?？貫程卮髽?4m箱梁節段預制拼裝關鍵施工技術及分析

王君樓

[摘要] 海控灣特大橋主跨為（16×64m）跨節段預制拼裝預應力混凝土雙線簡支箱梁。各預制梁段間用濕接縫連接，張拉鋼絞線成孔，采用上行式SX64/2200型移動支架施工。移動支架在使用過程中分工作狀態和拖拉狀態兩大工況，在此兩個工作狀態下，臨時支撐墩穩定性和滾筒標高的控制、移動支架拼裝和拆除、箱梁節段拼裝和線形控制、移動支架曲線過孔、高墩大風對移動支架的影響是橋梁施工的關鍵，采用MIDAS有限元軟件建模對移動支架拖拉及施工過程進行分析和控制，結果表明：臨時支撐墩鋼管立柱與墩臺連接可靠，變形及應力滿足規范要求;根據各工況計算的箱梁節段拼裝理論撓度指導施工中的標高控制，以滿足線形規范要求;移動支架曲線過孔和梁段的運輸吊裝滿足要求;對移動支架的風荷載驗算，傾覆力矩小于穩定力矩，滿足規范要求。

[關鍵詞] 橋梁工程;移動支架施工;預制拼裝;穩定性;線形控制

[中圖分類號] ?TU758.11[文獻標識碼] ????A[文章編號]

0 工程概況

成昆鐵路米攀段?？貫程卮髽蛭挥谂手ㄊ校緲虿捎茫?×24+8×32+16×64+3×32+1×24）m的橋跨布置，其中從10#墩到26#墩為16孔64m跨度節段預制拼裝預應力混凝土雙線簡支箱梁，計算跨度64m，梁長為65.5m。每孔梁分15個節段，用60cm濕接縫連接，最后張拉鋼絞線成孔，采用上行式SX64/2200型移動支架施工。

一孔節段預制拼裝梁全長65.5m，節段長度1#段2.75m、2#段3.8m;單個節段最重182.03t，一孔梁總重2128.8t。箱梁梁高5.601m，頂板寬10.1m，底板端頭寬6m，普通段寬5.5m。全橋節段拼裝16孔，共預制異性變截面段1#段32節、2#段32節，普通段共計176節。

2 施工方案及重難點

2.1 施工總體方案

節段拼裝法施工工藝原理是把整孔箱梁順橋向分割成梁段，在節段預制構件場進行梁段預制，達到一定齡期后運至移動支架上，按一定的順序擺放拼裝成符合設計要求的橋梁形狀，然后穿鋼鉸線、安裝濕接縫模板、澆筑濕接縫混凝土，待混凝土達到設計強度和彈模后進行張拉壓漿，完成整孔箱梁的拼裝架設，移動支架通過過孔程序移至下一孔作業。

2.2 工程重難點

移動支架在使用過程中分工作狀態和拖拉狀態兩大工況，工作狀態是預制節段在支架上拼裝直到整孔梁施工完成的階段;拖拉狀態是支架完成一孔梁的架設任務后拖拉到下一個孔位的施工階段。在此兩個工作狀態下，有如下5個工序是移動支架施工的重難點：

1）由于拖拉水平力，需26--29#墩頂搭設臨時鋼管立柱，并與墩臺可靠連接，確保臨時支撐墩的穩定性和滾輪箱的標高。

2）移動支架本身的拼裝和拆除。移動支架運輸、現場拼裝與拆除是本橋施工順利進行的關鍵。

3）箱梁節段拼裝、線形控制，梁段在移動支架上的組拼、濕接縫的施工、箱梁張拉、線形的控制是本橋的控制要點。

4）移動支架曲線（R≥2200m）過孔和梁段的運輸吊裝是安全監控的重點。

5）高墩大風對移動支架的影響。需要對最不利情況的橫向抗傾覆穩定性進行檢算。

3 關鍵工程技術分析

3.1 臨時支撐墩穩定性控制

移動支架在30#臺尾拼裝，從前導梁開始，一次拼裝46m，且向26#墩方向邊拼邊拖，直至到位。從30#墩到26#墩頂孔跨布置為3×32m+24m跨，這四孔除26#～27#一孔用石渣填平外，其余均為未架孔跨，在拖拉支架時需在26#～29#每個墩頂搭設臨時鋼管立柱并設置滾輪箱。墩頂搭設的臨時鋼管立柱，在拖拉狀態受到豎向荷載和拖拉水平力，對臨時支墩進行單獨設計并計算最大豎向（水平）變形、墊梁最大組合應力、最大剪切應力、鋼管柱最大組合應力、鋼管柱連接系最大組合應力、鋼管柱單根承受的最大豎向荷載。為了順利使前導梁上滾輪箱，特以滾輪箱的標高控制限定各墩臨時墩的加工和安裝高度。下面以29#臨時支撐墩為例進行力學性能分析。

