曾智榮 江 湧

（中鐵大橋局武漢橋梁特種技術(shù)有限公司 武漢 430074）

京滬線韓莊至利國間梁橋線路改造工程韓莊運河大橋為：1－32m簡支梁＋1－80m鋼桁梁＋1－32簡支梁，全橋長160.52m?？缋线\河大橋設(shè)計為一孔80m雙線道砟橋面鐵路下承式鋼桁梁橋。鋼桁梁采用三角型腹桿體系，跨度80.0m，全長81.1m，主桁中心距11.5m，節(jié)間長4.0m，桁高12m，橋面寬9.1m。鋼桁梁上下弦桿及兩端橋門斜腹桿為焊接箱型結(jié)構(gòu)，節(jié)間節(jié)點腹桿及上下水平縱聯(lián)、下部橫梁及縱梁為工型焊接結(jié)構(gòu)，橋門架及中間橫聯(lián)為焊接工型結(jié)構(gòu)。鋼桁梁總重為1 015.2t。

結(jié)合本橋特點及總工期安排，本橋安裝方法采用無導(dǎo)梁拖拉施工方案，即利用老運河橋3號橋臺后路基進(jìn)行鋼梁拼裝作業(yè)，人工配合吊機拼裝鋼梁，拼裝完成后通過特殊設(shè)計的起頂點起頂鋼梁，安裝上下滑道設(shè)施，上下滑道設(shè)置在下弦桿下方。利用2臺800kN的水平連續(xù)千斤頂，按照平坡拖拉的方式，縱向拖拉鋼梁至鋼梁設(shè)計位置，利用墩頂?shù)恼{(diào)整設(shè)施，調(diào)整鋼梁至設(shè)計位置，利用墩頂?shù)呐R時落梁設(shè)施，起頂鋼梁，拆除上下滑道，落梁就位，然后施工橋面系和拆除臨時支墩。

1 施工特點和難點

（1）無導(dǎo)梁拖拉施工，鋼桁梁懸臂較大，對鋼桁梁主體結(jié)構(gòu)受力要求高，但主桁剛度較大，拖拉過程中桿件應(yīng)力、變形容易控制，不需對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，施工的安全性、可靠性好。

（2）上跨越老運河航道，船只交通流量大，且平行近鄰既有京滬鐵路線，施工期間不允許中斷航道通航和既有線通行，施工干擾大，施工安全要求高。

（3）鋼桁梁拼裝在路基上進(jìn)行，工作條件好，拼裝質(zhì)量容易保證，而且施工速度快，對航道影響小。

（4）鋼桁梁拖拉受鋼桁梁結(jié)構(gòu)受力特點影響，上下滑道位置的設(shè)置要求準(zhǔn)確。

（5）千斤頂同步性工藝復(fù)雜，牽引裝置采用計算機精確控制，提供位移和壓力雙控措施，確保鋼桁梁牽引同步和主體結(jié)構(gòu)受力安全。

2 大臨結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 主要結(jié)構(gòu)組成

拖拉系統(tǒng)主要由臨時支墩、下滑道及上滑道、水平牽引裝置和豎向頂升裝置等部分組成。

2.1.1 臨時支墩設(shè)計

依據(jù)施工方案，在本橋3號臺處、老運河兩側(cè)設(shè)置臨時支墩，以便于鋼桁梁的拖拉架設(shè)施工。3號臺的臨時支墩1采用鋼筋網(wǎng)混凝土擴大基礎(chǔ)、C形塔架結(jié)合既有橋臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭設(shè)而成；老運河兩側(cè)的臨時支墩2和臨時支墩3采用直徑×壁厚＝530mm×8mm的打入鋼管樁進(jìn)行搭設(shè)，鋼管樁縱向兩排，橫向間距2.0m，縱向間距1.5～4 m，其上設(shè)置縱橫分配梁。分配梁的縱梁采用2I40工字鋼，橫梁采用3I56工字鋼，下滑道梁采用D16m便梁。

