重載鐵路128m下承式簡支鋼桁梁橋施工技術(shù)研究

楚躍彬

摘要：以我國蒙華重載鐵路128m下承式簡支鋼桁梁為工程背景，介紹了拼裝架設(shè)方法在大跨度跨線簡支鋼桁梁橋中的應(yīng)用。鋼桁梁拼裝架設(shè)法主要包含廠區(qū)預(yù)拼裝、支架設(shè)置、桿件的現(xiàn)場吊裝及拼裝等關(guān)鍵工序。施工過程中既要保證拼裝質(zhì)量，還要不妨礙橋下交通，該橋通過預(yù)拼裝消除初始缺陷、調(diào)整桿件拼接順序、優(yōu)化高強(qiáng)螺栓安裝工藝，保障了架設(shè)過程中鋼桁梁及橋下既有線路安全性。對同類型重載鐵路簡支鋼桁梁橋的施工具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：重載鐵路，鋼桁梁橋，施工技術(shù)，拼裝架設(shè)法

中圖分類號：U446

0 引言

近年來，隨著鋼鐵去產(chǎn)能進(jìn)程的不斷推進(jìn)和深化，鋼橋得到了迅猛發(fā)展。另外，裝配式結(jié)構(gòu)及快速化施工在橋梁工程中的應(yīng)用也逐漸廣泛。鋼桁梁橋正是具備了易于裝配施工的優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于我國的鐵路橋梁[1]，尤其是重載鐵路[2， 3]和公鐵兩用橋梁[4]。在我國早期橋梁建設(shè)中，鋼桁梁橋的應(yīng)用以中、小跨徑為主。隨著我國橋梁建設(shè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋼桁梁橋也逐步由中小跨徑向大跨徑的方向發(fā)展。大跨度鋼桁梁橋施工方法的選擇的原則是既要保證施工安全，也要有效率和經(jīng)濟(jì)保障[5]。

本文以我國蒙華重載鐵路跨京廣鐵路特大橋主橋128m下承式簡支鋼桁梁為工程背景，考慮施工安全和經(jīng)濟(jì)性，選用了預(yù)先廠區(qū)預(yù)拼、再進(jìn)行原位拼裝的架設(shè)方法，工程實踐表明該方法適用于跨既有線鐵路鋼桁梁的施工。

1 工程概況

該下承式簡支鋼桁梁跨徑128m，橋梁全長129.5m，主桁采用無豎桿整體節(jié)點平行弦三角桁架，桁高16m，節(jié)間長16m，主桁中心距12.4m，寬跨比大約為1/10。由于是重載鐵路，橋面鋪設(shè)有砟軌道。主桁采用Q345qE鋼材，M30高強(qiáng)螺栓為10.9S級35VB，總體布置如圖1所示。

（1）主桁桿件

主桁上、下弦桿為箱形截面，尺寸為1000mm×1600mm（內(nèi)寬×內(nèi)高）。采用整體式主桁節(jié)點，預(yù)先在工廠將桿件和節(jié)點板焊接，在節(jié)點外拼接。無豎桿，斜腹桿采用箱形和H形兩種截面形式。端腹桿內(nèi)寬902mm，四面與節(jié)點板及節(jié)點內(nèi)側(cè)加勁板對接，其余腹桿外寬900mm，插入節(jié)點板之間進(jìn)行栓接。主桁縱向立面布置及主要尺寸如圖2所示。

（2）聯(lián)結(jié)系

上平縱聯(lián)由交叉式腹桿和橫撐組成。端橫撐采用箱形截面，尺寸為450mm×500mm（高×寬），較大的扭轉(zhuǎn)剛度有利于承受橋門架偏心荷載。其余橫撐采用尺寸為450mm×420mm（高×寬）的H形截面，交叉腹桿采用的H形截面尺寸為450mm×400mm（高×寬）。上平縱聯(lián)布置及主要尺寸如圖3所示。

為增強(qiáng)鋼桁梁的橫向剛度，在腹桿平面內(nèi)設(shè)置橫向連接系，其中包括橫聯(lián)和橋門架。橫向連接系采用H形截面，尺寸為450mm×400mm（高×寬），桿件組成雙交叉體系，如圖4所示。

2 施工技術(shù)

要根據(jù)現(xiàn)場施工條件，因地制宜選擇經(jīng)濟(jì)合理施工方法。已建成橋梁中，簡支鋼桁梁常用的施工方法包含拖拉法[6]、頂推法[7]、懸臂架設(shè)法[8]、平轉(zhuǎn)架設(shè)法[9]和橫移架設(shè)法[10]等。本文中鋼桁梁橋為跨線鐵路橋梁，采用拼裝架設(shè)的施工方法，施工過程既要考慮鋼桁梁的施工安全性、效率和經(jīng)濟(jì)性，也要保證橋下交通的運行安全。

