上跨高速鐵路扇形小箱梁架設(shè)施工技術(shù)探討

賈光龍

摘 要：預(yù)制小箱梁采用架橋機(jī)架設(shè)在上跨鐵路工程中較為常見，但多為等寬的規(guī)則橋面，程扇形的異型橋面較為少見[1]，在架設(shè)過程中需要便捷地調(diào)整以適應(yīng)多角度的梁體架設(shè)。同時(shí)因上跨鐵路要求較為特殊，橋面多寬于普通橋梁，導(dǎo)致架橋機(jī)在實(shí)際架設(shè)過程中常遇到支撐點(diǎn)不理想的情況，需根據(jù)情況另增設(shè)臨時(shí)支撐[2]。以江平西路二期工程上跨寧啟鐵路預(yù)制梁架設(shè)為例，采用JQGS280/55型公路架橋機(jī)，利用前后天車的錯(cuò)位以及架橋機(jī)自身的可扭轉(zhuǎn)特性，可實(shí)現(xiàn)多角度、大角度的梁體架設(shè);在蓋梁上增設(shè)不同類型的臨時(shí)支撐，有效增加架橋機(jī)的支撐點(diǎn)，滿足架橋機(jī)橫移要求，詳細(xì)探討了克服扇形橋面、支撐點(diǎn)不理想工況下的預(yù)制小箱梁架設(shè)方法，可為類似工程的施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：上跨鐵路;小箱梁架設(shè);扇形;支撐

1 工程概況

揚(yáng)州市江平西路二期工程為市政高架上跨寧啟鐵路，全線以混凝土現(xiàn)澆箱梁為主，互通立交處局部為鋼箱梁，上跨寧啟鐵路段為預(yù)制小箱梁。

主線高架上跨寧啟鐵路設(shè)計(jì)為兩跨預(yù)制小箱梁，鐵路跨14片，鄰跨13片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支、橋面連續(xù)。小箱梁結(jié)構(gòu)尺寸為：跨度40 m，梁高2.35 m，頂寬2.75 m/2.5 m（邊梁/中梁），底寬1.4 m，最大梁重213 t。同時(shí)上跨鐵路段為主線和匝道分流處，橋?qū)挒闈u變段，為適應(yīng)道路弧線線型，橋梁主體結(jié)構(gòu)采用扇形布置，預(yù)制梁與道路中線夾角由-0.84°漸變至7.46°，橋?qū)捰?7.8 m變寬至46.0 m，通過加寬梁與梁之間的濕接縫寬度實(shí)現(xiàn)橋?qū)捵兓蛎孳嚨酪揽炕炷练雷沧o(hù)欄程弧形布置?；炷练雷沧o(hù)欄外側(cè)設(shè)計(jì)有檢修通道用于鐵路橋梁的日常維護(hù)，最外側(cè)為鋼護(hù)欄。預(yù)制小箱梁平面布置見圖1。

圖1 預(yù)制小箱梁平面布置圖

預(yù)制梁大樁號(hào)側(cè)順接整幅現(xiàn)澆箱梁，現(xiàn)澆梁橋?qū)?2.5 m，比預(yù)制梁橋面窄5.3 m;小樁號(hào)側(cè)順接兩幅鋼箱梁，主線鋼箱梁橋?qū)?9.1 m、匝道鋼箱梁橋?qū)?6.1 m，夾縫0.8 m，與預(yù)制梁46 m等寬，但雙幅橋中間有夾縫。

2 架梁工藝選擇

主線高架預(yù)制梁兩跨共27片預(yù)制小箱梁架設(shè)采用JQGS280/55型公路架橋機(jī)[3-5]，由臨時(shí)支腿、前支腿、中支腿、尾支腿、主梁、天車、橫移軌道等主要系統(tǒng)組成。架橋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)詳見表1。

架橋機(jī)在大樁號(hào)側(cè)現(xiàn)澆梁橋面上拼裝完成，檢測(cè)合格后過孔準(zhǔn)備架梁。小箱梁從橋臺(tái)上橋，采用運(yùn)梁炮車運(yùn)輸喂梁。

2.1 架梁順序及原則

（1）先架鄰跨，后架鐵路跨;

（2）每跨先架中梁，然后左右對(duì)稱依次架設(shè);

（3）先架邊梁，后架次邊梁。

2.2 架梁重難點(diǎn)

（1）小箱梁程扇形布置，隨著從中梁向兩側(cè)架設(shè)，需調(diào)整架橋機(jī)角度;

（2）邊梁寬于后方的現(xiàn)澆箱梁，架橋機(jī)無法橫移到邊，必須設(shè)置臨時(shí)支撐方可完成邊梁架設(shè);

（3）前方鋼箱梁分為兩幅橋，中間有夾縫，必須設(shè)置臨時(shí)支撐方可保證架橋機(jī)帶梁橫移。

3 架橋機(jī)布置

架橋機(jī)全長(zhǎng)80 m，鄰跨架設(shè)時(shí)受鐵路貫通線限制，主梁及臨時(shí)支腿前伸5 m，鐵路跨架設(shè)時(shí)主梁及臨時(shí)支腿前伸15 m。

鄰跨架設(shè)時(shí)，架橋機(jī)前支腿落于R40#蓋梁上，中支腿落于后方現(xiàn)澆梁端頭橋面上，蓋梁與橋面高差2.75 m，通過加高前支腿來消除高差[6-7]。

