整孔預(yù)制簡支箱梁橋精準(zhǔn)架設(shè)方法研究概述

盧楠 李淑敏 劉聰娜

摘 要：整孔預(yù)制簡支箱梁作為目前鐵路客運(yùn)專線的主流梁型，由于橋梁工程設(shè)計(jì)復(fù)雜、構(gòu)件繁多、沖突環(huán)節(jié)多導(dǎo)致架設(shè)難度大。對于整孔預(yù)制簡支箱梁的架設(shè)，國內(nèi)施工現(xiàn)場正式開展架梁工作之前，一般都通過現(xiàn)場量測的方法，得到每座橋梁所有成品梁的實(shí)際長度，并與其相對應(yīng)的設(shè)計(jì)長度作比較而得出偏差值，由此計(jì)算出每個梁縫的實(shí)際寬度。對于實(shí)際寬度與設(shè)計(jì)寬度相差超過規(guī)范允許誤差值的梁縫，可以通過調(diào)整前一跨或多跨成品梁的縱向位置，將成品梁長度偏差均勻分?jǐn)偟蕉鄠€梁縫中去。如果成品梁偏差過大，需要調(diào)整的成品梁數(shù)量過多時，可調(diào)其它孔跨符合要求的相同類型成品梁來消除預(yù)制長度偏差，從而避免梁縫大小不均或超出規(guī)范允許值的情況出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：整孔預(yù)制簡支箱梁;架設(shè)方法;落梁困難

1 研究的背景及意義

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速鐵路的建設(shè)正在如火如荼的開展。由于采用全封閉的行車模式，高速鐵路在建造時對線路平縱面參數(shù)要求嚴(yán)格，尤其是對軌道高平順性的要求較高。而橋梁具有平順性好、沉降量小的優(yōu)點(diǎn)，因此在高速鐵路線路中占比偏大，其中所用梁型多為整孔預(yù)制的簡支箱梁。

整孔預(yù)制簡支箱梁承載力大、穩(wěn)定性好及經(jīng)濟(jì)實(shí)用，是目前鐵路客運(yùn)專線的主流梁型。但由于其重量和體積過大，致使在制造、轉(zhuǎn)運(yùn)和架設(shè)過程中難度增大，特別是在鐵路橋梁架設(shè)過程中因支承墊石上的錨栓孔與成品梁上的錨栓對接不上而重新落梁，導(dǎo)致大量的時間、人力和設(shè)備成本的消耗以及工期進(jìn)度的延誤。因此，如何提高架梁精度、加快架梁速度、減少在架梁過程中因錨栓孔與支座上的錨栓對接不上而重新落梁的問題，是目前困擾鐵路橋梁架設(shè)的一個難題。為解決上述問題，本文深入研究了簡支箱梁架設(shè)施工階段的影響因素和約束條件，提出了整孔預(yù)制簡支箱梁精準(zhǔn)架設(shè)方法。該方法的關(guān)鍵是如何準(zhǔn)確獲取墩臺頂部相關(guān)控制要素的精準(zhǔn)位置信息，包括墩中心坐標(biāo)、支承墊石中心坐標(biāo)、支座中心坐標(biāo)以及錨栓孔中心坐標(biāo)，并預(yù)先進(jìn)行梁體與橋跨間的匹配計(jì)算，完成錨栓孔的位置檢測。從而得出需要進(jìn)行人工擴(kuò)鑿的錨栓孔位置、數(shù)量以及所有待架梁體的最優(yōu)架設(shè)方案。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

日本于20世紀(jì)50年代年首次引入了預(yù)制拼裝技術(shù)進(jìn)行架梁施工，并隨著施工經(jīng)驗(yàn)的積累，不斷對預(yù)制拼裝技術(shù)進(jìn)行改良，并取得了很好的成果。相較于預(yù)制拼裝技術(shù)，移動模架技術(shù)的引入略晚，但發(fā)展迅速，在其引入的前二十年里，便應(yīng)用移動模架技術(shù)建造了27座橋梁，其中大分部為跨徑在30～40范圍內(nèi)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋。其中包括日本的四葉盯區(qū)高架橋，全長230，采用移動懸吊模架法進(jìn)行架梁施工。

20世紀(jì)70～80年代，德國、法國、意大利、西班牙等歐洲國家也先后修建了高速鐵路，其架梁技術(shù)多采用架橋機(jī)或膺架法進(jìn)行施工。

美國在1977年應(yīng)用移動模架造橋機(jī)建造了亞特蘭大的馬耳他高架橋，其施工跨度為23.4～44之間。并于1978年第一次應(yīng)用預(yù)制拼裝橋墩技術(shù)建造了Linn Cove高架橋。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，韓國開始修建高速鐵路，其橋梁結(jié)構(gòu)形式和施工方法，基本上是借鑒歐洲高速鐵路的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，簡支梁主要采用意大利NICOLA公司生產(chǎn)的架橋機(jī)進(jìn)行箱梁的架設(shè)施工。

