吳浩 ，蘇永會 ，趙戰(zhàn) ，鄭和暉 ，2，郭萬中 ，王敏 ，2

（1.中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430040；2.長大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點實驗室，湖北 武漢 430040）

0 引言

我國目前的快速鐵路橋梁中，簡支箱梁跨度大部分為24 m、32 m，而在跨越深谷、江河時出于對施工可行性、經(jīng)濟(jì)比選及通航的考慮，大跨度的簡支箱梁多被應(yīng)用于鐵路橋梁中，如跨度為56 m的太中銀鐵路小東川橋、跨度為64 m的溫?？瓦\(yùn)專線白馬河橋。由于受到現(xiàn)有架橋設(shè)備的制約，整跨預(yù)制架設(shè)的施工方法難以實現(xiàn)，在此情況下，出現(xiàn)了新的施工配套技術(shù)——節(jié)段預(yù)制、架橋機(jī)整孔拼裝技術(shù)[1-2]。

該技術(shù)采用預(yù)制構(gòu)件能保證箱梁制作質(zhì)量，混凝土收縮徐變小，能最大程度滿足快速鐵路對長期變形的要求；可集中機(jī)械設(shè)備，提高現(xiàn)代化橋梁建設(shè)水平；能采用流水化施工，箱梁預(yù)制安裝可分開進(jìn)行，互不干擾，縮短了工期；有利于橋位環(huán)保，減小對橋下既有交通的影響。

1 工程概況

西安至寶雞客運(yùn)專線常興渭河特大橋DK581+721.40～DK582+663.89范圍內(nèi)布置19跨48 m簡支梁。箱梁截面為單箱單室形式，梁高4.6 m，梁頂寬12.0 m，梁底寬為5.5 m。單跨梁體共分成21段，預(yù)制梁段間均有濕接縫，其中預(yù)制梁11段，分為2.7 m、4.0 m、4.3 m三類；濕接縫10段，每段長度為0.6 m。預(yù)制梁段最大吊重140.4 t（墩頂段），圖1為梁體結(jié)構(gòu)形式。

梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，錨固體系為OVM系列，箱梁底板布置8束12-φs15.2，腹板布置24束15-φs15.2，張拉控制應(yīng)力均為1246 MPa，采取單端張拉。

梁體混凝土等級為C50，為盡量減少收縮徐變對變形的影響，規(guī)定梁段預(yù)制完成存梁45 d后方可進(jìn)行組拼。

圖1 簡支箱梁結(jié)構(gòu)形式（單位：cm）

2 架橋機(jī)節(jié)段拼裝施工關(guān)鍵技術(shù)

該橋上部結(jié)構(gòu)用架橋機(jī)施工，通過運(yùn)梁小車將預(yù)制梁段運(yùn)至架橋機(jī)，待全部梁段就位后，在架橋機(jī)上整孔組拼，現(xiàn)澆濕接縫，張拉預(yù)應(yīng)力后梁段就位脫離支架，將支架移到下一孔，重復(fù)梁段安裝工作，施工關(guān)鍵技術(shù)如下所述。

2.1 節(jié)段預(yù)制

箱梁節(jié)段預(yù)制共投入5套底模板、5套外模和5套內(nèi)模系統(tǒng)進(jìn)行施工，模板全部為鋼模。節(jié)段鋼筋采取先綁扎成型，再整體吊裝入模的施工工藝，混凝土的澆筑順序為：底板→腹板、橫隔梁→頂板。單個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段生產(chǎn)周期為79 h。工藝流程見圖2。

圖2 箱梁預(yù)制工藝流程

2.2 節(jié)段拼裝架橋機(jī)

2.2.1 架橋機(jī)主要結(jié)構(gòu)

TPZ48節(jié)段拼裝架橋機(jī)主要由墩旁支架、支承臺車、主框架、扁擔(dān)梁及撐桿、前導(dǎo)梁及橫聯(lián)、后補(bǔ)梁、前支腿、起重天車、天車吊具及輔件、模板工作車、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、運(yùn)梁平車系統(tǒng)等組成。TPZ48/2000移動支架架橋機(jī)最大架設(shè)跨度48 m，最大承載2000 t。圖3為TPZ48/2000架橋機(jī)組成。

