跨既有運(yùn)營(yíng)鐵路鋼桁梁拖拉施工技術(shù)

徐 發(fā) 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海華東鐵路建設(shè)監(jiān)理有限公司

1 工程概述

安徽某鐵路通道采用96 m雙線下承式有砟橋面鋼桁梁跨越既有皖贛雙線鐵路，鋼桁梁采用無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦三角桁架體系，跨度96 m，重量約1845.6 t。與既有皖贛鐵路相交處為路堤地段，交角24°，兩邊路堤高約5m。該段皖贛鐵路位于半徑5500m的曲線路基上，線間距大，總寬約65m，線位關(guān)系見圖1所示。

由于鋼桁梁上跨皖贛鐵路既有雙線，鋼梁跨度大，又考慮到在安裝架設(shè)過程中對(duì)運(yùn)營(yíng)鐵路的安全等因素，本梁將采用鐵路線外分節(jié)間拼裝成型，分段拖拉的施工方法，在橋址相鄰橋墩位置搭設(shè)支墩，拼裝完成后整體拖拉至橋址處。拖拉采200 t連續(xù)頂推千斤頂，滑塊采用板式滑動(dòng)裝置。

圖1 線位關(guān)系示意圖

2 施工方法

鋼桁梁施工主要分為支墩滑道施工、鋼桁梁拼裝及拖拉就位施工，鋼桁梁施工過程示意圖見圖2。

圖2 鋼桁梁施工過程示意圖

拖拉拼裝區(qū)域臨時(shí)支架間距為12 m，與鋼桁梁的節(jié)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)，A滑道梁位于兩線間(HD1-HD4)，B滑道梁位于拼裝區(qū)域(PD1-PD6)，C滑道梁位于既有墩身頂。鋼桁梁總長(zhǎng)96 m，拖拉過程中，鋼桁梁最大懸臂跨度為30 m。在既有運(yùn)營(yíng)鐵路線間采用φ1 000×12 mm及φ 630×12 mm的螺旋鋼管柱作為獨(dú)立臨時(shí)支架，使鋼桁梁拖拉過程中省去導(dǎo)梁。

2．1 鋼桁梁受力分析

通過分步安裝計(jì)算來完成鋼桁梁拖拉計(jì)算，在計(jì)算的過程中未考慮由于施工支架變形引起的變化。鋼桁梁桿件主要應(yīng)力取值：弦桿[σ]=[264 MPa]。

取最不利兩種工況：

（1）工況1。鋼桁梁在上HD4滑道梁時(shí)(對(duì)應(yīng)鋼桁梁施工過程示意圖第二步)，鋼桁梁懸臂長(zhǎng)度30 m，受力簡(jiǎn)圖見圖3。結(jié)構(gòu)位移：前端最大豎向位移-42.3 mm。結(jié)構(gòu)應(yīng)力：弦桿最大應(yīng)力為σ=-156.9 MPa。結(jié)論：鋼桁梁變形、強(qiáng)度均能夠滿足拖拉施工要求。

圖3 鋼桁梁受力圖(單位：mm)

（2）工況2。鋼桁梁在臨上既有墩身滑道梁時(shí)(對(duì)應(yīng)鋼桁梁施工過程示意圖第三步)，鋼桁梁懸臂長(zhǎng)度29 m，受力簡(jiǎn)圖如圖4。結(jié)構(gòu)變形：前端最大豎向位移為-51.5 mm。結(jié)構(gòu)應(yīng)力：弦桿最大應(yīng)力 =-222.7 MPa。結(jié)論：鋼桁梁變形、強(qiáng)度均能夠滿足拖拉施工要求。

圖4 鋼桁梁受力圖(單位：mm)

2．2 支架搭設(shè)

由于既有皖贛雙線鐵路處于曲線地段，路基線間距達(dá)到13 m，因此支架設(shè)置在線路兩側(cè)及線間各設(shè)置相應(yīng)的獨(dú)立臨時(shí)支架。考慮到鋼梁噸位及拖拉力，臨時(shí)支架采用Φ1 000×12 mm及Φ630×12 mm鋼柱。支架縱向采用Φ300×8 mm鋼管聯(lián)接系進(jìn)行焊接，橫向通過雙拼的H400型鋼分配梁連接；其他支墩采用Φ350×10 mm鋼柱。支架縱向采用 Φ150×6 mm鋼管聯(lián)接系進(jìn)行焊接，橫向通過H400型鋼分配梁連接。

2．3 滑道布置

滑道的布置采用下滑道設(shè)置于支墩頂部、下弦桿通過節(jié)點(diǎn)處勾頭螺栓連接上滑道設(shè)置的方法，為減少摩擦，下滑道上部滿鋪MGE板，上滑道采用H型鋼上滿焊不銹鋼板。根據(jù)鋼桁架結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，上滑道設(shè)置于主桁下弦桿下方。上滑道根據(jù)預(yù)拱度要求，通過調(diào)節(jié)硬扎木高度，達(dá)到設(shè)置要求，上滑道底面處于同一標(biāo)高上(下滑道呈水平狀)。