鋼桁梁在拖拉過程中產(chǎn)生的水平推力會使臨時支墩產(chǎn)生較大的水平位移，影響其穩(wěn)定性。為避免臨時支墩產(chǎn)生過大的水平位移和保證支墩的穩(wěn)定性，對臨時支墩采取以下3個保證措施：

（1）將2號臨時支墩與第一排鋼管樁靠近上端2排橫撐處，采用［20a槽鋼焊接一個長方形將其套在一起以克服在拖拉過程中產(chǎn)生的水平拉力。

（2）將3號臨時支墩靠近上端的2排橫撐延伸至1號墩將其頂撐在1號墩墩身上以克服在拖拉過程中產(chǎn)生的水平推力，橫撐端頭焊接1塊500mm×500mm×20mm鋼板以增大受力面積。

（3）將2，3號支墩的橫撐設(shè)置在鋼管樁的外側(cè)并在鋼管樁交接處與鋼管樁焊接牢固，將鋼管樁包圍在內(nèi)。

2.1.2 拖拉滑道設(shè)計

（1）路基部分下滑道設(shè)計。路基部分鋼桁梁拖拉滑道采用在既有路基頂面橫向按2 000mm間距設(shè)置一個鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，其上縱向鋪設(shè)鋼箱型梁構(gòu)成路基地段下滑道。其中條形基礎(chǔ)尺寸為：長2 000mm、寬500mm、高500mm，鋼箱型梁由2根H600×300型鋼拼焊而成，鋼箱形梁上面貼3mm厚不銹鋼板，累計高度500mm＋600mm＋3mm＝1 103mm，故臺后路基填筑頂面高程為43 154mm－1 103mm＝42 051mm。

在鋼桁梁的預(yù)拼裝成型的端橫梁頂梁位置下部，對于基礎(chǔ)進(jìn)行特殊設(shè)計，用于在鋼桁梁拼裝完成后起頂鋼梁，以安裝上下滑道便于拖拉施工。基礎(chǔ)部分采用鋼筋混凝土，以便安裝5 000kN的液壓千斤頂。

（2）臨時支墩部分下滑道設(shè)計。用于鋼桁梁拖拉的臨時支墩部分的下滑道，采用D16m焊接箱型便梁，箱梁高1 260mm、寬450mm，頂?shù)装搴?0mm、腹板厚10mm。為保證下滑道的剛度和穩(wěn)定性，下滑道與臨時支墩橫向分配梁連接處采用I20a工字鋼進(jìn)行加固處理。為了使得鋼梁順利上墩，在下滑道兩端設(shè)計成斜坡形式，并在交接處進(jìn)行圓滑過渡處理，見圖1。

圖1 臨時支墩地段下滑道設(shè)計示意圖

（3）鋼桁梁上滑道設(shè)計。根據(jù)鋼桁梁結(jié)構(gòu)受力特點，上滑道設(shè)置于主桁下弦桿節(jié)點下方，上滑道與鋼桁梁采用螺栓連接裝置連接，不破壞鋼梁主體結(jié)構(gòu)。上滑道根據(jù)預(yù)拱度要求，通過墊板調(diào)節(jié)上滑道高度，達(dá)到上滑道底面處于同一標(biāo)高上。上滑道由抄墊鋼板、連接裝置、鋼滑座、MGB滑板組成。MGE滑板具有摩擦系數(shù)小、抗壓能力強、耐磨性能好等優(yōu)點［1］。

2.1.3 水平拖拉牽引裝置

鋼桁梁自重1 015.2t，采用平坡拖拉施工。采用MGB滑板＋不銹鋼板滑道方式，滑動摩擦系數(shù)取0.1，所需拖拉力為1 015.2×10×0.1×1.1≈120kN，因而在2片主桁各設(shè)置1臺800 kN的水平連續(xù)千斤頂作為拖拉牽引動力。

拉錨器設(shè)置在后橫梁上，共設(shè)2處。每處采用擠壓套錨固8根直徑15.2mm的鋼絞線束，一端同水平連續(xù)千斤頂連接，另一端固定在后橫梁上，鋼絞線采用一正一反捻布置，穿好鋼絞線后必須逐根進(jìn)行預(yù)緊，以保證拖拉過程中鋼絞線受力均勻。

