城市橋梁跨既有鐵路營業(yè)線施工關(guān)鍵技術(shù)

1、    城市橋梁跨既有鐵路營業(yè)線施工關(guān)鍵技術(shù)    黃羲鐘摘 要：金橋大道跨鐵路橋是中國第一跨陸地斜拉橋，是湖北省武漢市重點(diǎn)工程武漢大道重要控制部分，主梁采用掛籃一次性懸澆施工，掛籃主要構(gòu)件自重387t，梁段澆筑最重達(dá)805t，為國內(nèi)第一。掛籃懸澆施工過程中為確保施工結(jié)構(gòu)安全，加快施工進(jìn)度，在掛籃荷載試驗(yàn)方面進(jìn)行深入研究。結(jié)合實(shí)際情況，將掛籃整體預(yù)壓施工方案調(diào)整為將掛藍(lán)分解各構(gòu)件預(yù)壓施工，確保臨近鐵路既有線施工安全，縮短了掛籃施工周期，節(jié)約了施工成本。關(guān)鍵詞：斜拉橋；掛籃；靜載試驗(yàn)；施工方案；優(yōu)化中圖分類號：tb文獻(xiàn)標(biāo)識碼：adoi：10.19311/k

2、i.16723198.2016.10.0891 工程概況武漢市黃浦大街金橋大道快速通道工程（工農(nóng)兵路三金潭立交）跨京廣鐵路橋工程橋梁全長260m，跨度組成為138m+（81+41）m，為獨(dú)塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁斜拉橋，橋式布置圖詳見圖1。138m主梁主跨由北向南跨越京廣、合武線、動車運(yùn)用所站線、位于金橋大道下穿鐵路橋涵的正上方，公鐵交叉現(xiàn)狀鐵路共有11股道，均為電氣化鐵路。主梁為雙邊箱梁截面形式，橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度39.0m，從里程k2+346.144至k2+177.6方向由39m寬漸變至49.899m。主跨分mb1號mb21號共21個節(jié)段，除塔梁固結(jié)段（0號、1號節(jié)段）、主跨mb15號mb21號

3、節(jié)段采用支架現(xiàn)澆外，主跨mb2號mb14號節(jié)段（共13節(jié)段）均采用掛籃懸臂澆筑施工。2 施工特點(diǎn)（1）施工技術(shù)難度大。金橋項(xiàng)目是武漢歷史上的第一座陸上斜拉橋，大橋創(chuàng)下國內(nèi)同類型橋梁的三項(xiàng)記錄：主跨138m為全國陸地斜拉橋跨度第一；橋體重量為國內(nèi)同類橋第一；橋面也是同類橋第一寬度，最寬處近達(dá)50m。（2）主梁掛籃懸澆施工難度大。主梁為雙邊箱梁截面形式，主跨側(cè)主梁變寬段主梁頂板寬度由39.00m線性變寬至49.899m（詳見圖2）。采用掛籃施工，梁體混凝土（285304m3）一次性澆筑完成。掛籃施工荷載在國內(nèi)同類橋最大。（3）主梁掛籃懸澆施工跨11股電氣化鐵路線，安全風(fēng)險大。3 掛籃靜載試驗(yàn)原有施

4、工方案為驗(yàn)證掛籃結(jié)構(gòu)的可靠性，消除非彈性變形，量測彈性變形值，確保施工安全。本掛籃靜載試驗(yàn)主要對主桁架、前后懸吊系統(tǒng)及底模平臺系統(tǒng)（含滑道梁及吊掛點(diǎn)），檢驗(yàn)其受力狀況和變形情況，為箱梁懸澆施工控制提供參考數(shù)據(jù)。主跨主梁混凝土澆注從mb2節(jié)段開始采用掛籃施工，掛籃預(yù)壓安排在mb2節(jié)段進(jìn)行，預(yù)壓荷載模擬梁段混凝土等效加載。連續(xù)梁懸澆最重節(jié)段mb16節(jié)段塊重805t，試驗(yàn)荷載取最大荷載的1.2倍，即966t。加載時采用混凝土預(yù)制塊壓重，現(xiàn)場預(yù)制砼塊尺寸3.0m×1.0m×0.6m，重量為4.32t/個，計(jì)224個。3.1 施工流程（1）主跨mb1節(jié)段采用支架現(xiàn)澆施工，支架搭設(shè)完畢