3.1.1 臨時支撐墩穩定性控制

28#、29#墩均為已施工完橋墩，錨固安裝鋼管支墩，上方用工字鋼橫梁承擔滾輪箱，作為拼裝拖拉支點。兩個墩頂除標高外結構形式基本一樣。在墩頂取孔，用灌漿料錨固精軋鋼，安裝鋼管及墊梁并焊接牢固，將滾輪箱錨固于墊梁上。

1）墩頂左右對稱布置各4根鋼管（直徑430mm、壁厚8mm），底部采用直徑25mm精扎鋼與墩頂錨固;

2）20#槽鋼將鋼管連接為一體，頂部通過法蘭與36#工字鋼橫梁焊接;

3）橫梁對應滾輪箱位置布置3根45b工字鋼墊梁，與橫梁錨固;

4）墊梁通過直徑25mm精扎鋼與滾輪箱錨固。

3.1.2 臨時支撐墩結構驗算

根據29#墩鋼管立柱結構形式，采用MIDAS軟件進行計算，建立建立臨時支墩模型，驗算其不同工況下的受力。

最大豎向變形為d_max=1.798mm

最大水平變形為d_max=2.81mm

鋼管柱最大組合應力s_max=151.7MPa<1.1*[170Mpa]*0.953=178.211MPa，滿足要求。

連接系最大組合應力s_max=88.1MPa<[170Mpa]，滿足要求。

由上述計算可知，29#墩臨時支撐滿足移動支架作業的要求。

同理，根據設計的臨時支撐墩計算26#、27#、28#墩的力學性能，均滿足規范要求。

3.2 移動支架拼裝和拆除

上行式SX64/2200型移動支架采用兩跨邁步式，重量1200t，最大承載力2200t，跨度64m。移動支架總長147.6米，主梁和后尾梁高7.5米，前導梁高6米/3米。支撐系統分前支腿、中支腿、后支腿三部分，由承重主梁上的自身及混凝土梁重量傳遞到已成橋墩或箱梁上;節段梁的起吊、旋轉、就位由回轉天車控制的功能;縱移過孔裝置進行下一節段梁的架設

3.2.1 拼裝步驟

1）先在臺尾拼裝前導梁至13個節間，裝設后支點小車和拖拉卷揚機，在30#臺后支腿位置安裝定滑輪，后支點小車位置裝設動滑輪，脫空臨時支撐，拖拉37.2m。

2）繼續在臺尾拼裝9個節間，第2次拖拉45.6m。

3）繼續在臺尾拼裝9個節間，第3次拖拉45.6m。

4）繼續在臺尾拼裝完尾梁和為了過孔而增加的后尾梁，同時在26#墩尾部便道上拼裝滑道、步板等附屬設備。拖拉支架直至前導梁上26#墩后支腿，將前支腿安裝到位。向前拖拉當后尾梁要脫離30#臺后支腿滾輪箱時，注意觀察如果支架未脫離滾輪箱，則用千斤頂將后尾梁頂起，脫空滾輪箱之后，讓后尾梁懸臂向前拖拉。

5）繼續拖拉，直至前支腿上25#墩，將前支腿頂起，把在26#墩的中支腿通過倒運系統到運至25#墩設計位置，錨固之后，將支架繼續前移，尾梁脫開29#、28#、27#墩滾輪箱時采第4步的方法。直至移動支架到位。

6）拖拉到位，拆除尾梁及27#墩頂后支腿橫梁，可以輪胎式運梁車喂梁進行回轉天車試吊，安裝掛架等附屬，進行綜合調試，至此，拼裝結束。

3.2.2 移動支架拆除

架設10#～11#墩最后一孔前，前方的32m梁不要架設，留出64m梁的張拉空間，10#異形墩也要搭設鋼管支撐，以承當中支腿的架梁反力。當架設最后一孔完畢后，在造橋機尾部利用汽車吊分段拆除尾梁桿件，采用邊拖邊拆，將造橋機拆除用板車運送回26#墩位置，裝車轉運。

拆除順序依次為：后尾梁，主梁，天車，導梁，后支腿，中支腿。

3.3 箱梁節段拼裝、線形控制

3.3.1 節段梁的拼裝

1）移動支架過孔到位后，支撐支架中、后腿，做好準備。（為了安全考慮，從梁段下放完至張拉期間起頂前支腿到走行高度。）

2）將支座墊石鑿毛，超標高，安放支座（小里程固定支座，大里程縱向活動支座），擺放好沙箱通過測量調整沙箱頂部標高至梁底設計位置標高。用回轉天車調整梁段設計位置，以1#段和15#段串中線，確定其余梁段擺放位置。

3）安裝2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#段至設計位置，利用扁擔梁和吊桿懸吊于桁內縱梁上后，關閉跨中活門。

4）安裝9#、14#、13#段至設計位置，懸吊于縱梁上，下放10#段和12#段，10#段向9#段移動720mm，12#段向13#段移動690mm，利用長吊桿懸吊于縱梁上，吊裝11#段至設計位置懸吊于縱梁上之后，再將10#和12#分別提至設計位置懸吊于縱梁上。

