連續梁轉體后中跨合龍段支架設計與施工

余常俊，劉建明，張 翔，賀 厚

(中交集團 第二公路工程局有限公司，西安 430075)

哈大鐵路客運專線北起哈爾濱市，南抵遼寧省港口城市大連，途經3個省會城市、大連和6個地級市。線路全長903.939 km，按照200 km/h速度目標建設，基礎設施預留速度350 km/h。中交第二公路工程局施工段 DK602+407.3～DK650+231.4，全長 47.824 km。其中劉房子哈大鐵路立交特大橋起訖點樁號為DK645+946.49～DK649+965.13，全長4.018 6 km。主孔上部結構為(48+80+48)m現澆預應力混凝土連續梁，與既有線斜交角度為25°。設計為單箱單室連續梁，箱梁頂寬12 m，翼緣板長2.6 m，支點處梁高6.80 m，跨中梁高3.85 m，梁高及底板厚按二次拋物線變化。底板厚度為40～100 cm，腹板厚 48～100 cm，頂板厚度40～65 cm。既有鐵路為深路塹路基，頂面寬7.6 m，底面寬12.7 m，為雙線電氣化鐵路，日通行量為248列。為不給既有鐵路營運造成更多的負面影響，將該橋原設計48#墩、49#墩位2個T構的掛籃法施工改為平行于既有鐵路線完成橋體后，旋轉25°到既有線鐵路上空，用吊架進行中跨合龍段施工。合龍段全長2 m，混凝土方量21.9 m3。吊架的結構不僅要承受施工荷載，還要考慮風載等不安全因素。施工對鐵路交通干擾大，“天窗”時間與次數有限，吊架設計務必考慮其承重能力、防水、防墜、防電方案，施工時要有嚴密的安全措施。

1 吊架的設計與加工

1.1 吊架的結構組成

吊架由承重系統、懸吊系統、模板系統、防護平臺、行走牽引系統、錨固系統6部分組成，各系統中的型鋼全部采取焊接的形式聯結。

1)承重系統由前后上橫梁、平聯、斜撐、立柱、滑動槽鋼等組成，2根主承重梁分別采用2［32a焊成。

2)懸吊系統設前后吊帶各4根，通過主桁前后橫梁與底籃前后橫梁聯結。吊帶均采用長8 m的φ32精軋螺紋鋼。

3)模板系統采用20 mm厚竹膠板及截面為8 cm×10 cm、間距40 cm的方木組成，方木外采用［10為縱向加勁肋，平均間距80 cm。在合龍段高度范圍內，外側模板間并排均布5道φ16 mm對拉螺桿，螺桿縱向間距為1 m。

4)防護平臺由防水、防墜、防電平臺組成。主承重梁下翼緣按2.5 m間距焊接［20a的防護平臺分配梁，作為防護平臺主骨架。平臺分配梁［16a下部焊接∠75角鋼形成平臺框架，緊貼∠75角鋼焊接4 mm厚防水、防墜鋼板;4 mm厚鋼板在平臺底面四周向上卷起60 cm包住防護平臺骨架，形成封閉向上開口防墜箱，防墜箱最底緣安裝10 mm厚防電板，并通過絕緣螺栓固定于∠75角鋼上。

5)行走牽引系統:本吊架行走方式分為豎直行走和水平行走。豎直行走是通過安裝在底籃前后橫梁兩端各1個100 kN的手拉鏈條葫蘆實現的，4個手拉鏈條葫蘆同步提升或下放，吊架就隨之升降;吊架前移時由卷揚機牽引滑行。

6)錨固系統由精軋螺紋鋼、小分配梁、鎖定螺栓等組成。吊架到達設計位置時，通過手動鏈條葫蘆將吊架提升到設計高度并鎖緊。小分配梁將下橫梁、頂模內撐架分別固定在箱梁懸臂的底板、頂板上;利用螺栓將外側的4根精軋螺紋鋼固定在上橫梁上。

1.2 吊架不平衡彎矩驗算

吊架總重112 kN。49#墩既有線側軌道總重48 kN，軌道安裝后、合龍吊架滑移前在49#邊跨懸臂端加砂袋80 kN，48#邊跨懸臂端加砂袋50 kN。澆筑混凝土前，對稱地在4個懸臂端進一步加載到250 kN。其中有200 kN荷載在合龍段混凝土澆筑過程中，與混凝土澆筑同步卸載。吊架產生的不平衡彎矩經計算，小于允許不平衡彎矩，有較大安全儲備;變幅也較小，是方便可行的。