5、后，底模采用掛籃底模系統(tǒng)（滑道梁、下橫梁、縱梁、防護(hù)平臺）。（2）主梁mb1節(jié)段現(xiàn)澆完成后，及時張拉縱向施工預(yù)應(yīng)力鋼束及橫隔板預(yù)應(yīng)力束，預(yù)應(yīng)力張拉完成后，在主跨側(cè)0、1#節(jié)段拼裝掛籃主桁架。（3）完善防護(hù)設(shè)施、掛籃驗(yàn)收。1#斜拉索掛設(shè)完成，掛籃走行至主跨mb2節(jié)段，開始掛籃整體預(yù)壓、觀測、卸載、驗(yàn)收。3.2 掛籃預(yù)壓混凝土預(yù)制塊采用2臺塔吊及25t汽車吊（在橋面上停放一臺）吊裝。預(yù)壓試驗(yàn)?zāi)M混凝土澆筑時施工順序進(jìn)行，按照020%50%80%90%100%110%120%分級加載。過程中按前后、左右兩側(cè)對稱進(jìn)行（含堆碼重量及堆碼位置的對稱）。在每級加載完成后，暫停3小時，安排專人檢查掛籃的關(guān)鍵受

6、力部位的桿件，特別是焊縫、拼接部位及銷軸等，測量人員觀測測量掛籃主要構(gòu)件的變形。在壓重塊堆碼全部完成后，持1d，進(jìn)行測量觀測，人工檢查掛籃各部分變形，拼接部位等有無松動現(xiàn)象。壓重的拆除按加載反程序進(jìn)行，卸載順序120%80%40%0，遵照前后對稱、左右對稱的原則逐步、分級卸除壓重荷載。受主塔塔吊資源分配的影響，預(yù)壓開始至卸載完成預(yù)計(jì)需要12d。3.3 情況分析優(yōu)點(diǎn)：掛籃拼裝完成后整體預(yù)壓，能夠準(zhǔn)確模擬施工荷載檢驗(yàn)掛籃的各構(gòu)件的受力狀況和變形情況。不利條件：靜載試驗(yàn)的荷載太大，預(yù)制塊數(shù)量較多，堆碼高度高（局部達(dá)4.7m），受吊裝機(jī)械的影響，施工操作難度大且施工時間較長；掛籃（對應(yīng)主梁mb2節(jié)段）

7、正處在京廣上行貨車聯(lián)絡(luò)線正上方，預(yù)壓涉及塔吊侵入鐵路線安全風(fēng)險較大。4 掛籃靜載試驗(yàn)實(shí)施施工方案通過對掛籃原有靜載試驗(yàn)方案深入分析，為確保鐵路既有線營運(yùn)安全，加快施工進(jìn)度采用對掛籃各主要受力構(gòu)件分別進(jìn)行靜載試驗(yàn)。4.1 主要構(gòu)件靜載試驗(yàn)（1）滑道梁的前后結(jié)構(gòu)受力吊掛點(diǎn)進(jìn)行千斤頂反頂試驗(yàn)；（2）底模系統(tǒng)下橫梁及下縱梁均布荷載試驗(yàn)；（3）主桁鋼箱梁后鉤板試驗(yàn)；（4）前吊掛鋼吊帶（含錨梁、銷軸）張拉試驗(yàn)；（5）對主桁采用千斤頂對稱加載法進(jìn)行加載試驗(yàn)。本試驗(yàn)方法建立的基礎(chǔ)是力學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)力平衡原理，其特點(diǎn)是將兩片主桁架對稱拼裝，利用液壓千斤頂加載，通過控制讀數(shù)大小來控制加載、減載過程，并可以反復(fù)試驗(yàn)，其觀

8、測點(diǎn)便于布置、觀測。由于掛籃施工時前端撓度主要是由于主桁架的變形引起的，試驗(yàn)時要測出力與位移的關(guān)系曲線，作為施工時調(diào)整底模板的依據(jù)。4.2 掛籃主要構(gòu)件靜載試驗(yàn)4.2.1 滑道梁的前后結(jié)構(gòu)受力吊掛點(diǎn)進(jìn)行千斤頂反頂試驗(yàn) 滑道梁前吊掛及前臨時吊掛采用鋼吊帶+扁擔(dān)梁及千斤頂進(jìn)行反頂試驗(yàn)來檢測滑道梁吊掛吊點(diǎn)的受力。后吊掛采用32mm精軋螺紋鋼筋+扁擔(dān)梁及千斤頂進(jìn)行反頂試驗(yàn)來檢測滑道梁后吊掛吊點(diǎn)的受力。試驗(yàn)荷載按照mb14節(jié)段前后吊點(diǎn)最大荷載的120%控制加載采用020%40%60%80%100%120%分級加載和120%80%40%0分級卸載。每級加載到位后，用肉眼、放大鏡等檢查焊縫外觀情況，并做好記

