超大噸位造橋機長距離跨越連續(xù)梁施工技術(shù)

王衛(wèi)宏

(中鐵十二局集團有限公司 山西太原 030024)

1 工程概況

目前，鐵路大跨度箱梁節(jié)段預制拼裝施工技術(shù)以其施工速度快、質(zhì)量標準高等優(yōu)點而在橋梁建設中受到廣泛關注[1]。基于大噸位造橋機的施工方法機械程度高、施工方法便捷、經(jīng)濟效益高，符合橋梁建造技術(shù)的發(fā)展趨勢，在橋梁節(jié)段拼裝施工中具有很大優(yōu)勢[2]。

新建銀西鐵路水北村涇河特大橋全橋孔跨布置為(隧道洞口端)1孔64 m簡支梁＋(68＋120＋68)m連續(xù)梁＋5孔64 m簡支梁＋(57＋84＋57)m＋(68＋120＋68)m連續(xù)鋼構(gòu)＋9孔64 m簡支梁＋1孔56 m簡支梁(車站端)。施工時根據(jù)現(xiàn)場條件及工期進度安排，將節(jié)段梁預制場設置在車站橋頭一側(cè)[3]，其中15孔簡支箱梁采用SX64/2800型上行式移動支架造橋機節(jié)段預制拼裝(濕接縫)施工[4]，造橋機施工完成10孔后要跨越兩聯(lián)連續(xù)梁再施工5孔；最后一孔64 m箱梁采用支架現(xiàn)澆施工。造橋機節(jié)段拼裝梁孔跨布置如圖1所示。

圖1 節(jié)段拼裝梁孔跨布置示意(單位：m)

2 施工難點

2.1 造橋機重量大

SX64/2800型上行式移動支架造橋機總長度150 m，總重約1 400 t。在施工完成前10孔節(jié)段拼裝梁后，造橋機要跨越兩聯(lián)連續(xù)梁進行大橋中間5孔簡支箱梁施工。如此大噸位造橋機非拆裝跨越兩聯(lián)連續(xù)梁接續(xù)施工國內(nèi)尚屬首次，對造橋機的設備性能提出了很高的要求。

2.2 跨越距離超長

造橋機需要跨越的兩聯(lián)連續(xù)梁長454 m，采用拆裝造橋機過連續(xù)梁對工期影響很大，無法滿足施工組織設計對工期進度的要求，必須考慮造橋機長距離直接拖拉過孔連續(xù)梁，因此造橋機跨越行走距離超長，安全風險大。

2.3 對既有連續(xù)梁影響大

超大噸位造橋機拖拉過連續(xù)梁時的荷載工況需要經(jīng)過計算并進行拖拉方案設計比選優(yōu)化，要考慮避開連續(xù)梁最不利受力荷載工況，否則會對連續(xù)梁結(jié)構(gòu)造成破壞性影響。

3 拖拉方案

3.1 方案選擇優(yōu)化

參考當前已有的對節(jié)段拼裝梁各種施工方案探討[5]和本工程工期進度，排除拆裝架橋機過連續(xù)梁方案，確定鋪設軌道連續(xù)拖拉造橋機過孔。但連續(xù)梁跨中的荷載承受是否滿足重載過孔成為首要考慮的難題。經(jīng)過對比國內(nèi)當前各種節(jié)段拼裝梁包括雙孔連做等工程實例對造橋機使用的創(chuàng)新思路方法[6]，最終方案優(yōu)化采用增加造橋機后支腿以及前支點小車，循環(huán)采用后支腿(兩個)跳躍式倒用前移，固定后支腿橫梁、前后支點小車在連續(xù)梁上的受力停放位置，避開連續(xù)梁跨中等最不利受力支撐點，形成4個荷載支撐體系3個承載分階段拖拉造橋機行走機制，實現(xiàn)安全連續(xù)過孔滑行是可行的拖拉方案。

3.2 過孔荷載工況檢算

(1)計算前小車過連續(xù)剛構(gòu)和連續(xù)梁時的反力分布。

(2)計算后小車過連續(xù)剛構(gòu)和連續(xù)梁時的反力分布。

(3)計算后橫梁在連續(xù)剛構(gòu)和連續(xù)梁支撐位置的反力分布。

(4)規(guī)避連續(xù)梁最不利受力的荷載位置，形成前、后小車、后橫梁在過孔時的靜止固定受力位置。拖拉造橋機過孔時連續(xù)梁支撐受力點位置(即造橋機靜止時支撐點)固定，不隨意挪動。

3.3 靜力支撐點定位

(1)水平定位:通過測量精確放樣，在連續(xù)梁橋面上標出前后小車、后橫梁停置點，沿橋面橫向用紅油漆劃出位置橫線。

(2)標高定位:對前后小車行走的軌道進行鋪設并調(diào)平，軌道鋪設嚴格按技術(shù)規(guī)程執(zhí)行并保證安全[7]。鋪設完成后要對軌道的平順和水平按規(guī)范標準進行平順度驗收[8]。

4 架橋機拖拉過孔流程

4.1 過孔準備

運用造橋機自帶的回轉(zhuǎn)天車將扁擔梁倒運出造橋機桁架，以減輕過孔過程中橋機重量。運用臨時前支點小車作為頂升支點，頂升前導梁，安裝前支點小車以及支點小車大橫梁。

為了實時監(jiān)測造橋機拖拉過連續(xù)(剛構(gòu))梁應變及撓度變化情況，在造橋機過孔各工況支點以及橋梁受力最不利斷面處布設監(jiān)測點，對連續(xù)(剛構(gòu))梁跨中與支點截面應力及撓度進行監(jiān)測，與規(guī)范理論值相比較，驗證過孔的理論可行性。