水平連續(xù)千斤頂設(shè)置在2號墩旁支架的反力座上，在3號墩支架設(shè)置后錨體系作為反力點以平衡拖拉力。水平連續(xù)千斤頂采用計算機精確控制，以保證頂推過程中兩側(cè)同步。

2.1.4 豎向頂升裝置

鋼梁拖拉至墩頂后，利用墩頂搭設(shè)簡易大剛度鋼構(gòu)件，安裝臨時支座，再在臨時支座上安裝千斤頂。解除下滑道、分配梁等與支墩之間的聯(lián)系。

每個支墩上布置2臺5 000kN千斤頂，單端2臺千斤頂同步落梁，落梁同步率5mm。

2.2 結(jié)構(gòu)計算

2.2.1 設(shè)計荷載

（1）豎向荷載。豎向荷載包括鋼桁梁自重荷載及施工臨時荷載。鋼梁荷載總計10 152kN，施工臨時荷載250kN。大懸臂工況同時考慮懸臂孔在設(shè)計風(fēng)速作用下的鋼梁豎向負(fù)托舉力的不利作用。

（2）水平荷載。水平荷載考慮風(fēng)力影響及縱向摩擦力，設(shè)計風(fēng)壓取濟(jì)寧基本風(fēng)壓800Pa，按最不利計算鋼桁梁橫向穩(wěn)定性及平聯(lián)受力。水平風(fēng)力及豎向托舉力均根據(jù)鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范進(jìn)行計算［2］。

2.2.2 計算假定

鋼桁梁及臨時結(jié)構(gòu)計算按空間梁系單元結(jié)構(gòu)假定。本計算采用Midas／Civil 2006結(jié)構(gòu)程序軟件建模進(jìn)行分析計算，按鋼桁梁拖拉過程分工況檢算。鋼桁梁和臨時結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力分別按210，170MPa控制［3］。

2.2.3 計算結(jié)果

各工況主體鋼桁梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力不超過88MPa，臨時結(jié)構(gòu)應(yīng)力不超過150MPa，強度和穩(wěn)定性滿足要求。鋼桁梁32m大懸臂工況下前端最大計算撓度為－27mm，最大支反力為3 766kN。

3 施工關(guān)鍵控制技術(shù)

3.1 施工控制關(guān)鍵點

3.1.1 縱梁軸線控制

拖拉時，設(shè)置觀察點，架設(shè)全站儀對鋼桁梁中軸線進(jìn)行觀測和精確的糾偏，使鋼桁梁首尾中線偏差控制在允許值范圍內(nèi)，最后就位時鋼桁梁首尾中線偏差控制在允許值以內(nèi)。

3.1.2 拖拉系統(tǒng)及設(shè)備要求

拖拉系統(tǒng)及設(shè)備在使用前應(yīng)進(jìn)行效驗，確保精度。所有的水平連續(xù)頂、豎向頂升千斤頂、油泵、油表等機具均須按施工規(guī)范要求定期標(biāo)定、保養(yǎng)，以保證始終處于良好狀態(tài)。水平牽引裝置的錨固底座應(yīng)有足夠的抗剪切和抗拉拔性能。

3.1.3 滑道施工要求

應(yīng)始終保持滑道頂面清潔，使用前做超載試驗。嚴(yán)格控制滑道高程，誤差應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。在逐漸向前拖拉的過程中利用鋼桁梁的自重對滑道進(jìn)行預(yù)壓，按鋼管樁設(shè)計承載能力的1.2倍進(jìn)行預(yù)壓。不銹鋼板橫向?qū)雍缚p應(yīng)打磨平整，拖拉施工前應(yīng)在下滑道不銹鋼板上涂抹鋰基脂進(jìn)行潤滑處理，以減小摩阻力。

