王明慧，邱立群，陳榮山，朱永波

(1．渝萬鐵路有限責任公司，重慶 400014;2．中國路橋工程有限責任公司，北京 100011;3．鐵科院(北京)工程咨詢有限公司，北京 100081)

高速鐵路上跨高速公路連續(xù)梁懸臂澆筑施工
掛籃工藝改進

王明慧1，邱立群2，陳榮山2，朱永波3

(1．渝萬鐵路有限責任公司，重慶 400014;2．中國路橋工程有限責任公司，北京 100011;3．鐵科院(北京)工程咨詢有限公司，北京 100081)

高速鐵路上跨高速公路連續(xù)梁橋采用掛籃懸臂澆筑法具有不中斷公路交通、操作方便等特點，但施工過程中存在一定的安全風險。渝萬鐵路客運專線上斑竹林雙線特大橋上跨渝宜高速公路，為(40+64+40)m三跨連續(xù)梁橋，選用三角掛籃作為懸臂澆筑施工的主要工具。為降低施工對公路行車安全的風險，本文從掛籃設(shè)計、掛籃預(yù)壓工藝兩個方面進行了改進，并進行了相應(yīng)的受力檢算和變形監(jiān)測。

懸臂法施工 連續(xù)梁 掛籃 工藝改進

1 工程概況

渝萬鐵路客運專線上斑竹林雙線特大橋上跨渝宜高速公路，交角為51°。該橋位于重慶市長壽區(qū)境內(nèi)，為(40+64+40)m三跨連續(xù)梁橋，橋面總寬12.2 m，底板自6.352～5.740 m變寬，主跨梁體中支點梁高5.29 m，跨中梁高2.89 m，梁底距離路面凈高10.1 m。主跨布置如圖1所示。

圖1 渝萬鐵路客運專線上跨渝宜高速公路示意(單位:m)

渝宜高速公路為國家干線公路，車流量較大且交通不能中斷，因此該連續(xù)梁橋施工的首選方案為掛籃懸臂澆筑法。掛籃懸臂澆筑法是常見的連續(xù)梁橋施工方法，施工工藝相對成熟，但存在一定的安全風險，當上跨高速公路時尤其突出。為降低掛籃施工作業(yè)過程中的安全風險，本工程從掛籃設(shè)計、掛籃預(yù)壓方式兩方面對掛籃進行了改進，并采用剛性防護棚架對作業(yè)區(qū)域下方進行了全封閉防護，以防止高空墜物。

2 掛籃設(shè)計改進

2.1 改進方案

目前，國內(nèi)常用的掛籃主要有菱形掛籃、三角掛籃、貝雷桁架掛籃，其中三角掛籃自重較輕，結(jié)構(gòu)簡單，傳力明確，適用于跨度100 m以內(nèi)的箱梁。因此本工程選用三角掛籃作為懸臂澆筑施工的主要工具。

在連續(xù)梁施工中，掛籃走行時存在一定的安全風險。走行時，在已安裝的滑軌上固定千斤頂頂座，通過千斤頂頂推滑座使掛籃順滑軌前行。因此，掛籃的自重越輕，千斤頂頂推力越小，走行越易控制，安全風險將越低。對三角掛籃各部件進行受力分析，主桁系統(tǒng)的2根斜桿(三角形的2個斜邊)主要承受拉力，原設(shè)計為雙拼［32a槽鋼與1 cm厚鋼板，質(zhì)量較大，擬采用6根φ32的精軋螺紋鋼進行替換。由槽鋼和鋼板構(gòu)成的斜桿理論質(zhì)量為201 kg/m，由6根精軋螺紋鋼組成的斜桿理論質(zhì)量為40 kg/m，兩者單位長度質(zhì)量相差161 kg。掛籃單側(cè)單根斜桿長度為5.2 m，左右側(cè)前后斜桿總長5.2×4=20.8 m，共節(jié)省質(zhì)量161 kg/m×20.8 m=3.3 t，整個主桁架可減輕約1/3質(zhì)量，節(jié)約了鋼材，同時降低了掛籃走行時的安全風險。

2.2 掛籃改進后受力檢算

1)設(shè)計參數(shù)

①取最重懸澆段1#塊段為最不利工況;

②混凝土重度取26 kN/m3;

③施工荷載取2.5 kN/m2;

④超重系數(shù)取1.05;

⑤澆注混凝土時的動力系數(shù)取1.2;

⑥掛籃走行時沖擊系數(shù)取1.4;

⑦混凝土施工時荷載取值為:1.2×(1.05×P混凝土重量+P掛籃自重)+1.4P施工荷載;