圖3 TPZ48/2000架橋機(jī)組成

2.2.2 架橋機(jī)組拼

架橋機(jī)組拼的主要過程：在首跨跨中搭設(shè)臨時支墩；安裝墩旁支架（現(xiàn)場應(yīng)采取多根精軋螺紋鋼筋對拉的措施以確保支架豎向承載能力）；吊車起吊主框架及起重天車；分節(jié)段安裝導(dǎo)梁及橫梁；安裝液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)；吊裝扁擔(dān)梁及模板工作車；進(jìn)行架橋機(jī)荷載試驗。

2.2.3 架橋機(jī)過孔

過孔前首先檢查將要達(dá)到的墩旁支架的承載性能，然后啟動后支腿兩臺液壓千斤頂開始架橋機(jī)頂推，待到架橋機(jī)主梁尾部前移完畢后，啟動中支腿千斤頂繼續(xù)頂推，直至前后支腿倒換完畢，架橋機(jī)到位。

2.3 箱梁節(jié)段安裝

架橋機(jī)安裝就位后，運(yùn)梁平車尾部喂梁，起重天車走行到后補(bǔ)梁上，將所有11個節(jié)段從前到后逐段支撐于主框架中間的扁擔(dān)梁上，扁擔(dān)梁與梁底面間設(shè)可調(diào)撐桿，用于梁段標(biāo)高定位。在完成梁段精確定位后，綁扎濕接縫鋼筋，安裝濕接縫內(nèi)模和外模，然后進(jìn)行濕接縫混凝土施工，待養(yǎng)護(hù)完畢，張拉預(yù)應(yīng)力并逐步拆除撐桿，至此梁段施工完成。詳細(xì)的施工步驟如下：

1）支座安裝及墩頂塊定位：預(yù)先在墩頂節(jié)段梁底預(yù)埋鋼板，并在地腳螺栓孔中填入細(xì)石混凝土；在墩頂節(jié)段下落過程中安裝好支座地腳螺栓，然后待節(jié)段定位后進(jìn)行支座灌漿。墩頂節(jié)段定位應(yīng)首先調(diào)節(jié)梁段橫向端的設(shè)計里程，到位后再調(diào)節(jié)高程，最后調(diào)節(jié)軸線。

2）梁段組拼與定位：先將梁段按順序編號布置在架橋機(jī)腹內(nèi)，支撐于扁擔(dān)梁上，后進(jìn)行精確定位。

3）濕接縫澆注：從縫口兩側(cè)箱梁的翼緣板處起吊濕接縫外模板系統(tǒng)，綁扎濕接縫鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力波紋管并用防水膠帶纏繞嚴(yán)密；安裝內(nèi)模系統(tǒng)并利用其夾具將內(nèi)外模與兩端的箱梁固定；澆筑濕接縫混凝土，振搗密實。

4）預(yù)應(yīng)力張拉及梁體脫架：當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計張拉強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力束，并逐步拆除撐桿，完成梁體脫架，待到架橋機(jī)過跨后完成孔道灌漿。見圖4。

圖4 撐桿拆除與梁體脫架

3 梁段架設(shè)施工控制

由于梁段間采用濕接縫，在預(yù)制過程中均采用獨立的模板系統(tǒng)進(jìn)行小節(jié)段制作，無需通過相互匹配，因而該工藝施工控制重點在于現(xiàn)場的架設(shè)控制。梁段架設(shè)控制主要是支座的安裝、節(jié)段梁定位、濕接縫施工、預(yù)應(yīng)力張拉及梁體脫架。

3.1 節(jié)段定位

節(jié)段初步就位主要是由天車縱向移動來實現(xiàn)節(jié)段縱向放置位置；節(jié)段縱向、橫向的精確定位是通過調(diào)整吊掛裝置上的縱向、橫向調(diào)整裝置來實現(xiàn)的，豎向標(biāo)高和橫、縱坡的精確定位是通過千斤頂調(diào)節(jié)扁擔(dān)梁上方撐桿長度來實現(xiàn)的。節(jié)段調(diào)位是一個反復(fù)循環(huán)調(diào)整過程，故在施工中按縱向調(diào)整—橫向調(diào)整—豎向調(diào)整的次序反復(fù)循環(huán)調(diào)整，直到滿足線形要求。

