上跨高速鐵路扇形小箱梁架設施工技術探討

賈光龍

摘 要：預制小箱梁采用架橋機架設在上跨鐵路工程中較為常見，但多為等寬的規則橋面，程扇形的異型橋面較為少見[1]，在架設過程中需要便捷地調整以適應多角度的梁體架設。同時因上跨鐵路要求較為特殊，橋面多寬于普通橋梁，導致架橋機在實際架設過程中常遇到支撐點不理想的情況，需根據情況另增設臨時支撐[2]。以江平西路二期工程上跨寧啟鐵路預制梁架設為例，采用JQGS280/55型公路架橋機，利用前后天車的錯位以及架橋機自身的可扭轉特性，可實現多角度、大角度的梁體架設;在蓋梁上增設不同類型的臨時支撐，有效增加架橋機的支撐點，滿足架橋機橫移要求，詳細探討了克服扇形橋面、支撐點不理想工況下的預制小箱梁架設方法，可為類似工程的施工提供借鑒。

關鍵詞：上跨鐵路;小箱梁架設;扇形;支撐

1 工程概況

揚州市江平西路二期工程為市政高架上跨寧啟鐵路，全線以混凝土現澆箱梁為主，互通立交處局部為鋼箱梁，上跨寧啟鐵路段為預制小箱梁。

主線高架上跨寧啟鐵路設計為兩跨預制小箱梁，鐵路跨14片，鄰跨13片，結構簡支、橋面連續。小箱梁結構尺寸為：跨度40 m，梁高2.35 m，頂寬2.75 m/2.5 m（邊梁/中梁），底寬1.4 m，最大梁重213 t。同時上跨鐵路段為主線和匝道分流處，橋寬為漸變段，為適應道路弧線線型，橋梁主體結構采用扇形布置，預制梁與道路中線夾角由-0.84°漸變至7.46°，橋寬由37.8 m變寬至46.0 m，通過加寬梁與梁之間的濕接縫寬度實現橋寬變化。橋面車道依靠混凝土防撞護欄程弧形布置。混凝土防撞護欄外側設計有檢修通道用于鐵路橋梁的日常維護，最外側為鋼護欄。預制小箱梁平面布置見圖1。

圖1 預制小箱梁平面布置圖

預制梁大樁號側順接整幅現澆箱梁，現澆梁橋寬32.5 m，比預制梁橋面窄5.3 m;小樁號側順接兩幅鋼箱梁，主線鋼箱梁橋寬29.1 m、匝道鋼箱梁橋寬16.1 m，夾縫0.8 m，與預制梁46 m等寬，但雙幅橋中間有夾縫。

2 架梁工藝選擇

主線高架預制梁兩跨共27片預制小箱梁架設采用JQGS280/55型公路架橋機[3-5]，由臨時支腿、前支腿、中支腿、尾支腿、主梁、天車、橫移軌道等主要系統組成。架橋機主要技術參數詳見表1。

架橋機在大樁號側現澆梁橋面上拼裝完成，檢測合格后過孔準備架梁。小箱梁從橋臺上橋，采用運梁炮車運輸喂梁。

2.1 架梁順序及原則

（1）先架鄰跨，后架鐵路跨;

（2）每跨先架中梁，然后左右對稱依次架設;

（3）先架邊梁，后架次邊梁。

2.2 架梁重難點

（1）小箱梁程扇形布置，隨著從中梁向兩側架設，需調整架橋機角度;

（2）邊梁寬于后方的現澆箱梁，架橋機無法橫移到邊，必須設置臨時支撐方可完成邊梁架設;

（3）前方鋼箱梁分為兩幅橋，中間有夾縫，必須設置臨時支撐方可保證架橋機帶梁橫移。

3 架橋機布置

架橋機全長80 m，鄰跨架設時受鐵路貫通線限制，主梁及臨時支腿前伸5 m，鐵路跨架設時主梁及臨時支腿前伸15 m。

鄰跨架設時，架橋機前支腿落于R40#蓋梁上，中支腿落于后方現澆梁端頭橋面上，蓋梁與橋面高差2.75 m，通過加高前支腿來消除高差[6-7]。

鐵路跨架設時，拆除前支腿的加高構件，架橋機前支腿落于前方鋼箱梁橋面上，中支腿落于已架好的鄰跨端頭橋面上。

前支腿和中支腿下各設有一道橫移軌道，在橋面寬度范圍內通長布設。橫移軌道為斷面尺寸40 cm×40 cm的矩形鋼箱結構，內有加筋構造，軌道下方通過抄墊鋼板或澆筑混凝土調平層來確保軌道的水平，滿足架橋機架梁時的橫移[8-10]。

架橋機過孔完成后前方臨時支腿懸空，尾支腿在喂梁過程中支撐于橋面，架梁過程中懸空。

3.1 架橋機正交姿態

架設中梁時，架橋機采用正交姿態，架橋機導梁內側凈寬7.18 m，預制梁中梁頂寬2.5 m，對于跨徑40 m的預制梁，正交姿態能滿足-6.7°～6.7°交角范圍內的預制梁架設，即1#～9#梁的架設可在正交姿態通過前后天車的錯位行走完成架設。

