整孔預制簡支箱梁橋精準架設方法研究概述

盧楠 李淑敏 劉聰娜

摘 要：整孔預制簡支箱梁作為目前鐵路客運專線的主流梁型，由于橋梁工程設計復雜、構件繁多、沖突環節多導致架設難度大。對于整孔預制簡支箱梁的架設，國內施工現場正式開展架梁工作之前，一般都通過現場量測的方法，得到每座橋梁所有成品梁的實際長度，并與其相對應的設計長度作比較而得出偏差值，由此計算出每個梁縫的實際寬度。對于實際寬度與設計寬度相差超過規范允許誤差值的梁縫，可以通過調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攤到多個梁縫中去。如果成品梁偏差過大，需要調整的成品梁數量過多時，可調其它孔跨符合要求的相同類型成品梁來消除預制長度偏差，從而避免梁縫大小不均或超出規范允許值的情況出現。

關鍵詞：整孔預制簡支箱梁;架設方法;落梁困難

1 研究的背景及意義

隨著國民經濟的發展，高速鐵路的建設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要求嚴格，尤其是對軌道高平順性的要求較高。而橋梁具有平順性好、沉降量小的優點，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制的簡支箱梁。

整孔預制簡支箱梁承載力大、穩定性好及經濟實用，是目前鐵路客運專線的主流梁型。但由于其重量和體積過大，致使在制造、轉運和架設過程中難度增大，特別是在鐵路橋梁架設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，導致大量的時間、人力和設備成本的消耗以及工期進度的延誤。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施工階段的影響因素和約束條件，提出了整孔預制簡支箱梁精準架設方法。該方法的關鍵是如何準確獲取墩臺頂部相關控制要素的精準位置信息，包括墩中心坐標、支承墊石中心坐標、支座中心坐標以及錨栓孔中心坐標，并預先進行梁體與橋跨間的匹配計算，完成錨栓孔的位置檢測。從而得出需要進行人工擴鑿的錨栓孔位置、數量以及所有待架梁體的最優架設方案。

2 國內外研究現狀

2.1 國外研究現狀

日本于20世紀50年代年首次引入了預制拼裝技術進行架梁施工，并隨著施工經驗的積累，不斷對預制拼裝技術進行改良，并取得了很好的成果。相較于預制拼裝技術，移動模架技術的引入略晚，但發展迅速，在其引入的前二十年里，便應用移動模架技術建造了27座橋梁，其中大分部為跨徑在30～40范圍內的預應力混凝土箱梁橋。其中包括日本的四葉盯區高架橋，全長230，采用移動懸吊模架法進行架梁施工。

20世紀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，其架梁技術多采用架橋機或膺架法進行施工。

美國在1977年應用移動模架造橋機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年第一次應用預制拼裝橋墩技術建造了Linn Cove高架橋。

進入20世紀90年代以后，韓國開始修建高速鐵路，其橋梁結構形式和施工方法，基本上是借鑒歐洲高速鐵路的建設經驗，簡支梁主要采用意大利NICOLA公司生產的架橋機進行箱梁的架設施工。

進入21世紀，因面臨大量結構缺陷或使用缺陷橋梁的加固或拆除重建問題，美國和日本聯合進行了橋梁快速施工技術的研究，其間提出的新型預制節段拼裝法增強了橋梁建造的受腐蝕性和耐久性。并且在2007年～2013年間陸續發布了采用預制拼裝技術進行架梁施工的相關條文。

2.2 國內研究現狀

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方法有預制架設法、移動模架法、支架現澆法、節段拼裝法和滿布支架現澆法。這些方法在我國諸多鐵路線路的橋梁建設中得到廣泛應用，尤其是預制架設法和移動模架法，在32簡支箱梁的施工中占主導地位。節段拼裝法主要應用于跨度在40～64的中等跨度簡支箱梁的架設施工中，因其箱梁質量大、架設困難，往往采取將其分段預制，在橋位處利用造橋機原位拼裝成型的施工方法進行架設，該方法在包西、溫福、鄭西、昌九等客運線路的箱梁架設施工中均得到了應用。支架現澆法主要用于32及以下跨度的橋梁施工，適合孔數不多，地基條件較好的橋梁架設。

3 總結

綜上所述，傳統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，因此在成品梁實際架設過程中，往往會出現落梁時才發現支座錨栓無法順利進入錨栓孔中，不得不將成品梁重新提升，對錨栓孔進行再次擴孔處理后，重新落梁，從而造成大量的時間、人力和設備成本的消耗如此一來，對架梁進度和架設精度具有較大的影響。

解決上述問題的關鍵是準確獲取成品梁支座長度與支撐墊石上錨栓孔的準確位置信息，并預先進行計算機仿真模擬架設，從而事先指出需要處理的錨栓孔提前進行處理，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測定錨栓孔的真實位置信息，構建橋梁架設仿真排版系統，可以在不需要施工人員登上橋墩頂部進行測量的情況下，事先對全部橋梁進行仿真模擬架設，預先發現施工階段可能出現的梁縫不均，落梁困難，錨栓孔位置不準確等各種問題，以便提前處理，避免機械、人員和工時的浪費，實現工程項目效益的最大化。并以經過該系統檢算過的相關數據為基礎，用Autodesk Revit構建橋梁的三維模型，在Autodesk Navisworks Manage的碰撞模塊里對構建的橋梁架設仿真排版系統進行可視化的模擬校驗，用以驗證該系統的準確性。

本文提出的整孔預制簡支箱梁精準架設方法，實現了在簡支箱梁和橋跨進行匹配的同時，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：交通運輸工程。