9、錄。掛籃滑道梁吊掛點(diǎn)現(xiàn)場試驗(yàn)照片詳見圖5。4.2.2 前吊掛鋼吊帶（含錨梁、銷軸）張拉試驗(yàn)掛籃前吊掛鋼帶材質(zhì)為q345b，單根長度為701m，寬180mm，板厚為20mm，每根鋼吊帶采用通長鋼板切割而成，無對接焊縫。鋼吊帶銷軸直徑為80mm，全橋共16根。根據(jù)掛籃計(jì)算結(jié)果顯示，單根前吊掛最大軸力為57.9t，按120%荷載控制?，F(xiàn)場通過鋼管立柱+錨梁+千斤頂進(jìn)行反頂來檢測鋼吊帶及銷軸等受力狀況。掛籃前吊掛現(xiàn)場試驗(yàn)照片詳見圖6。4.2.3 三角主桁架試驗(yàn)主桁采用千斤頂對稱加載法進(jìn)行加載試驗(yàn)。試驗(yàn)荷載按mb14節(jié)段前后吊點(diǎn)最大荷載的120%控制。掛籃現(xiàn)場試驗(yàn)照片詳見圖7。4.2.4 底模下橫梁及下

10、縱梁均布荷載試驗(yàn)每組下橫梁長54.0m，由3根32b組成，每根32b腹板兩側(cè)通長焊接10mm鋼板，3根32b采用斷焊連接后，32b上下面通長貼16mm鋼板。下縱梁由25b組成，全長8.3m，分成6.3+2.0m兩段組成，其中6.3m段下縱梁無對接縫，安放在下橫梁上（間距50m），承載節(jié)段混凝土及施工荷載，2.0m段下縱梁作為施工平臺，與6.30段下縱梁采用螺栓連接。掛籃底模等效均布荷載結(jié)構(gòu)布置圖詳見圖8。mb16節(jié)段（砼量304m3）與mb1節(jié)段（砼量28400m3）荷載相差約54t，但箱梁節(jié)段寬度由50m變至42.28m，對應(yīng)橫斷面橫隔板及頂板每延米4.123m3/m，重量約84.4t，單位

11、截面荷載相當(dāng)。因此，通過mb1節(jié)段混凝土施工荷載對下橫梁及下縱梁進(jìn)行檢驗(yàn)。4.2.5 后鉤板試驗(yàn)后墊座及后鉤板安裝在主桁鋼箱梁后錨固位置，用于主桁鋼箱梁的錨固支墊及走行時防傾覆。掛籃走行分主桁走行及底模系統(tǒng)走行兩步，后鉤板僅用于主桁鋼箱梁走行時防止傾覆。掛籃主桁走行時最不利工況為：節(jié)段混凝土澆筑完及斜拉索掛設(shè)張拉結(jié)束，主桁鋼箱梁前移至下一節(jié)段位置且后錨固尚未進(jìn)行時。此時主桁架前端懸臂8.6m，后端擱置在走道梁上為1065m，根據(jù)圖9顯示掛籃主桁重心仍處在走道梁上。為檢驗(yàn)掛籃主桁走行時后鉤板的防傾覆能力，根據(jù)施工現(xiàn)場條件擬在主桁拼裝完成后，通過在主桁鋼箱梁上焊接牛腿，通過千斤頂反頂?shù)姆绞竭M(jìn)行試驗(yàn)（詳見圖10）。主桁架（含主桁鋼箱梁、聯(lián)接系、鋼立柱、鋼拉帶及銷軸）的重量統(tǒng)計(jì)，每片主桁架平均重量為1472t/8=18.4t，取主桁架重量為后鉤板的試驗(yàn)荷載。在試驗(yàn)前通過主桁后錨固梁及精軋螺紋鋼筋將主桁鋼箱梁與已澆筑節(jié)段錨固連接（后錨固梁上預(yù)留25mm空隙），防止千斤頂頂壓將后鉤板損壞造成主桁鋼箱梁傾覆。因加載荷載相對較小，一次性對稱加載到位。荷載加載完成后，用肉眼、放大鏡等檢查焊縫外觀情況，并做好記錄。5 結(jié)語通過對掛籃靜載試驗(yàn)方案優(yōu)化，避開了在既有線上方堆載的不利條件；對主桁架采用液壓千斤頂加載，可以通過控制讀數(shù)大小來控制加載、