特殊工況下運(yùn)架一體機(jī)過鋼箱拱橋架設(shè)箱梁施工技術(shù)

劉連濤

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，西安 710038）

1 工程概況

北京至雄安城際鐵路黃固特大橋105～106 號墩設(shè)計為112.5m 簡支鋼箱拱，小里程 100～104 號設(shè)計為 4 片 32m 混凝土簡支梁（架設(shè)），104～105 號設(shè)計為 29.5m 現(xiàn)澆簡支梁，106～107 號設(shè)計為29.5m 現(xiàn)澆簡支梁，鋼箱拱兩側(cè)緊鄰箱梁不具備架設(shè)條件（鋼箱拱端部不能承擔(dān)架橋機(jī)支腿集中荷載）。因鋼箱拱拼裝、頂推場地需要，100～105 號墩作為鋼箱拱拼裝場地，梁部暫未施工；100～107 號作為頂推施工導(dǎo)梁進(jìn)入和步履頂安裝拆除作業(yè)空間。

根據(jù)總體施工組織安排，100～107 號梁部施工需要在鋼箱拱頂推到位后1 個月內(nèi)施工完成，適時施工時間在冬季，梁部混凝土養(yǎng)護(hù)、壓漿施工需要采取保溫措施；同時，因為支架搭設(shè)、模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)、張拉、壓漿等工序時間，不能滿足總體工期要求。

為解決工期節(jié)點(diǎn)要求和規(guī)避梁部冬季施工容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，經(jīng)比較橫向移梁、冬季施工措施、預(yù)制改現(xiàn)澆施工費(fèi)用等，選取 104～105 號、106～107 號 2 片 29.5m 現(xiàn)澆簡支梁在線路右側(cè)提前預(yù)制（冬季施工前），待鋼箱拱頂推就位以后橫移至設(shè)計位置；100～104 號墩4 片32m 簡支梁采取架設(shè)的方式進(jìn)行施工，保障梁部施工質(zhì)量，同時保證工期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2 總體施工方案

105～106 號墩112.5m 簡支鋼箱拱頂推就位后，對鋼箱拱吊桿進(jìn)行初張拉；初張拉完成后，鋼箱拱橋面板上鋪設(shè)雙層12.6cm 工字鋼，下層工字鋼橫橋向鋪設(shè)，上層工字鋼順橋向鋪設(shè)，上層工字鋼頂滿鋪8mm 厚鋼板，運(yùn)架一體機(jī)可通過鋼箱拱橋；待架梁結(jié)束后，鋼箱拱吊桿施工終張拉。

3 鋼箱拱橋施工措施

3.1 工字鋼鋪設(shè)

在鋼箱拱橋面板上以12.6cm 工字鋼縱橫向雙層鋪設(shè)。下層12.6cm 工字鋼橫橋向布置，順橋向凈距26mm；上層12.6cm工字鋼順橋向布置，在架橋機(jī)車輪行走范圍內(nèi)滿鋪，在上層工字鋼頂滿鋪厚8mm 鋼板。下層工字鋼與橋面板點(diǎn)焊連接，上層工字鋼與下層工字鋼點(diǎn)焊連接，頂層鋼板與上層縱向12.6cm 工字鋼交錯焊接，焊縫高5mm。

鋪設(shè)鋼板頂面時畫好行車導(dǎo)引線、限界線、減速線、停車線等標(biāo)志線，按標(biāo)志線要求操作運(yùn)行。

3.2 運(yùn)架一體機(jī)通過鋼箱拱橋

運(yùn)梁車在馱梁運(yùn)行中應(yīng)勻速前行，行駛速度不得超過5km/h，并沿著事先設(shè)計好的行駛中線前行。

運(yùn)梁車運(yùn)梁時，前后必須有專人相隨，觀察運(yùn)行線路情況、梁體的平穩(wěn)性及運(yùn)梁車的行駛狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，非緊急情況，嚴(yán)禁高檔位急起急停【1】。

運(yùn)梁車由運(yùn)梁班長指揮，司機(jī)、安全監(jiān)護(hù)員隨時報告運(yùn)梁車的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問題立即告知班長或司機(jī)停機(jī)檢查，排除故障，運(yùn)梁車重載時行走速度控制在3km/h 以內(nèi)、空載時行走速度控制在5km/h 以內(nèi)。

3.3 運(yùn)架一體機(jī)過橋應(yīng)力與撓度實(shí)測分析

3.3.1 監(jiān)控方案

基本方案：主要采取GPS、全站儀、水準(zhǔn)測量三者相互結(jié)合的測量實(shí)施原則，充分利用測量手段優(yōu)勢互補(bǔ)的特點(diǎn)，互相檢驗，形成有機(jī)的整體系統(tǒng)，同時派遣經(jīng)驗豐富的測量工程師，采取嚴(yán)密措施，確保高精度地完成本工程的測量工作，保證工程各環(huán)節(jié)萬無一失。

施工測量的原則如下：整體控制局部的原則；高精度控制低精度的原則；導(dǎo)線控制中線原則。測量操作時，采用2種以上方法獨(dú)立測量，獨(dú)立計算，相互復(fù)核，多層次審批原則。