進(jìn)入21世紀(jì)，因面臨大量結(jié)構(gòu)缺陷或使用缺陷橋梁的加固或拆除重建問題，美國和日本聯(lián)合進(jìn)行了橋梁快速施工技術(shù)的研究，其間提出的新型預(yù)制節(jié)段拼裝法增強(qiáng)了橋梁建造的受腐蝕性和耐久性。并且在2007年～2013年間陸續(xù)發(fā)布了采用預(yù)制拼裝技術(shù)進(jìn)行架梁施工的相關(guān)條文。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國高速鐵路的主要梁型是32后張法箱形簡支梁，20和24的梁形僅作為調(diào)整跨度使用。此外，在一些新建的鐵路橋梁中還采用了40～64箱形梁。目前，我國鐵路箱形梁的主要架設(shè)方法有預(yù)制架設(shè)法、移動模架法、支架現(xiàn)澆法、節(jié)段拼裝法和滿布支架現(xiàn)澆法。這些方法在我國諸多鐵路線路的橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，尤其是預(yù)制架設(shè)法和移動模架法，在32簡支箱梁的施工中占主導(dǎo)地位。節(jié)段拼裝法主要應(yīng)用于跨度在40～64的中等跨度簡支箱梁的架設(shè)施工中，因其箱梁質(zhì)量大、架設(shè)困難，往往采取將其分段預(yù)制，在橋位處利用造橋機(jī)原位拼裝成型的施工方法進(jìn)行架設(shè)，該方法在包西、溫福、鄭西、昌九等客運(yùn)線路的箱梁架設(shè)施工中均得到了應(yīng)用。支架現(xiàn)澆法主要用于32及以下跨度的橋梁施工，適合孔數(shù)不多，地基條件較好的橋梁架設(shè)。

3 總結(jié)

綜上所述，傳統(tǒng)的架梁方式存在著它的局限性。即通過二維形式模擬架梁，雖然可以減少因成品梁預(yù)制偏差造成的梁縫大小不均的問題，但是沒有考慮支撐墊石上的錨栓孔的相對位置，因此在成品梁實(shí)際架設(shè)過程中，往往會出現(xiàn)落梁時才發(fā)現(xiàn)支座錨栓無法順利進(jìn)入錨栓孔中，不得不將成品梁重新提升，對錨栓孔進(jìn)行再次擴(kuò)孔處理后，重新落梁，從而造成大量的時間、人力和設(shè)備成本的消耗如此一來，對架梁進(jìn)度和架設(shè)精度具有較大的影響。

解決上述問題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確獲取成品梁支座長度與支撐墊石上錨栓孔的準(zhǔn)確位置信息，并預(yù)先進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬架設(shè)，從而事先指出需要處理的錨栓孔提前進(jìn)行處理，或是找出其它孔跨符合要求的成品梁，保證架梁工作一次完成。為此本文擬利用近景攝影測量技術(shù)測定錨栓孔的真實(shí)位置信息，構(gòu)建橋梁架設(shè)仿真排版系統(tǒng)，可以在不需要施工人員登上橋墩頂部進(jìn)行測量的情況下，事先對全部橋梁進(jìn)行仿真模擬架設(shè)，預(yù)先發(fā)現(xiàn)施工階段可能出現(xiàn)的梁縫不均，落梁困難，錨栓孔位置不準(zhǔn)確等各種問題，以便提前處理，避免機(jī)械、人員和工時的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目效益的最大化。并以經(jīng)過該系統(tǒng)檢算過的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用Autodesk Revit構(gòu)建橋梁的三維模型，在Autodesk Navisworks Manage的碰撞模塊里對構(gòu)建的橋梁架設(shè)仿真排版系統(tǒng)進(jìn)行可視化的模擬校驗(yàn)，用以驗(yàn)證該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

本文提出的整孔預(yù)制簡支箱梁精準(zhǔn)架設(shè)方法，實(shí)現(xiàn)了在簡支箱梁和橋跨進(jìn)行匹配的同時，完成錨栓孔的位置檢測，避免了二次落梁造成的損失，縮短了施工工期。

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作者簡介：盧楠（1991-），女，河北淶水人，碩士研究生，講師，主要研究方向：交通運(yùn)輸工程。