4.2 過孔

4.2.1 后支腿錨固

安裝后支點小車，運用千斤頂頂升后支點小車處后尾梁，使后支腿(1＃)脫空，采用回轉(zhuǎn)天車將后支腿旋轉(zhuǎn)90°成順橋向，倒運前移至指定位置后，反向旋轉(zhuǎn)后支腿，進行就位錨固；安裝拖拉鋼絲繩，拖拉造橋機前移。采用75 t汽車吊倒運后支腿(2＃)至造橋機內(nèi)，利用天車順橋方向組拼，組拼完成后利用天車倒運前移2＃后支腿至前支點小車尾部并頂升前支點小車，安裝2＃后支腿至設計位置。造橋機過孔連續(xù)梁起始如圖2所示。

圖2 造橋機過連續(xù)梁起始狀態(tài)

4.2.2 后支腿循環(huán)倒運并長距離連續(xù)拖拉過孔

橋機到位后采用天車倒運1＃后支腿跨越2＃后支腿，倒運至前支點小車臨近的支點處，頂升前支點小車，將后支腿1＃安裝至設計位置。造橋機循環(huán)倒運、前移2＃(1＃)后支腿并拖拉過孔連續(xù)梁。造橋機過孔連續(xù)梁流程見圖3。

圖3 造橋機過孔連續(xù)梁流程

4.2.3 連續(xù)梁應力實測

拖拉過程采用靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(JMZX300X巡檢儀)連接粘貼好的JMZX211-23型應變計進行連續(xù)梁結(jié)構(gòu)應變數(shù)據(jù)采集。同時采用KL-50型號精密水準儀對預埋好的高程觀測樁進行測量，將實測值與理論計算值進行比較。確認數(shù)據(jù)都在理論范圍內(nèi)方可繼續(xù)拖拉造橋機。

在(68＋120＋68)m連續(xù)剛構(gòu)、(57＋84＋57)m連續(xù)梁最不利情況下應變以及撓度變化皆滿足實測值小于設計計算值[9]。同時應力測點63個數(shù)據(jù)中，都小于計算值，也都小于規(guī)范限值(壓應力16.8 MPa，拉應力-1.855 MPa)。撓度測點70個數(shù)據(jù)中，實測數(shù)據(jù)都小于計算值，也均小于規(guī)范限值(邊跨35 mm，中跨80 mm)，故連續(xù)剛構(gòu)、連續(xù)梁應力及撓度處于安全范圍內(nèi)。

(68＋120＋68)m連續(xù)剛構(gòu)及(57＋84＋57)m連續(xù)梁各控制截面撓度值實測與計算值比較詳見表1、表2。

表1 連續(xù)剛構(gòu)各控制截面撓度值 mm

表2 連續(xù)梁各控制截面撓度值 mm

4.3 過孔到位準備節(jié)段拼裝架梁

4.3.1 前支腿安裝

造橋機前導梁臨近連續(xù)梁末端時，預拼裝并錨固中支腿、前支腿。

4.3.2 前支點小車拆除、前支腿過孔

造橋機繼續(xù)拖拉，當后支腿分別布置在最后一個主墩兩側(cè)工況條件下，拆除前支點小車，頂升后支點小車，將后支腿1＃通過回轉(zhuǎn)天車跨越后支腿2＃倒運至連續(xù)梁梁端就位錨固，拖拉過孔前支腿至下一孔墩頂位置。此時進入造橋機正常循環(huán)模式，應該嚴格按相關架梁技術(shù)規(guī)范施工[10]。

造橋機前支腿到達簡支梁墩身如圖4所示。

圖4 造橋機前支腿到達簡支梁墩身

4.3.3 中支腿過孔錨固

臨時錨固前支腿，頂升中支腿，脫空中支腿并倒運中支腿至下一孔墩頂架梁設計位置并且錨固牢靠。

4.3.4 收縮前支腿，造橋機拖拉過連續(xù)梁結(jié)束

頂升后支點小車，脫空2＃后支腿并解體，采用75 t吊車倒運出桁架；同步解體前支點小車并倒運出造橋機桁架。造橋機繼續(xù)拖拉就位，頂升橋機加剎車墊塊，拆除斜撐及后支點小車，具備下一循環(huán)架梁條件。注意造橋機過孔時必須嚴格按相關安全規(guī)范操作[11]，過孔后進行節(jié)段拼裝前要對造橋機主梁鋼結(jié)構(gòu)進行造橋機結(jié)構(gòu)損傷探測[12]，確保施工安全。過連續(xù)梁結(jié)束狀態(tài)如圖5所示。

圖5 造橋機過連續(xù)梁結(jié)束狀態(tài)

5 結(jié)束語

1 400 t重SX64/2800型移動支架造橋機，一次性過孔跨越連續(xù)梁長達454 m，在國內(nèi)沒有先例。在水北村涇河特大橋施工中創(chuàng)造性地采用對造橋機增設后支腿，循環(huán)利用橋機拖拉前移、頂升后支點小車、脫空后支腿，運用天車拖拉后支腿跨越另一個后支腿跳躍到指定位置的方法，實現(xiàn)了造橋機長距離跨越連續(xù)梁過程中連續(xù)梁受力分布的合理化，避開了連續(xù)梁受力的薄弱位置，從而保證造橋機盡快形成整體受力狀態(tài)，實現(xiàn)了安全、快速施工，施工監(jiān)測連續(xù)梁受力均小于允許值。

造橋機拖拉跨越454 m連續(xù)梁總計用時15 d順利完成過孔，避免了耗時耗力對造橋機安拆過孔，保證了橋梁工期進度和連續(xù)梁的受力安全，且大幅減少了設備及經(jīng)濟投入，可為后續(xù)同類工程施工提供參考和借鑒。