鐵路跨架設(shè)時(shí)，拆除前支腿的加高構(gòu)件，架橋機(jī)前支腿落于前方鋼箱梁橋面上，中支腿落于已架好的鄰跨端頭橋面上。

前支腿和中支腿下各設(shè)有一道橫移軌道，在橋面寬度范圍內(nèi)通長(zhǎng)布設(shè)。橫移軌道為斷面尺寸40 cm×40 cm的矩形鋼箱結(jié)構(gòu)，內(nèi)有加筋構(gòu)造，軌道下方通過抄墊鋼板或澆筑混凝土調(diào)平層來確保軌道的水平，滿足架橋機(jī)架梁時(shí)的橫移[8-10]。

架橋機(jī)過孔完成后前方臨時(shí)支腿懸空，尾支腿在喂梁過程中支撐于橋面，架梁過程中懸空。

3.1 架橋機(jī)正交姿態(tài)

架設(shè)中梁時(shí)，架橋機(jī)采用正交姿態(tài)，架橋機(jī)導(dǎo)梁內(nèi)側(cè)凈寬7.18 m，預(yù)制梁中梁頂寬2.5 m，對(duì)于跨徑40 m的預(yù)制梁，正交姿態(tài)能滿足-6.7°～6.7°交角范圍內(nèi)的預(yù)制梁架設(shè)，即1#～9#梁的架設(shè)可在正交姿態(tài)通過前后天車的錯(cuò)位行走完成架設(shè)。

3.2 架橋機(jī)斜交姿態(tài)

架設(shè)至10#梁時(shí)需進(jìn)行架橋機(jī)的姿態(tài)調(diào)整，前后支腿的元寶梁與上部主梁的連接通過4個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭構(gòu)件連接而成，旋轉(zhuǎn)法蘭上有定位銷，取下定位銷，松動(dòng)主梁下弦桿固定拉桿，懸空臨時(shí)支腿和尾支腿，前支腿向左緩慢移動(dòng)，中支腿向右緩慢移動(dòng)，架橋機(jī)由正交姿態(tài)逐步調(diào)整為斜交姿態(tài)[11]。

為滿足邊梁架設(shè)，本工程將架橋機(jī)旋轉(zhuǎn)至斜交8°，此時(shí)，喂梁炮車需順架橋機(jī)方向斜向喂梁。

4 臨時(shí)支撐布置

在四片邊梁及鐵路跨9#、10#梁架設(shè)時(shí)，受支撐點(diǎn)影響，前后既有橋面無法滿足架橋機(jī)支腿受力要求，需在蓋梁上加設(shè)臨時(shí)支撐?？紤]現(xiàn)澆梁與鋼箱梁的材料特性，現(xiàn)澆梁處通過增加混凝土墻式支撐，既加寬橋面，又在翼緣板下形成支撐，減小翼緣板懸臂的受力變形;鋼箱梁處通過在翼緣板處開孔，采用鋼管支撐穿過橋面直接支撐于橫移軌道上，使翼緣板不參與受力。

4.1 混凝土臨時(shí)支撐

鄰跨架設(shè)時(shí)，架橋機(jī)中支腿位于后方的現(xiàn)澆梁橋面上，由于現(xiàn)澆梁橋面寬度略窄，邊梁架設(shè)時(shí)中支腿受力點(diǎn)已超出現(xiàn)澆梁橋面，因此考慮在蓋梁上加設(shè)混凝土臨時(shí)支撐，高度與現(xiàn)澆梁橋面齊平，橫橋向支撐寬度向翼緣板內(nèi)延伸，減小翼緣板懸臂受力，支撐墻厚度80 cm，滿足穩(wěn)定性及受力要求，采用C30微膨脹混凝土，減小翼緣板下方混凝土收縮導(dǎo)致的脫空現(xiàn)象。

經(jīng)計(jì)算，架橋機(jī)最大的支腿反力為163 t，通過斷面尺寸為40 cm×40 cm的鋼制橫移軌道傳遞至混凝土支墩，簡(jiǎn)化受力計(jì)算，使混凝土支墩的受力面縮至40 cm×40 cm范圍內(nèi)，抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算：

，滿足要求[12]。

4.2 鋼臨時(shí)支撐

鐵路跨架設(shè)時(shí)，架橋機(jī)前支腿位于前方的鋼箱梁橋面上，由于前方鋼箱梁分為主線和匝道兩幅橋，翼緣板寬度2.6 m，且兩幅橋之間有0.8 m寬縫隙，因此考慮在兩個(gè)翼緣板以及縫隙處共增加3根鋼臨時(shí)支撐，采用φ609×12 mm鋼管，高度2.8 m，從蓋梁頂撐至橫移軌道底，在兩個(gè)翼緣板中開孔，開孔尺寸65 cm×65 cm，使鋼管從中穿過（后期鋼管拆除后孔洞恢復(fù)），確保翼緣板不參與受力。

經(jīng)計(jì)算，架橋機(jī)最大的支腿反力為163 t，考慮極限受力狀態(tài)，該支腿反力通過橫移軌道傳導(dǎo)至單根鋼管上，鋼管的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算為：

，滿足要求。

穩(wěn)定性驗(yàn)算：

，滿足要求。

式中取值：

鋼管長(zhǎng)細(xì)比：

查=0.992[13]。

5 結(jié)束語

在上跨鐵路的扇型預(yù)制梁架設(shè)中，往往遇到兩側(cè)橋面支撐點(diǎn)不理想，需另增設(shè)臨時(shí)支撐的情況，通過分析結(jié)構(gòu)構(gòu)造，利用既有蓋梁等永久性受力構(gòu)件作為支撐基礎(chǔ)，優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)，以較小代價(jià)既滿足架橋機(jī)受力要求，又減小對(duì)橋梁主體造成不利影響，可供類似工程施工參考借鑒。

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