3.2 預(yù)拱度設(shè)置及調(diào)整

節(jié)段梁安裝順序由兩側(cè)向跨中左右對稱進(jìn)行，整孔節(jié)段梁就位后進(jìn)行線形精確調(diào)整。梁段平面位置和轉(zhuǎn)角以運(yùn)梁天車微起調(diào)整，高程則由每塊梁底扁擔(dān)梁上方的4臺50 t千斤頂進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)施工工藝流程，梁體標(biāo)高線形應(yīng)計入現(xiàn)澆濕接縫混凝土?xí)r架橋機(jī)變形的預(yù)拱度、梁體預(yù)應(yīng)力上拱度和收縮徐變拱度。由全橋結(jié)構(gòu)分析可知跨中梁體及架橋機(jī)的變形量，其中現(xiàn)澆濕接縫混凝土后架橋機(jī)跨中下?lián)蠟?.7 mm、梁體預(yù)應(yīng)力張拉后跨中反拱為18.7 mm、二期恒載及活載下?lián)蠟?1.1 mm、混凝土收縮徐變跨中上拱9.4 mm，如此跨中設(shè)置的預(yù)拱度為3.3 mm，梁段其余位置按二次拋物線設(shè)置預(yù)拱度。

實際線形控制中，在箱梁每個節(jié)段共設(shè)置2個高程測點，橫橋向布置于底板中央，順橋向測點距離梁端面5 cm；根據(jù)標(biāo)高指令以及復(fù)測數(shù)據(jù)調(diào)整節(jié)段梁下方4根撐桿的位置。

3.3 預(yù)應(yīng)力張拉及梁體脫架

梁體脫架完成體系轉(zhuǎn)換是該橋最為關(guān)鍵的工序[3-4]。為保證梁體在過程中應(yīng)力及線形滿足設(shè)計要求，同時兼顧架橋機(jī)受力，需制定詳細(xì)的預(yù)應(yīng)力張拉及撐桿拆除方案。

3.3.1 梁體脫架方案

箱梁在第一階段預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前，除墩頂節(jié)段外，箱梁全部重量支承于扁擔(dān)梁上，每個梁段梁底的四個角上對稱放置4臺絲杠式千斤頂。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束開始張拉后，箱梁上拱，部分自重轉(zhuǎn)為由梁體自身承受，同時扁擔(dān)梁反彈，上托力發(fā)生變化。隨著預(yù)應(yīng)力鋼束逐步張拉，箱梁自我承受能力越來越大，最后箱梁重量由扁擔(dān)梁承受轉(zhuǎn)為箱梁承受。為了防止梁體預(yù)應(yīng)力張拉時架橋機(jī)回彈而造成上翼緣開裂，采用邊張拉預(yù)應(yīng)力邊拆除撐桿的工藝。

針對箱梁預(yù)應(yīng)力布置、張拉順序原則以及實際情況（圖5），確定預(yù)應(yīng)力鋼束分3批張拉。

圖5 梁體預(yù)應(yīng)力鋼束布置

1）張拉第一批鋼束，張拉后能使預(yù)應(yīng)力平衡梁體自重，共計20束，鋼束編號為6N7（底板內(nèi)側(cè)）、2 N1′～2 N3′、2 N5′～2 N6′、2 N1、2 N3，并拆除支撐跨內(nèi)左右兩側(cè)各三箱梁節(jié)段內(nèi)撐桿。

2）張拉第二批鋼束，共8束，鋼束編號為2N7（底板外側(cè)）、2 N2、2 N5～2 N6，拆除中間剩余3個節(jié)段撐桿。

3）完成體系轉(zhuǎn)換，梁體脫架，架橋機(jī)前移過跨，并張拉第三批鋼束，共4束，分別為2N4、2N4′。

3.3.2 梁體脫架的計算分析

建立包括架橋機(jī)在內(nèi)的全過程分析模型，對主要工況進(jìn)行考察，其中可根據(jù)架橋機(jī)預(yù)壓變形數(shù)據(jù)，采用等效剛度的方法模擬架橋機(jī)對梁體作用，同時考慮所有撐桿。根據(jù)上述施工方案進(jìn)行計算分析，主要結(jié)果如表1～表3。

表1 混凝土梁及架橋機(jī)跨中變形mm

表2 撐桿內(nèi)力變化t

表3 梁體應(yīng)力MPa

從表中可以看出：

1）架橋機(jī)在張拉預(yù)應(yīng)力過程中始終對梁體有支撐作用（不考慮架橋機(jī)的分析表明梁體在預(yù)應(yīng)力張拉后上拱22 mm）；梁體脫架后，主梁有3.3 mm的下?lián)?，但隨著第三批預(yù)應(yīng)力的張拉，主梁上拱3.6 mm，線形能達(dá)到設(shè)計要求。