3.2 架橋機斜交姿態

架設至10#梁時需進行架橋機的姿態調整，前后支腿的元寶梁與上部主梁的連接通過4個旋轉法蘭構件連接而成，旋轉法蘭上有定位銷，取下定位銷，松動主梁下弦桿固定拉桿，懸空臨時支腿和尾支腿，前支腿向左緩慢移動，中支腿向右緩慢移動，架橋機由正交姿態逐步調整為斜交姿態[11]。

為滿足邊梁架設，本工程將架橋機旋轉至斜交8°，此時，喂梁炮車需順架橋機方向斜向喂梁。

4 臨時支撐布置

在四片邊梁及鐵路跨9#、10#梁架設時，受支撐點影響，前后既有橋面無法滿足架橋機支腿受力要求，需在蓋梁上加設臨時支撐。考慮現澆梁與鋼箱梁的材料特性，現澆梁處通過增加混凝土墻式支撐，既加寬橋面，又在翼緣板下形成支撐，減小翼緣板懸臂的受力變形;鋼箱梁處通過在翼緣板處開孔，采用鋼管支撐穿過橋面直接支撐于橫移軌道上，使翼緣板不參與受力。

4.1 混凝土臨時支撐

鄰跨架設時，架橋機中支腿位于后方的現澆梁橋面上，由于現澆梁橋面寬度略窄，邊梁架設時中支腿受力點已超出現澆梁橋面，因此考慮在蓋梁上加設混凝土臨時支撐，高度與現澆梁橋面齊平，橫橋向支撐寬度向翼緣板內延伸，減小翼緣板懸臂受力，支撐墻厚度80 cm，滿足穩定性及受力要求，采用C30微膨脹混凝土，減小翼緣板下方混凝土收縮導致的脫空現象。

經計算，架橋機最大的支腿反力為163 t，通過斷面尺寸為40 cm×40 cm的鋼制橫移軌道傳遞至混凝土支墩，簡化受力計算，使混凝土支墩的受力面縮至40 cm×40 cm范圍內，抗壓強度驗算：

，滿足要求[12]。

4.2 鋼臨時支撐

鐵路跨架設時，架橋機前支腿位于前方的鋼箱梁橋面上，由于前方鋼箱梁分為主線和匝道兩幅橋，翼緣板寬度2.6 m，且兩幅橋之間有0.8 m寬縫隙，因此考慮在兩個翼緣板以及縫隙處共增加3根鋼臨時支撐，采用φ609×12 mm鋼管，高度2.8 m，從蓋梁頂撐至橫移軌道底，在兩個翼緣板中開孔，開孔尺寸65 cm×65 cm，使鋼管從中穿過（后期鋼管拆除后孔洞恢復），確保翼緣板不參與受力。

經計算，架橋機最大的支腿反力為163 t，考慮極限受力狀態，該支腿反力通過橫移軌道傳導至單根鋼管上，鋼管的抗壓強度驗算為：

，滿足要求。

穩定性驗算：

，滿足要求。

式中取值：

鋼管長細比：

查=0.992[13]。

5 結束語

在上跨鐵路的扇型預制梁架設中，往往遇到兩側橋面支撐點不理想，需另增設臨時支撐的情況，通過分析結構構造，利用既有蓋梁等永久性受力構件作為支撐基礎，優化支撐結構，以較小代價既滿足架橋機受力要求，又減小對橋梁主體造成不利影響，可供類似工程施工參考借鑒。

參考文獻：

[1]李廣利.橫跨現澆梁架設異形箱梁施工技術研究[J]. 鐵道建筑技術，2018（5）：38-39.

[2]劉吉昌.特殊條件下預制梁橫移架設技術[J].鐵道建筑技術，2019（6）：84-88.

[3]紀曙任.JQG系列架橋機的結構與具體應用[J].交通世界，2020（1）：122-123.

[4]孫華東.JQG系列架橋機在跨高速公路55 m大噸位變截面鋼箱邊梁架設中的應用[J].鐵道建筑技術，2017（10）：55-57.

[5]彭苑新.淺談公路架橋機的特點與安全使用技術[J].民營科技，2010（1）：162.

[6]李晉寧.談預制小箱梁的架設方法[J].科技資訊，2011（30）：62.

[7]郭磊.預制小箱梁架設施工工藝及質量控制措施[J].公路交通科技（應用技術版），2019（10）：181-184.

[8]陳維華，張見會.橋梁預制箱梁架設施工關鍵技術[J].山東交通科技，2018（3）：127-129.

[9]譚光權，王琴勇.城市橋梁架橋機架設小箱梁施工工藝淺析[J].四川水泥，2020（2）：67-68.

[10]唐積，蔡偉，吳小勇，等.公路架橋機大縱坡長跨徑小箱梁架設施工技術[J].交通世界，2018（5）：38-39.

[11]古蘭玉.跨鐵路營業線預制梁架設施工技術與對比[J]. 中國招標，2019（42）：33-39.

[12]周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].人民交通出版社，2011.

[13]中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 50017-2017，鋼結構設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2017：209.