2．4 支架、滑道檢算

鋼桁梁安裝采用有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算，分為269個(gè)節(jié)點(diǎn)，713個(gè)單元。通過分步安裝計(jì)算來完成鋼桁梁拖拉計(jì)算。

在鋼桁梁拖拉過程中，由于所處位置及懸臂長(zhǎng)度不同，滑道梁的受力是變化的，其中滑道梁A(HD4支墩）所受外力最大。

鋼桁梁在上HD4滑道梁時(shí)，滑道梁所受最大外力為Fb=618.26 t，支架HD4所受最大軸力為N=618.26 t?？v向按7 m長(zhǎng)平均分布，則q=6182.6/7=883.2 kN/m。

支架及滑道驗(yàn)算主要計(jì)算其強(qiáng)度及穩(wěn)定性，其中以穩(wěn)定性為控制條件。

（1）滑道檢算

①荷載組合

自重+豎向力，荷載組合為標(biāo)準(zhǔn)組合。

②計(jì)算模型（見圖5）和計(jì)算結(jié)果

圖5 計(jì)算模型

根據(jù)計(jì)算結(jié)果：

滑道梁及橫梁的最大內(nèi)應(yīng)力：σmax=114.6 MPa＜[σ]=182MPa

分配橫梁最大撓度：fmax=2.1 mm＜l/500=2 000/500=4.0 mm

滑道梁最大撓度：fmax=2.9 mm＜l/500=2 500/500=5.0 mm

（2）支架穩(wěn)定性簡(jiǎn)算

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，單根滑道支墩承受的最大豎向力：Nmax=1636.3 kN，構(gòu)件中間1/3段最大彎矩為M=87.6 kN·m

根據(jù)《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.2條：

失穩(wěn)平面與彎矩作用平面一致，φ2=1.0

滿足穩(wěn)定性要求！

3 鋼梁整體拖拉就位

鋼桁梁整體拖拉流程：施工準(zhǔn)備→拼裝鋼梁設(shè)置拖拉滑道→拼裝、拖拉鋼梁→鋼梁拖拉到位、拆除滑道→校正梁位、安裝支座→落梁。

鋼桁梁共計(jì)8個(gè)節(jié)間，采用4+1+1+2節(jié)間拼裝。

鋼桁梁上跨既有線部分利用封鎖點(diǎn)分9次拖拉到位，最長(zhǎng)一次拖拉24 m。采用2臺(tái)200 t連續(xù)千斤頂，拖拉鋼絞線的方式使鋼桁梁向前移動(dòng)，鋼絞線連接到后橫梁上，后錨梁連接到鋼桁梁尾部。200 t連續(xù)千斤頂安裝在滑道梁C上，通過反力坐，實(shí)現(xiàn)拖拉過程。鋼梁橫向糾偏采用單側(cè)千斤頂進(jìn)行糾偏。

拉錨器設(shè)置在后橫梁上。采用錨具錨固鋼絞線束，鋼絞線束一端同拖拉千斤頂連接，另一端固定在后橫梁上，拖拉裝置安裝好后，對(duì)鋼絞線逐根進(jìn)行預(yù)緊，以保證拖拉過程中鋼絞線受力均勻。

為防止鋼梁在拖拉過程中出現(xiàn)過大的偏斜，在滑道外側(cè)安裝導(dǎo)向裝置，限制鋼梁的橫向移動(dòng)。導(dǎo)向和糾偏工作均在鋼梁滑行過程中進(jìn)行。通過橫向限位裝置，使鋼梁按照直線向前滑移。

本方案中支架B、C及滑道梁施工屬于C類臨近營(yíng)業(yè)線施工；支架A及滑道梁施工，鋼桁梁拖拉施工、鋼桁梁支座安裝后落梁施工屬于B類臨近營(yíng)業(yè)線施工，拖拉時(shí)間按12 m/h計(jì)(考慮拖拉過程中停隔時(shí)間)具體施工步驟如下：

第一步：支架、滑道梁安裝；第二步：鋼桁梁在滑道梁上拼裝；第三步：拖拉；第四步：落梁。

4 結(jié)束語(yǔ)

既有鐵路上方鋼桁梁架設(shè)采用本施工方法，不需要設(shè)置前導(dǎo)梁，只是在中間臨時(shí)支架采取加固措施，加快了鋼桁梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝、拖拉施工進(jìn)度，節(jié)約了467 t導(dǎo)梁鋼材，施工進(jìn)度、效益雙豐收。