1）監(jiān)測項目：（1）連接螺栓是否松動；（2）安全防護(hù)措施是否符合要求；（3）是否超載；（4）在監(jiān)測期，是否偏差超出預(yù)警限值或出現(xiàn)安全問題。

2）監(jiān)測部位：架體沉降觀測點(diǎn)設(shè)置在塔架的頂部2 個端點(diǎn)和中點(diǎn)，具體設(shè)置3 個監(jiān)測點(diǎn)，相對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。

3）監(jiān)測頻率：（1）鋼箱拱落梁到位后檢測1 次；（2）鋼箱拱吊桿初張拉后檢測 1 次；（3）橋面工字鋼和花紋鋼板鋪裝后檢測1 次；（4）架橋機(jī)通過前、通過時、通過后分別檢測 1 次；（5）遇有 6 級大風(fēng)或大雨后；（6）停用超過1 個月。

4）預(yù)警值：預(yù)警值要求見表1。

表1 預(yù)警值要求

當(dāng)檢測數(shù)據(jù)超過表1 預(yù)警值必須立即停止施工，疏散人員，并進(jìn)行原因分析。

3.3.2 應(yīng)力實(shí)測分析

選取拱頂、主縱梁跨中、橋面跨中、橋面1/10 4 個截面，分析運(yùn)架一體機(jī)馱32m 梁通過鋼箱拱時結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化。在4個截面布置有弦式應(yīng)變計，能夠收集運(yùn)架一體機(jī)通過時結(jié)構(gòu)的應(yīng)力值，并與有限元計算值進(jìn)行比對。

拱頂計算值與實(shí)測值對比圖見圖1a，主縱梁跨中位置計算值與實(shí)測值對比圖見圖1b，橋面板跨中位置計算值與實(shí)測值對比圖見圖1c，橋面1/10 位置計算值與實(shí)測值對比圖見圖1d。其中，拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。

圖1 鋼箱拱選取截面應(yīng)力計算值與實(shí)測值對比圖

從圖1 計算結(jié)果可以看出：

1）運(yùn)架一體機(jī)通過鋼箱拱橋時，橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力呈現(xiàn)拉壓交替變化。架橋機(jī)行駛17s 時，即走行23.5m，約占橋梁全長的1/5，此時選取截面均出現(xiàn)應(yīng)力峰值，其中橋面跨中應(yīng)力計算值為120.50MPa，實(shí)測值為82.34MPa；架橋機(jī)行駛25s 時，即走行34.5m，約占橋梁全長的3/10，拱頂、主縱梁和橋面跨中位置出現(xiàn)應(yīng)力峰值；架橋機(jī)行駛60s 時，即走行82.9m，約占橋梁全長的7/10，此時選取截面均再次出現(xiàn)應(yīng)力峰值，其中拱頂應(yīng)力計算值為-5.95MPa，實(shí)測值為-2.95MPa，均受壓應(yīng)力。

2）實(shí)測值在計算范圍內(nèi)上下波動，基本略小于計算值，部分點(diǎn)位出現(xiàn)偏大現(xiàn)象，可能由于現(xiàn)場大型機(jī)械放置引起結(jié)構(gòu)受力不均勻。

3.3.3 撓度實(shí)測分析

選取拱頂和橋面跨中位置，分析運(yùn)架一體機(jī)馱32m 梁通過鋼箱拱時結(jié)構(gòu)的撓度變化。在2 個位置布置GPS 裝置，能夠得到運(yùn)架一體機(jī)通過時結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)值，計算得到撓度變化量，并與有限元計算值比對。因?qū)崪y值精度有限且采集數(shù)據(jù)較為困難，因此僅選取33 個時程點(diǎn)位分析，相關(guān)分析如下：

1）運(yùn)架一體機(jī)通過鋼箱拱橋時，橋梁結(jié)構(gòu)上撓與下?lián)铣尸F(xiàn)交替變化。拱頂位置在運(yùn)架一體機(jī)行駛 17s、25s、35s、50s、63s、70s 時均出現(xiàn)撓度變化峰值；橋面跨中位置在運(yùn)架一體機(jī)行駛 27s、32s、35s、37s、40s、45s、50s 時均出現(xiàn)撓度變化峰值，即架橋機(jī)走行至跨中位置撓度變化明顯。

2）實(shí)測值反映了運(yùn)架一體機(jī)通過鋼箱拱橋時結(jié)構(gòu)撓度的真實(shí)變化，符合設(shè)計規(guī)范，能夠保證施工安全。

4 結(jié)語

該工程中運(yùn)架一體機(jī)過橋時鋼箱拱橋的布置措施，解決了工期緊張的問題，避免冬季現(xiàn)澆梁施工，節(jié)約冬季施工費(fèi)用、保證工程質(zhì)量；建立運(yùn)架一體機(jī)過橋時有限元整體模型，并收集了運(yùn)架一體機(jī)通過鋼箱拱橋時的應(yīng)力值及撓度值，計算值與實(shí)測值進(jìn)行了對比分析。此施工方法在運(yùn)架一體機(jī)架橋時較為少見，對于其他工程的施工有著重要的借鑒意義。