3.1.4 鋼梁上墩

當(dāng)鋼梁最大懸臂32m時，鋼梁前端最大撓度為26.8mm，撓度較小，故前端不設(shè)置特殊裝置，但為了鋼桁梁前端能順利上墩，將下滑道梁兩端做成斜坡并在交接處進(jìn)行圓滑過渡處理，對上滑道MGB滑板前端進(jìn)行倒角處理。

3.1.5 牽引同步控制系統(tǒng)

它由2臺連續(xù)頂、2個泵站、2個現(xiàn)場控制箱、1個主控臺構(gòu)成。每個現(xiàn)場控制箱控制1臺連續(xù)頂。各現(xiàn)場控制器之間采用通信單元通信，所有檢測的壓力、位移數(shù)據(jù)及控制信號經(jīng)過通信單元傳送到計算機，通過計算機處理以后將指令再反饋至各控制箱，從而達(dá)到2臺千斤頂同步作業(yè)。

3.1.6 落梁控制

落梁時，必須通過計算橋墩反力和豎向千斤頂在墩頂所占的位置和最小高度，來確定落梁豎直千斤頂?shù)奈恢煤妥钚「叨取?/p>

頂梁時，墩頂用于頂升的各千斤頂應(yīng)按設(shè)計要求統(tǒng)一指揮，均勻施力。確認(rèn)鋼梁已脫離各個滑道時，可拆除所有滑道和附屬物，并安裝永久支座。由于落梁時鋼梁變形有滯后現(xiàn)象，故應(yīng)控制千斤頂速度，保證其勻速下降，不可操之過急。

3.2 拖拉過程中線形控制和糾偏

3.2.1 拖拉過程中的線形觀測

在前方橋臺上置放全站儀，在鋼桁梁端頭兩側(cè)、梁頭和梁尾設(shè)置橫向標(biāo)尺。拖拉過程中設(shè)置專人不間斷觀測主梁下?lián)隙龋瑫r觀測鋼桁梁的橫向偏移。

3.2.2 橫向限位及糾偏

拖拉過程中通過滑道上橫向滾輪限位糾偏裝置進(jìn)行控制，見圖2。

圖2 橫向限位及糾偏裝置示意圖

為使鋼梁按直線行走，每個限位擋塊處設(shè)置專人觀察鋼梁橫向偏移趨勢，當(dāng)鋼梁拖拉過程中發(fā)生橫向偏移超過20mm時進(jìn)行糾偏。在設(shè)置橫向限位裝置時，需特別注意限位裝置的分布，并保證該裝置有足夠的強度和剛度，以免在使用過程中失效［4］。

3.3 拖拉過程中防止溜滑

拖拉鋼梁時，為了防止因沖擊振動、強風(fēng)突襲等原因使得鋼梁向前溜滑，在鋼梁后方安裝1臺100kN卷揚機配合1個5組的滑輪組制動設(shè)施控制鋼梁速度，拖拉時隨鋼梁前進(jìn)不斷放松，但必須保持一定的牽引力。

4 結(jié)語

拖拉法施工能有效地縮短工期，并且能在不中斷航道和既有線行車的情況下確保工程安全及安裝質(zhì)量。通過將下滑道梁兩端做成斜坡并在交接處進(jìn)行圓滑過渡處理，對上滑道上MGB滑板前端進(jìn)行倒角處理的方法，有效地解決了鋼桁梁縱移過程的節(jié)點上滑道過墩問題，確保了工序的連續(xù)性。本橋施工采用計算機全過程自動化同步控制，并在拖拉過程中進(jìn)行橫向動態(tài)糾偏，在類似橋梁建設(shè)工程項目中有很好的應(yīng)用前景。

［1］涂滿明，姚發(fā)海.超大跨連續(xù)鋼桁梁多點頂推架設(shè)施工技術(shù)［J］.交通科技，2009（1）：19－21.

［2］TB10002.1－2005鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范［S］.北京：中國鐵道出版社，2005.

［3］TB10002.2－2005鐵路橋涵鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國鐵道出版社，2005.

［4］王志雷.大跨度變截面連續(xù)鋼箱梁頂推施工技術(shù)探討［J］.鐵道建筑技術(shù)，2005（S）：37－40.