋，11節(jié)橫撐及其它配件。拱肋最長節(jié)段為15.88m，質(zhì)量17.6 t。橫撐不分節(jié)，每段橫撐長11.5m，質(zhì)量10.26t，全橋橫撐質(zhì)量112.86 t。鋼管拱分節(jié)段進(jìn)場到位后，將鋼管拱拱肋運(yùn)輸段在地面拼裝臺(tái)架上焊接成5段吊裝段，然后在5孔簡支梁范圍內(nèi)的拼拱支架上，根據(jù)拼裝對接位置，在支架上拼裝拱肋。鋼管拱拼裝完成后，采用鋼絞線將拱腳預(yù)緊。拆除支架，實(shí)現(xiàn)鋼管拱由支架支撐改由設(shè)置在走行系統(tǒng)的臨時(shí)拱座支撐，最后實(shí)現(xiàn)整個(gè)鋼管拱整體滑移。

①拼拱支架施工

鋼管柱基礎(chǔ)采用插打Ф630×9mm的鋼管管樁基礎(chǔ)，施工前基礎(chǔ)位置采用全站儀精確定位，保證其位置準(zhǔn)確。拱肋拼裝支架采用8組組合鋼管柱作為立柱，每組由四根Ф630×9mm的鋼管組成，立柱之間采用桁架式連接系連接，以增強(qiáng)支架的整體穩(wěn)定性，因鋼管立柱高度較高，部分高達(dá)60m以上，故橫橋向兩側(cè)鋼管立柱之間設(shè)置桁架式連接系。由計(jì)算書可知拼裝支架在自重+風(fēng)力作用下最大豎向位移為3mm、最大水平位移17 mm；橫向分配梁最大豎向位移為5mm，fz/L=5/19000=1/3800<1/400，加拼拱荷載后橫向分配梁最大豎向位移為24mm，仍小于1/400滿足規(guī)范要求，拱部拼裝完成后實(shí)測橫向分配梁豎向位移為22mm。

支架結(jié)構(gòu)形式如圖1所示：

②鋼管拱節(jié)段吊裝

加工廠內(nèi)加工制作好的鋼管拱肋節(jié)段為10m至15.88m，運(yùn)輸至現(xiàn)場后在橋下方搭設(shè)拱肋組拼胎架，在拼裝胎架上將鋼管拱拼裝成5個(gè)大節(jié)段，利用2臺(tái)70t汽車吊將鋼管拱大節(jié)段倒運(yùn)至梁邊，然后再利用橋面上2臺(tái)260t汽車吊將大節(jié)段鋼管拱抬吊上橋，安裝在鋼管拱拼裝支架上，安裝過程如圖2所示。

③鋼管拱縱移

鋼管拱縱移系統(tǒng)主要包括縱移軌道、縱移臺(tái)車、長行程千斤頂、連接桁架、分配梁與支承貝雷梁、拱腳托架及抱箍、壓重貝雷梁及預(yù)應(yīng)力鋼絞線等構(gòu)件組成，如圖3所示。

拼裝完成的鋼管拱通過落架實(shí)現(xiàn)受力體系轉(zhuǎn)換后，由支架支撐轉(zhuǎn)換為臨時(shí)拱座支撐。整個(gè)鋼管拱重力通過大、小里程兩個(gè)臨時(shí)拱座將沿著臨時(shí)拱座抱箍、抱箍下托架、承重貝雷梁、分配梁、連接桁架、輪箱等部件向下傳遞至走行軌道結(jié)構(gòu)上，通過軌道傳遞至梁面。

為了平衡鋼管拱作用于臨時(shí)拱座上的水平推力，并降低鋼管拱重心，在兩臨時(shí)拱座之間設(shè)置壓重貝雷梁與對拉鋼絞線。鋼管拱在縱移過程中，需利用鋼絲繩將壓重貝雷梁吊掛在鋼管拱上，吊掛具體位置設(shè)在主體吊桿孔，以便于鋼絲繩與鋼管拱進(jìn)行固結(jié)即可，鋼絲繩與貝雷梁及鋼管拱的連接現(xiàn)場采用傳統(tǒng)卡環(huán)。采取千斤頂利用夾軌器做支點(diǎn)，將鋼管拱整體縱移，直至就位，然后用千斤頂調(diào)節(jié)落拱與拱座預(yù)埋拱腳連接。走行時(shí)鋼管拱狀態(tài)如圖4所示。

