遵義市鳳新快線建設工程第三標段1L跨鋼箱梁拖拉施工控制

祁偉超

(大連理工大學土木建筑設計研究院有限公司 大連市 116024)

1 工程概況

遵義市鳳新快線建設工程第三標段主線高架橋由簡支鋼桁架梁和鋼箱梁組成，橋梁跨徑布置為：50m(1L跨)+80.75m(2L跨)+85(3L-1跨)+80.75m(3L-2跨)+85m(4L跨)+85m(5L跨)+85m(6L跨)+45m(7L跨)+2×40m(8L跨)=681.5m，其中第1L、7L、8L跨橋梁上部結構為鋼箱梁，第2L～6L跨橋梁上部結構為鋼桁架梁。

第1L跨橋梁為簡支鋼箱梁結構形式，橋梁上跨既有川黔鐵路，同時箱涵下穿川黔鐵路，箱涵已施工完成。橋梁與鐵路斜交角為71.65°，橋梁梁底至鐵路軌面高差為10.804m，橋墩承臺距鐵路中心線最小距離為13.62m、橋墩距鐵路中心線最小距離為17.718m。橋梁跨徑為50m、橋梁寬31m、梁高為2.5m，第1L跨鋼箱梁立面和橫斷面如圖1、圖2所示，鋼箱梁采用拖拉法施工。由于此處交叉工程多，相互影響因素多，需要實時監(jiān)測鋼箱梁、橋墩、支架系統(tǒng)、下穿箱涵的受力狀態(tài)，確保鋼箱梁拖拉施工安全性，因此，1L跨鋼箱梁的施工監(jiān)控尤為重要。

2 鋼箱梁拖拉施工方案

鋼箱梁分段運至施工現場后，采用吊車將鋼梁節(jié)段、導梁吊裝到現場搭設的臨時支架上進行拼裝作業(yè)。鋼箱梁安裝、拖拉施工工藝流程：臨時支架搭設→安裝拖拉裝置→鋼箱梁在支架上組拼→安裝拉錨器、錨具和鋼絞線→啟動泵站、調壓拖拉→鋼箱梁分階段拖拉→起落梁，調整到位。

根據鋼箱梁各吊裝節(jié)段在加工方案中分段最大重量和拼裝時最大起重高度，選定使用300t汽車吊機進行吊裝作業(yè)。

本項目的鋼梁拼裝支架系統(tǒng)由鋼管柱、工字鋼、槽鋼、貝雷梁等組成，輔助墩7#、8#支架采用Ф426鋼管柱進行搭設，其他輔助墩、臨時墩均采用Ф273鋼管柱進行搭設。

在拼裝平臺上安裝臨時支墩及滾輪小車、限位裝置，鋼箱梁節(jié)段在平臺上吊裝、拼裝施工后，落梁至滾輪小車上，拖拉千斤頂通過反力架固定在永久橋墩頂部上(13#主墩)，鋼絞線固定在鋼梁尾部拉錨器上。通過連續(xù)穿心千斤頂循環(huán)施力，對鋼箱梁進行連續(xù)拖拉，50m鋼箱梁在各墩頂滾輪小車上逐漸向前滑動。循環(huán)以上工序，直至全聯鋼箱梁拖拉就位。

具備拖拉條件和準備工作完成后，在川黔鐵路線鐵路封鎖點時間段內分六次拖拉跨越川黔鐵路。具體拖拉工況如下：

工況一：鋼箱梁在支架平臺上拼裝，拼裝有效時間45d；

工況二：第一次拖拉，鋼箱梁在支架平臺預拉10m，預拉有效時間30min；

工況三：第二次拖拉，拖拉距離18m，拖拉有效時間90min；

工況四：第三次拖拉，拖拉距離11m，拖拉有效時間90min，拆出11m導梁；

工況五：拖拉距離10m，拖拉有效時間90min，拆除7.7m導梁，將7.7m導梁安裝到鋼箱梁尾部，拆除3.2m導梁；

工況六：拖拉距離6.99m，拖拉有效時間90min。

3 鋼箱梁拖拉施工監(jiān)控

3.1 鋼箱梁拖拉施工監(jiān)控重點

拖拉過程的施工監(jiān)控，將采取理論計算模擬與現場實時數據監(jiān)測相結合的控制方法。根據以往監(jiān)控經驗，以下幾點為本次監(jiān)控的重點：