考慮靜摩阻力和動摩阻力在吊架前移過程中的不平衡彎矩，經過有限元分析，合龍吊架移到指定位置前，在墩梁固結且轉鉸封鉸的前提下，不平衡計算彎矩控制在6 000 kN·m，體系是安全的，變形是允許的。在懸臂端150 kN不平衡靜載作用下，兩懸臂端變形分別為下撓4.5 mm、上翹2.4 mm。為確保安全，同時考慮吊架移動等動載沖擊影響，取實際控制不平衡彎矩為4 000 kN·m，基于此應施加必要的配重。

2 吊架就位前的準備工作

2.1 鋪設軌道、吊架拼裝

將吊架整體運至49#墩側，上安裝防護腳手架、底模、側模，掛設密目防護網形成封閉區。在49#墩向中跨箱梁的頂面鋪設2條軌道，軌道通過預埋在箱梁頂部的螺栓固定。在軌道上安裝承重系統，用4個50 kN手動鏈條葫蘆將底籃與承重系統連接，將吊架安裝在49#墩頂梁體靠鐵路一側懸臂端(見圖1)，然后進行縱移、預壓試驗。

2.2 合龍吊架的預壓及行走試驗

2.2.1 目的與意義

通過預壓，掌握吊架的彈性變形和非彈性變形的程度及大小。準確地掌握吊架的剛度等力學性能指標，以便指導吊架立模高程的調整，為施工監控提供可靠的參照數據，確保合龍段的施工線型、高程滿足設計和規范要求。檢驗吊架整個系統的結構受力，確保系統在施工過程中絕對安全。通過行走，掌握吊架前移時平衡性，施工人員的協調性。便于收集吊架在加載情況下的各個主要構件的變形值，檢驗各個構件和連接接頭的安全性。

2.2.2 預壓、行走

預壓采用預制塊法，分級加載，最大荷載等于1.2倍梁段重量(指吊架所承擔的荷載)，預壓時間不小于48 h。然后通過布置在48#墩箱梁頂中心線的卷揚機牽引吊架在軌道上向前滑移。為安全起見，行走成功后，將吊架退回至墩旁的地面上，同步卸下施加的平衡荷載，解除承重系統與底籃之間的約束。轉體完成后，待轉動系統精調完畢，再重新將吊架安裝在49#墩旁跨中一側的箱梁上。

3 牽引吊架至跨中

通過50 kN慢速卷揚機將吊架自49#墩縱移至中跨合龍段位置。整個縱移中，吊架距離梁底最小高度50 cm，距離接觸網頂面最小高度170 cm，并根據要求利用50 kN鏈條葫蘆調整平臺高程。安裝懸吊系統，整個施工過程控制不平衡彎矩在4 000 kN·m以內。

3.1 中跨合龍

利用滑移軌道將吊架牽引至合龍段上方，提升吊架，安裝底板、頂板上的精軋螺紋鋼吊桿并鎖定吊架，再拆除滑移懸吊系統。吊桿固定后安裝翼板外側的防護體系(吊架就位示意如圖2)，然后進行鋼筋焊接、綁扎。其它工序與掛籃法施工連續箱梁相同，在此不再贅述。

圖2 中跨合龍段混凝土澆筑吊架使用示意(單位:cm)

3.2 合龍段吊架縱移至49#墩并拆除

合龍段混凝土達到設計要求張拉后，拆除模板及鋼管腳手架，安裝滑移懸吊鋼繩，解除精軋螺紋鋼吊桿，利用卷揚機下放平臺2.2 m左右。利用梁頂滑移系統縱移吊架至離49#墩8 m處，此時吊架及防護平臺已移出既有線。縱移過程中，吊架距梁底最小高度50 cm，距接觸網頂面最小高度159 cm，并根據要求利用鏈條葫蘆動態調整平臺高程。在既有線范圍外放下吊架至承臺附近，再完成平臺及吊架拆除。

4 結語

1)合龍吊架的設計與驗算要留有余地，吊架焊接要牢固，施工時應分工明確。

2)客運專線上跨既有繁忙干線鐵路連續梁水平轉體法施工中，利用吊架施工合龍段，安全、經濟、適用，值得推廣。

[1] 中交第二公路工程局有限公司.劉房子哈大鐵路立交特大橋跨既有京哈鐵路轉體施工方案［R］.西安:中交第二公路工程局有限公司，2009.

[2] 吳必剛.預應力混凝土連續剛構橋的合龍工藝［J］.鐵道建筑，2007(1):12-13.