（1）支架設(shè)置

本文選取的簡支鋼桁梁要跨越公路，施工過程中須確保公路的安全通行，因此不能采用滿堂支架形式。該橋采用了先設(shè)置鋼管立柱，在其上設(shè)置貝雷梁支架，由此可以預(yù)留出雙向各2×4m的行車道。該橋采用龍門吊進(jìn)行吊裝，因此需要在貝雷梁上安裝龍門走行軌道及吊鉤。貝雷梁對應(yīng)鋼桁梁的節(jié)點處安裝支承，鋼管柱頂處的貝雷梁增加臨時豎桿。

（2）鋼桁梁拼裝

桿件拼裝過程中，用沖釘與高強(qiáng)螺栓配合使用。為保障施工安全，主桁有50%沖釘和35%高強(qiáng)度螺栓安裝完成，其他桿件有30%沖釘和高強(qiáng)度螺栓完成后才可放松吊鉤。尺寸方面，板束厚度需小于沖釘圓柱部分長度，為保證沖釘良好的受力性能，需要及時檢查以便更換不符合要求的沖釘。高強(qiáng)螺栓采用扭矩法兩次擰緊過程，分別是初擰和終擰。高強(qiáng)螺栓擰緊后，再將沖釘分批換成高強(qiáng)度螺栓兩次擰緊。高強(qiáng)螺栓替換沖釘時，單次拆除的沖釘要小于總數(shù)的20%。為降低相互間的影響，螺栓從中心向四周擰緊并做標(biāo)記。

（3）吊裝作業(yè)

該鋼桁梁中最重的單根桿件為49t的上弦桿，選用額定起重量為60t龍門吊，使用安全系數(shù)1.2。該項目中設(shè)計了專用吊耳進(jìn)行桿件轉(zhuǎn)場及場內(nèi)起吊。專用吊耳設(shè)有栓孔，通過4個高強(qiáng)工具螺栓與吊裝桿件進(jìn)行連接，再通過卸扣與鋼絲繩連接，專用吊耳如圖5所示。

吊裝過程中，所有弦桿采用4點水平起吊，以下弦桿為例，吊裝示意如圖6所示，其它桿件均采用2點起吊，以豎桿為例，吊裝示意如圖7所示。

腹桿采用鋼絲繩2點起吊，為防止滑落，在吊點位置增加卡箍裝置。為了易于安裝對位以及進(jìn)行微調(diào)，腹桿的吊裝角度略大于成橋后的設(shè)計角度，腹桿吊裝如圖8所示。

（4）拼裝順序及預(yù)拱度設(shè)置

鋼桁梁吊裝拼接分節(jié)間進(jìn)行，每個節(jié)間的拼裝順序依次為：下弦桿→橋面板→腹桿→上弦桿→橫聯(lián)→上平縱聯(lián)。

鋼桁梁在拼裝施工過程中需要進(jìn)行線形和應(yīng)力的控制，以保證拼接的精度及線形準(zhǔn)確性。此外，要設(shè)置通過合理的方式設(shè)置預(yù)拱度。該橋采用了通過對上、下弦桿拼接縫差值的控制設(shè)置預(yù)拱度。為保證拼裝精度及線形，該橋中還采用了鋼墊板進(jìn)行標(biāo)高的微調(diào)。處理墊板時，要保證其與鋼梁接觸位置無空隙，防止后續(xù)拼裝對已完成拼裝件的標(biāo)高影響。拼裝過程中，要對已拼裝完成的鋼桁梁標(biāo)高和偏位進(jìn)行實時測量，根據(jù)測量結(jié)果實時微調(diào)，從而達(dá)到線形控制的目標(biāo)。利用墩身千斤頂頂起鋼梁，調(diào)整墊鋼板厚度，達(dá)到調(diào)整標(biāo)高的目的。各節(jié)點預(yù)拱度見表1，施工完成的成橋如圖9所示。

3結(jié)論

以蒙華重載鐵路128m下承式簡支鋼桁梁橋為工程背景，介紹了拼裝架設(shè)方法在大跨度跨線簡支鋼桁梁橋中的應(yīng)用。針對施工過程中的支架架設(shè)、鋼桁梁拼裝、吊裝作業(yè)、預(yù)拱度設(shè)置等關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)?？紤]到跨越公路，采用了鋼管立柱和貝雷架的組合支架方式。吊裝過程中針對弦桿、豎桿、斜腹桿的受力特點及空間位置，采用了不同的吊裝方式。采用了上下弦桿拼接接縫差值的方式進(jìn)行預(yù)拱度設(shè)置，并采用墊板厚度進(jìn)行微調(diào)，保證了線形精度。鋼桁梁拼裝完成后，其預(yù)拱度、標(biāo)高和平面位置均控制在規(guī)范范圍內(nèi)。表明該方法既能提高施工效率，又可以保證施工安全。

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