2）從撐桿內(nèi)力變化情況看，第一批撐桿的拆除并未導(dǎo)致剩余撐桿內(nèi)力的突然變化。

3）從梁體應(yīng)力看，整個施工過程中，主梁上下緣都未出現(xiàn)拉應(yīng)力；由于中間剩余撐桿的頂上托作用，導(dǎo)致主梁上緣壓應(yīng)力儲備變??；在完成第三批預(yù)應(yīng)力張拉后，主梁應(yīng)力能滿足設(shè)計要求。

3.4 施工監(jiān)測與現(xiàn)場控制

在施工過程中，需要全程對架橋機(jī)主梁、架橋機(jī)墩旁支架的對拉精軋螺紋鋼筋等進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，同時全程對架橋機(jī)、梁體本身等進(jìn)行線形監(jiān)測，隨時掌握其受力狀況，以為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)跨箱梁節(jié)段安裝控制提供試驗數(shù)據(jù)。隨著預(yù)應(yīng)力張拉工序的開展，也獲得了一些重要數(shù)據(jù)，比如實測孔道摩阻系數(shù)等。

在首跨梁安裝時，參考架橋機(jī)荷載試驗數(shù)據(jù)，給出了箱梁跨中調(diào)低5 mm的標(biāo)高指令，其余位置按二次拋物線變化，表4為首跨梁線形監(jiān)測數(shù)據(jù)。

表4 首跨梁體變形數(shù)據(jù)對比mm

從表中可以看出，在張拉前兩批鋼束（28束）時，理論與實測數(shù)據(jù)基本相同，差異出現(xiàn)在梁體脫架完成后，實際產(chǎn)生的下?lián)狭勘壤碚撚嬎愦?.7 mm。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，重新復(fù)核預(yù)拱度后，在后續(xù)跨給出跨中調(diào)低3 mm的指令。

4 結(jié)語

伴隨著更大跨度簡支梁的應(yīng)用，節(jié)段預(yù)制、架橋機(jī)整孔拼裝技術(shù)由于自身的優(yōu)勢得到快速發(fā)展。結(jié)合西寶客運(yùn)專線常興渭河特大橋的工程實踐，對該工藝有以下幾點認(rèn)識：

1）梁體脫架完成體系轉(zhuǎn)換是該施工工藝最關(guān)鍵的工序，為防止梁體預(yù)應(yīng)力張拉時架橋機(jī)回彈而造成頂板開裂，必須制定詳細(xì)的實施方案。本文通過建立包括架橋機(jī)的全過程分析模型，進(jìn)而評價方案可行性，可為類似大跨度簡支梁架設(shè)作參考。

2）施工過程中，應(yīng)對架橋機(jī)主桁、墩旁支架、梁體進(jìn)行線形應(yīng)力監(jiān)測。一方面可用以預(yù)拱度的設(shè)置，另一方面能隨時掌握其受力狀況，可隨時對出現(xiàn)的不利情況進(jìn)行調(diào)整。

3）該工藝也存在待改進(jìn)的地方，如預(yù)制節(jié)段中預(yù)留的濕接縫鋼筋造成節(jié)段難以定位，現(xiàn)場將預(yù)留鋼筋先扒開，待精確定位完畢后再順直，工作量非常大，等等。因而還需在實踐中對工藝進(jìn)行改善，使之得以大力推廣。

4）濕接縫施工是影響該工藝進(jìn)度的重要因素，實際上還可在鐵路橋梁中嘗試采用箱梁短節(jié)段匹配預(yù)制，膠接縫（或干接縫）拼接的技術(shù)，以真正體現(xiàn)工廠化預(yù)制，裝配化施工的巨大優(yōu)勢。

[1]張世奎，殷愛華，黃厚卿.架橋機(jī)節(jié)段拼裝56 m鐵路雙線箱梁施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2009（6）：54-57.

[2]劉春和.移動支架節(jié)段拼裝架橋機(jī)施工技術(shù)[J].鐵道建筑，2010（4）：19-20.

[3]陶建山.客運(yùn)專線64 m PRC簡支梁節(jié)段預(yù)制3200 t架橋機(jī)整孔架設(shè)施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2007（增 2）：49-53.

[4]涂滿明.64 m跨雙幅混凝土簡支箱梁移動支架整孔架設(shè)施工技術(shù)[J].世界橋梁，2008（增 1）：28-31.