3 施工要點(diǎn)

3.1 縱移過程防風(fēng)

當(dāng)小于六級(jí)風(fēng)時(shí)，鋼管拱可進(jìn)行縱移，走行時(shí)利用鋼管拱自身重力克服風(fēng)力產(chǎn)生的傾覆力矩。當(dāng)大于六級(jí)風(fēng)時(shí)，停止縱移此時(shí)處于非工作狀態(tài)，為防止結(jié)構(gòu)由于風(fēng)力過大造成傾覆，利用鋼絲繩與梁體連接。當(dāng)鋼管拱頂推走行位于主梁上時(shí)，貝雷片上部鋼絲繩穿過拱肋吊桿孔拉緊縱向貝雷片，下部鋼絲繩連接貝雷片與橋面擋砟墻鋼筋；位于非主梁上時(shí)設(shè)置交叉纜風(fēng)繩。同時(shí)在橫向承重貝雷梁上利用四個(gè)20噸倒鏈將承重貝雷梁與梁體預(yù)埋鋼筋拉緊固定，并將走行輪箱通過止輪器鎖定。如圖5所示。

3.2 縱移過程控制

縱移過程是整個(gè)鋼管拱施工中最難控制的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是要求最高的一個(gè)環(huán)節(jié)。要求鋼管拱安全穩(wěn)定地沿軌道行進(jìn)，鋼管拱頂推前進(jìn)的理論速度約為0.5m/min。由于鋼管拱與縱移系統(tǒng)的總重約為600噸，滾動(dòng)摩擦系數(shù)按0.1考慮，鋼管拱需要的頂推力在600kN以上，施工時(shí)配置四臺(tái)50噸千斤頂安全系數(shù)2.3以上，兩片拱肋下的兩套設(shè)備及兩套備用設(shè)備型號(hào)規(guī)格一致。液壓缸一端連接到夾軌器，另一端連接到鋼管拱走行輪箱上，輪箱上焊接耳板與液壓缸銷接。當(dāng)輪箱前方觀測人員根據(jù)軌道上標(biāo)出的刻度發(fā)現(xiàn)車輪有偏移現(xiàn)象，出現(xiàn)兩側(cè)輪箱行進(jìn)不一致時(shí)，在下次頂推時(shí)慢的一側(cè)液壓缸多頂推相應(yīng)距離進(jìn)行調(diào)整，最終沿軌道將鋼管拱頂推到位。通過3.3中的方式進(jìn)行鋼管拱位置的調(diào)整，使之與預(yù)埋拱腳的偏差小于規(guī)范要求，然后與拱腳焊接。千斤頂頂推鋼管拱走行如圖6所示。

3.3 拱肋調(diào)整

鋼管拱縱移到位后，采用千斤頂精調(diào)鋼管拱位置，目的是使鋼管拱線型和拱腳位置精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以保證其受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)。縱向利用滑移量修正；豎向利用千斤頂升降修正；橫向利用軌道在拱腳到位前提前修正，拱腳修正到位后與拱座處預(yù)埋拱腳焊接，完成整個(gè)鋼管拱的安裝。

4 結(jié)語

通過大西客專跨北同蒲鐵路特大橋五跨連續(xù)梁拱橋鋼管拱縱移實(shí)例說明，對于大跨度連續(xù)梁拱橋采用鋼管拱異位安裝、縱移就位的方法是可以推廣的，尤其在項(xiàng)目工期比較緊、上跨鐵路、公路等安全風(fēng)險(xiǎn)比較大時(shí)采用先梁后拱施工的連續(xù)梁拱橋，可以通過鋼管拱異位安裝與主梁懸臂澆筑同步平行作業(yè)，有效縮短工期約50d，同時(shí)也避免了拱部原位拼裝對既有線路運(yùn)輸干擾。

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