⑧掛籃走行時荷載取值為:1.4P掛籃自重+1.4P施工荷載。

2)建立模型

采用Midas Civil軟件建立掛籃有限元模型，如圖2所示。

圖2 掛籃受力計算有限元模型

3)檢算結(jié)果

精軋螺紋鋼采用PSB830φ32精軋螺紋鋼，其截面面積A=804.2 mm2，屈服強度為830 MPa。單根允許拉力為804.2×830=667.5 kN，每根斜桿由6根精軋螺紋鋼構(gòu)成，最大允許拉力為667.5×6=4 005 kN。經(jīng)有限元計算，精軋螺紋鋼最大拉力為Fmax=758 kN＜4 005 kN，滿足設(shè)計要求。

3 掛籃預(yù)壓改進

根據(jù)《高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》要求，掛籃投入使用前，應(yīng)進行靜載試驗，預(yù)壓荷載為最大施工荷載的1.2倍。本案連續(xù)梁橋A1節(jié)段的質(zhì)量達119.1 t，傳統(tǒng)工藝一般采用加載混凝土塊或砂袋預(yù)壓，需要的混凝土塊的方量約60 m3，砂袋約102 m3。此方量在臨近高速公路側(cè)掛籃加載和卸載過程中存在重物墜落、吊裝失穩(wěn)的風險，且臨時堆積過程中還存在失穩(wěn)、滑塌等風險。因此，本工程利用千斤頂系統(tǒng)與已澆筑混凝土梁段(0#塊)的相互作用，來達到掛籃預(yù)壓的目的，可有效降低安全風險。

3.1 掛籃預(yù)壓方案

掛籃加載試驗采取“千斤頂加載法”進行，在已澆筑塊段上(0#塊)安裝斜支腿，以千斤頂施壓作為試驗荷載，液壓千斤頂安裝于底籃前橫梁上，采取逐級遞增加載并逐級測量的預(yù)壓方法，加載總重量為1#塊段荷載的1.2倍。預(yù)壓布置現(xiàn)場如圖3所示，液壓千斤頂加載布置示意如圖4。

圖3 預(yù)壓布置現(xiàn)場

圖4 液壓千斤頂加載布置示意

3.2 變形觀測

3.2.1 觀測項目

1)前支點沉降值，主桁前端銷結(jié)點、后錨上撓位置的變形。

圖5 主梁、上前橫梁及底籃前橫梁預(yù)壓觀測點布置示意

2)主桁上前橫梁跨中變形和吊帶處變形。

3)底籃前橫梁吊帶位置的變形。

3.2.2 測點布置(圖5)

1)掛籃主梁頂面的觀測點

①每根主梁的后錨位置設(shè)置1個觀測點，即測點1-1和1-2。

②每根主梁的前支腿位置設(shè)置1個觀測點，即測點1-3和1-4。

③每根主梁的前端銷結(jié)點位置設(shè)置1個觀測點，即測點1-5和1-6。

2)上前橫梁頂面的觀測點

①上前橫梁的4根吊帶位置各設(shè)置1個觀測點，即測點 2-1，2-2，2-3 和 2-4。

②上前橫梁的跨中位置設(shè)置1個觀測點，即測點2-5。

3)底籃前橫梁頂面的觀測點

底籃前橫梁的4根吊帶位置各設(shè)置1個觀測點，即測點 3-1，3-2，3-3 和 3-4。

3.2.3 變形觀測方法

1)變形觀測采用國家二等水準測量或工程測量三等水準測量的精度等級要求和觀測方法進行施測，精度可達到±1 mm。

2)掛籃變形受日照、溫差影響。根據(jù)公式L1=L0(1+αΔt0)計算，掛籃構(gòu)件中吊帶變形受溫差影響最大，在溫差達10℃時，變形差為1.1 mm。為了準確測得掛籃變形值，加載試驗應(yīng)選在溫差較小的時間段進行。

3.3 預(yù)壓結(jié)果

1)按照試驗方案加載后，可等代測量出相對應(yīng)塊段的主桁、后錨、吊帶、前支點等位置的變形值以及掛籃的總變形值。

2)根據(jù)在各荷載作用下掛籃的豎向位移，繪制出荷載與變形的相關(guān)曲線圖。

4 結(jié)語

渝萬鐵路客運專線上斑竹林雙線特大橋連續(xù)梁施工實施過程中采用了改進掛籃設(shè)計、掛籃預(yù)壓工藝等措施，減少了安全風險，實現(xiàn)了安全事故為零的目標，取得了較好的效果。上述兩項掛籃改進技術(shù)具有降低安全風險、節(jié)約成本、提高效率等優(yōu)點，可廣泛運用于鐵路上跨高速公路、國道、省道等類似工程。

［1］中華人民共和國鐵道部．TB 10752—2010 高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標準［S］．北京:中國鐵道出版社，2010．

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U445.466

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2015．07．07

1003-1995(2015)07-0022-03

2014-12-26;

2015-02-07

王明慧(1964— )，男，湖北京山人，教授級高工，博士。

(責任審編 周彥彥)