王樹(shù)國(guó)

(鐵道部宜萬(wàn)鐵路建設(shè)指揮部,湖北恩施 445000)

1 概述

宜萬(wàn)鐵路東起鴉宜鐵路花艷站(宜昌東站),西至達(dá)萬(wàn)鐵路萬(wàn)州站,全長(zhǎng) 377km,它是我國(guó)鐵路路網(wǎng)“八縱八橫”主骨架之一,是滬—漢—蓉快速通道的重要組成部分,是連接我國(guó)東中部地區(qū)的重要交通紐帶。

受地形條件和喀斯特地貌的影響,宜萬(wàn)鐵路兩跨長(zhǎng)江,多次跨越深澗和峽谷,出現(xiàn)多座高墩、大跨等特殊結(jié)構(gòu)橋梁,使橋梁工程具有新型結(jié)構(gòu)多、技術(shù)難度大、科技含量高等特點(diǎn),為我國(guó)鐵路建設(shè)史上之罕見(jiàn)。全線共有大中橋 253座,橋梁總長(zhǎng) 68.9km,全線特殊結(jié)構(gòu)橋梁 31座[1]。

宜萬(wàn)鐵路特殊結(jié)構(gòu)橋梁涵蓋了鋼桁拱、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)、T形剛構(gòu)、拱橋、拱梁組合結(jié)構(gòu)、特高墩等諸多橋梁結(jié)構(gòu)形式,其中,墩高超過(guò) 100m的橋梁 5座,渡口河特大橋主墩高度 128m將是世界鐵路橋梁墩高之最[2];馬水河大橋主跨 116m+116m的 T構(gòu)跨度居亞洲首位[3];野三河大橋半中承式拱與半下承式鋼管混凝土非對(duì)稱坡拱橋結(jié)構(gòu)[4],在鐵路橋梁建設(shè)史上屬于首創(chuàng);落步溪大橋 178m上承式鋼管混凝土勁性骨架拱橋的建成將是同類型橋梁跨度之最[5];宜昌長(zhǎng)江大橋 130m+2×275m+130m連續(xù)剛構(gòu)柔性拱橋?yàn)閲?guó)內(nèi)首次采用[6];萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋主橋?yàn)?168m+360m+168m連續(xù)鋼桁拱橋,是當(dāng)今世界上唯一的一座跨度大于 300m的鐵路鋼拱橋[1]。

2 特殊結(jié)構(gòu)橋梁簡(jiǎn)介

2.1 大跨度連續(xù)剛構(gòu) -拱組合橋式結(jié)構(gòu)—宜昌長(zhǎng)江大橋

宜昌長(zhǎng)江大橋主橋采用 130m+2×275m+130m的連續(xù)剛構(gòu)柔性拱,剛構(gòu)梁跨度 275m,目前在國(guó)內(nèi)是最大跨度,在世界上僅次于挪威 RaftSundet橋 298m的跨度,鋼管拱豎轉(zhuǎn)跨度僅次于廣州丫髻沙大橋,本橋具有雙跨豎轉(zhuǎn)的特點(diǎn),結(jié)構(gòu)新穎,技術(shù)復(fù)雜,科技含量高,橋式結(jié)構(gòu)種類多,既有剛構(gòu)梁,又有連續(xù)梁和簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu),規(guī)模較大,技術(shù)含量高,施工難度大。

2.2 勁性骨架混凝土拱橋橋式結(jié)構(gòu)—落步溪大橋

落布溪大橋主跨 178m雙線鐵路勁性骨架混凝土拱橋,矢跨比為 1/4.5,拱軸線采用拱軸系數(shù) 2.814的懸鏈線,采用兩分離式拱肋提籃式布置。拱肋混凝土分“三環(huán)十三面”施工,施工階段多,施工工藝復(fù)雜,該橋跨度大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)要求高。

2.3 鋼管混凝土非對(duì)稱坡拱橋式結(jié)構(gòu)—野三河大橋

野三河大橋主拱跨度 124m,為不對(duì)稱平行雙肋復(fù)合鋼管混凝土桁架坡拱橋。拱肋采用鋼管混凝土桁式結(jié)構(gòu),橋面系采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土懸吊格構(gòu)體系。這兩種結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)鐵路鋼管拱橋建設(shè)中均是首次采用;雙線鐵路橋動(dòng)荷載大、偏載嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜。

2.4 大跨 T構(gòu)—馬水河大橋

馬水河大橋橋梁結(jié)構(gòu)形式為 116m+116mT構(gòu),采用對(duì)稱懸臂施工。梁部為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,采用單箱單室直腹板斷面,最終在邊跨支架上合龍。橋墩是特殊設(shè)計(jì)的矩形變截面空心高墩?？招亩沼捎诙諆?nèi)通風(fēng)不良,且混凝土導(dǎo)熱性能低,當(dāng)墩周氣溫發(fā)生驟變時(shí),墩壁內(nèi)外將產(chǎn)生較大溫差。