5）預制節段安裝到位后，利用回轉天車調整節段梁線形的精調，依次進行預應力穿越、濕接縫鋼筋的綁扎、立模板、澆筑濕接縫混凝土;待澆筑混凝土達到設計強度后張拉預應力鋼束，完成該孔梁的架設作業。

3.3.2 節段梁線形控制

1）拼裝節段梁中線

在預制廠將每個節段梁內和梁頂打上中心線和四個標高控制點，架梁前應對墊石位置和標高進行復核。

以當跨兩橋墩上的架梁十字線為中軸線，用穿線法將兩橋墩中心線的中心點放樣到移動支架的中支腿及后支腿上，梁段全部下完后，在梁體腹內及梁頂面穿鋼絲線進行指向，確保兩鋼絲線與橋墩軸線相重合，將本跨所有的預制梁段的中心與鋼絲線調整重合，并在縱向上考慮預留壓縮量，預留壓縮量設置于活動支座端。

2）建立調梁理論數據表

因為64m梁為曲線直做，分為15個節段，對架梁梁段進行縱向位置控制、軸線控制和標高控制，綜合考慮縱坡、預設反拱、支座預偏量、濕接縫澆筑前后支架撓度變化及梁高偏差等因素。標高控制利用MIDAS Civil軟件對移動支架架設64m箱梁進行施工模擬計算，得出各工況的相應撓度，根據此理論撓度指導施工中的標高控制。

移動支架縱向依次有26組吊桿，移動支架空載、梁段吊裝完畢、濕接縫澆注完畢、23束鋼絞線按順序張拉完畢以及一期張拉完畢的撓度控制點均為以上26組吊桿處的吊點為依據。

通過關鍵工序：端頭節段吊裝及定位、其余梁段擺放、節段精調、濕接縫澆筑后檢查、梁體線形觀測，依次對梁體進行施工和控制。

3.4 移動支架曲線過孔

本橋為在曲線半徑R≥2200m曲線上，開始從26#墩至20#墩6孔梁為在緩和曲線上，其余10孔均在圓曲線上，因此每孔梁架設完畢都需要對支架進行橫移之后再過孔。

移動支架及其附屬設備總重約1200t，拖拉所用滑道為四組滾輪箱配合一臺后支點小車在鋼軌上。根據移動支架的結構特點和滑行方式，采用兩臺8t卷揚機作為縱移動力，拖拉移動支架前移。中支腿和后支腿裝設有橫移油缸，具備整體橫移支架適應曲線過孔能力。

1）以圓曲線上過孔為例，當本孔梁一期張拉完畢，拆除扁擔梁，打開掛架，在梁面上放中線延伸至尾梁，按設計要求放出后支點小車軌道線并鋪設鋼軌。

2）以后支腿為軸，中支腿位置驅動油缸將支架向上游橫移700mm。

3）再以中支腿為軸，后支腿位置驅動油缸將支架向下游橫移620mm。

4）此時，前、中、后支腿頂起支架，進行支點小車的安裝和天車倒運后支腿到架設，倒運中支腿至前方橋墩墊石上錨固;支架落在滾輪箱上，以中、后支腿滾輪箱和后支點小車為拖拉支點，驅動8t卷揚機將支架拖拉65.78m到位。

5）拆除后支點小車，以中支腿為軸，后支腿位置驅動油缸將支架向下游橫移700mm，移動支架支撐在后支腿、中支腿滾輪箱的墊塊上，進入造橋狀態。

3.5 高墩大風對移動支架的影響

?？貫硺驅Ω叨者_到78米高，橋梁位置處于該地區風口，移動支架大風環境中的架梁規程要求當最大風力等級大于6級時，不應架梁，對移動支架工作狀態在風荷載下做抗傾覆計算。

移動支架風荷載等級達到六級時取最大Pw=250Pa進行計算。

計算風壓：q1=150N/㎡ ??q2=250N/㎡ ?q3=600N/㎡，風壓高度變化系數取離地面高度80m處，Kh=1.86。

風荷載對移動支架傾覆邊的力矩（一側外桁底部）21.75t×7.5m=163t·m

自重抗傾覆力矩=（200+92.6）×3+（200+92.6）×8.8+（184.2+91.1）×11.8=6701.2t·m

抗傾覆力矩/傾覆力矩=6701.3/163t.m=41>1.5 滿足要求

風荷載水平反力43.5t 移動支架自重摩擦水平力 1134×0.1=113.4t>43.5t。滿足要求。根據對移動支架在風荷載作用下的傾覆穩定性的驗算，傾覆力矩滿足規范要求小于穩定力矩，穩定系數高達40。故在日常架梁工作中，風荷載對移動支架的影響很小。

4 結語

利用專用移動支架建造混凝土簡支梁是在移動支架的腹內組拼預制梁段，墩頂原位張拉，采用先“化整為零”后“化零為整”的一種施工方法，即工廠化制造+機械化裝配，是一套高效、低碳、環保的橋梁建造技術。為同類節段預制拼裝橋梁施工提供參考。

參 考 文 獻

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