(1)監(jiān)控拖拉過程兩個千斤頂同步。千斤頂不同步可引起梁在平面扭轉與傾斜，導致支架受力不均勻，錨具受彎，鋼絞線斷裂等安全隱患。

(2)監(jiān)控拖拉過程中鋼箱梁縱向軸線是否偏位。

(3)監(jiān)測導梁變形，防止出現異常狀態(tài)，造成導梁與支架碰撞引起橋梁整體振動。

(4)監(jiān)測拖拉過程中鋼箱梁的豎向撓度及應力值。

(5)監(jiān)測13#永久橋墩墩頂水平位移與傾斜，橋墩水平位移監(jiān)測采取分級預警機制，確保橋墩處于彈性變形范圍，防止其混凝土開裂。

(6)監(jiān)測支架水平位移及應力變化狀態(tài)，支架水平位移監(jiān)測采取分級預警機制，確保整個支撐系統(tǒng)安全，防止出現個別桿件局部失穩(wěn)造成整體垮塌。

3.2 鋼箱梁拖拉施工監(jiān)控控制內容

(1)臨時墩的受力安全

鋼箱梁拖拉過程中，臨時墩受到摩阻力及豎向力的作用，墩底布設振弦式應變計監(jiān)測應力，墩頂布設傾斜儀器監(jiān)測轉角，設置分級預警，通過無線數據傳輸設備，能夠實時監(jiān)控臨時墩的受力安全。

(2)13#永久墩受力安全

13#橋墩為永久結構，鋼箱梁拖拉過程中，其墩頂處為千斤頂作用點，在整個過程將承受水平力。通過墩頂布設傾斜儀器監(jiān)測轉角，設置分級預警，確保橋墩受力安全。

(3)鋼箱梁的受力安全

鋼箱梁在拖動過程中，由于其支承位置的不斷變化，控制截面的位置及內力狀態(tài)均發(fā)生變化，根據拖拉過程主梁內力計算結果，選取若干控制斷面進行應力監(jiān)測。

(4)鋼箱梁軸線的監(jiān)測

通過全站儀測出拖拉過程中的偏差，將鋼箱梁首尾中線偏差控制在容許范圍內，如發(fā)現偏差過大，則應進行糾偏，以保證拖拉過程的順利進行。

(5)框構橋與鐵路沿線沉降監(jiān)測。

框構橋監(jiān)測范圍為各拼裝支架輔助墩作用范圍，選取各工況下受力最大支架附近以及框構橋橫向跨中位置，布設水準觀測點，分別在各拖拉前后進行標高測量。鐵路沿線監(jiān)測范圍為鐵路線路框構橋范圍及兩側各延伸20m。布設水準觀測點，分別在各拖拉前后進行標高測量。

(6)落梁的控制

鋼箱梁拖拉就位后，應進行落梁作業(yè)，將梁段的線形調到設計值。

鋼箱梁拖拉施工監(jiān)測設備及監(jiān)測測點布置如圖5和圖6所示。

(7)預警值

通過MIDAS/Civi建立1L跨鋼箱梁拖拉施工上部模型、臨時墩模型，分析得到拖拉施工全過程受力狀態(tài)，得到施工監(jiān)控預警值如表1～表3所示。

表1 13#永久橋墩分級預警值

表2 Φ273×12臨時墩分級預警

表3 Φ406×8臨時墩分級預警

13#永久橋墩采用五級預警，臨時墩采用三級預警，永久橋墩及臨時墩采用傾斜儀及應變計監(jiān)測傾角及墩底應力，在鋼箱梁拖拉施工過程中，當采集數據接近預警值，要密切關注結構關鍵部位受力情況，如發(fā)現問題應立即停止拖拉施工，查明原因后再施工。若采集數據接近最后一級時，應立即停止拖拉施工，檢查結構，排出問題，確保鋼箱梁拖拉施工過程安全。

3.3 鋼箱梁拖拉施工監(jiān)測

(1)鋼箱梁試拖拉施工監(jiān)測

試拖拉于8月30日5:54開始，7:30結束，共計96min；計劃拖拉距離7m，實際拖拉距離8.2m,平均有效拖拉速度0.25～0.4m/min，過程順利。

從實測數據來看，鋼箱梁與滾動小車平均摩擦系數為0.058，整個過程13#墩墩頂水平變形最大9.8mm，支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大2.5mm，支架鋼管應力最大變化1.69MPa，均小于預警值；鋼箱梁拖拉過程軸線偏位最大2.5cm，仍在允許范圍內。本次拖拉施工過程可控，實測結果符合預期，鋼箱梁結構、支架系統(tǒng)與拖拉系統(tǒng)滿足相關要求。

(2)鋼箱梁第一次正式拖拉施工監(jiān)測

第一次正式拖拉于9月13日6:08開始，7:38結束，共計90min；計劃拖拉距離31m，實際拖拉距離25.0m，平均有效拖拉速度0.28m/min，全程順利。

從實測數據來看，鋼箱梁拖拉噸位60t，鋼箱梁與滾動小車平均摩擦系數為0.07，整個過程13#墩墩頂水平變形最大5.8mm，支架鋼管應力最大變化3.32MPa，均小于預警值；支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大7.2mm，鋼箱梁前進瞬間和鋼箱梁離開小車瞬間、限位裝置卡住時有超過預警值，但支架系統(tǒng)整體剛度滿足規(guī)范要求，其他主要控制測點正常，所以未停止拖拉，其他時段墩頂位移正常；鋼箱梁拖拉過程軸線最終偏位2.3cm，仍在允許范圍內。

(3)鋼箱梁第二次正式拖拉施工監(jiān)測

第二次正式拖拉于9月14日6:24開始，7:34結束，共計70min；計劃拖拉距離11.3m，實際拖拉距離11.3m，平均有效拖拉速度0.16m/min。

從實測數據來看，鋼箱梁拖拉噸位60t，鋼箱梁與滾動小車平均摩擦系數為0.07，整個過程13#墩墩頂水平變形最大7.7mm，支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大4.8mm，支架鋼管應力最大變化2.83MPa，均小于預警值；鋼箱梁拖拉過程軸線最終偏位9.5cm。

(4)鋼箱梁第三次正式拖拉施工監(jiān)測

第三次正式拖拉于9月27日7:26開始，7:56結束，共計30min；拖拉距離7.0m，平均有效拖拉速度0.23m/min，全程順利。

從實測數據來看，鋼箱梁拖拉噸位60t，鋼箱梁與滾動小車平均摩擦系數為0.07，整個過程13#墩墩頂水平變形最大4.83mm，支架鋼管應力最大變化2.65MPa，均小于預警值；支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大4.71mm，其他時段墩頂位移正常；鋼箱梁拖拉過程軸線最終偏位12.3cm。

(5)鋼箱梁第四次正式拖拉施工監(jiān)測

第四次正式拖拉于9月28日6:42開始，7:45結束，共計63min；拖拉距離4.7m，平均有效拖拉速度0.07m/min，全程順利。

從實測數據來看，鋼箱梁拖拉噸位60t，鋼箱梁與滾動小車平均摩擦系數為0.07，整個過程13#墩墩頂水平變形最大3.5mm，支架鋼管應力最大變化3.05MPa，均小于預警值；支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大3.4mm，其他時段墩頂位移正常；鋼箱梁拖拉過程軸線最終偏位13.2cm。

整個過程自動化監(jiān)測數據采集、傳遞、傳輸正常，反饋信息可靠。通過對監(jiān)測數據的分析可以判定，整個結構狀態(tài)運行良好，符合設計要求。

4 結論

遵義市鳳新快線建設工程第三標段1L跨鋼箱梁上跨川黔鐵路，采用拖拉施工方法施工。對本工程全過程進行了施工監(jiān)控，通過實時監(jiān)測數據，并與理論預警值對比，確保了1L跨鋼箱梁拖拉施工安全。