2.5 連續(xù)鋼桁拱橋結(jié)構(gòu)—萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋

萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋主孔采用 1聯(lián)(168.7m+360m+168.7m)的連續(xù)剛桁拱梁體系,中跨鋼梁輔以吊索塔架全伸臂拼裝。由于本橋鋼梁獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn),吊索塔架采用了與以往不同的結(jié)構(gòu)形式及安裝工藝,施工更加復(fù)雜,安裝難度更大。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 大跨度連續(xù)剛構(gòu) -拱組合橋式結(jié)構(gòu)—宜昌長(zhǎng)江大橋

(1)水下大粒徑卵石土厚覆蓋層易坍地層大直徑鉆孔樁施工技術(shù)

主橋墩鉆孔平臺(tái)采用主橋鉆孔樁鋼護(hù)筒做支撐樁,平臺(tái)的梁部用萬(wàn)能桿件拼成,留出基樁樁位,并加設(shè)插打護(hù)筒的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。φ3m鉆孔樁樁基礎(chǔ),采用復(fù)雜地層(大粒徑卵石土層 +巖層)大直徑鉆孔樁施工兩步控制技術(shù):先采用 150kN多翼沖擊鉆開(kāi)孔和鉆孔,穿過(guò)卵石土層后,改為 KGP-3000或 KTY-3000型旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔,采用特制的雙排邊刀牙輪滾刀鉆頭,鉆巖到位。

(2)河床無(wú)覆蓋層鋼圍堰橫向止水施工新技術(shù)

墩采用開(kāi)口高低刃腳雙壁鋼圍堰方案,在圍堰雙壁內(nèi)水封混凝土,并設(shè)置抗剪樁,使圍堰能止水、承受外側(cè)水壓力、水流沖擊力,圍堰內(nèi)能夠抽水順利進(jìn)行承臺(tái)施工。

(3)大跨徑剛構(gòu)橋懸澆施工技術(shù)

本橋剛構(gòu)箱梁為單箱雙室結(jié)構(gòu),采用菱形掛籃懸灌施工,掛籃有 3片主桁,整個(gè)掛籃寬約 17m,單只掛籃縱向長(zhǎng)約 15m,由 3片主桁構(gòu)架、底模平臺(tái)及限位系統(tǒng)、內(nèi)外模吊掛系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、內(nèi)外模等7大部分組成。懸灌從 1號(hào)塊開(kāi)始至 29號(hào)塊利用掛籃懸澆施工,直至邊跨、主跨合龍。兩邊對(duì)稱澆筑,最大相差不超過(guò)節(jié)段重的 5%。

(4)C60高性能混凝土的研制及運(yùn)用

為減少大體積混凝土水化熱、主梁 C60混凝土收縮、徐變和提高抗裂性能,采用 20%的復(fù)合礦物摻和料(超細(xì)粉煤灰和磨細(xì)礦渣)等量代替水泥,以盡可能減少混凝土收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)受力、線形的不利影響,提高結(jié)構(gòu)的耐久性。配制的 C60高性能混凝土具有和易性好、早期絕熱溫升速率明顯降低、抗拉性能得到進(jìn)一步改善、長(zhǎng)期強(qiáng)度穩(wěn)定增長(zhǎng)、干縮及徐變明顯減小、抗?jié)B性提高的特點(diǎn)。

(5)鋼管拱安裝兩跨計(jì)算機(jī)控制同步豎轉(zhuǎn)施工新技術(shù)

鋼管拱豎轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要包括豎轉(zhuǎn)塔架、拼裝支架、扣錨索及扣錨點(diǎn)錨固、塔頂布置、后錨固系統(tǒng)、液壓同步提升系統(tǒng)、豎轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鉸等。豎轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓同步提升技術(shù),張拉千斤頂布置于扣塔塔頂。每半跨鋼管拱豎轉(zhuǎn)時(shí),每半跨鋼管拱配置 6臺(tái) QDCL3500液壓連續(xù)千斤頂,提升能力儲(chǔ)備系數(shù)為 1.28,一跨共需 12臺(tái)連續(xù)千斤頂。根據(jù)起吊重及油缸承載能力,每肋采用3臺(tái)千斤頂。每臺(tái)千斤頂由穿心式油缸和上下錨具組成,其中內(nèi)部穿過(guò) 14根鋼絞線。主缸伸缸時(shí),上錨利用錨片的自鎖原理緊緊夾住鋼絞線,而下錨松開(kāi),張拉鋼絞線 1次,主缸滿行程時(shí),主缸縮缸,使荷載轉(zhuǎn)換到下錨上,而上錨松開(kāi)。如此反復(fù),使主跨逐步豎轉(zhuǎn)到位。

⑹鋼管拱內(nèi)混凝土抽真空灌注施工新技術(shù)

真空泵抽吸鋼管拱管道中的空氣,使鋼管拱肋管道達(dá)到一定的真空度,抽真空灌注時(shí)鋼管內(nèi)負(fù)壓大小應(yīng)控制在 -0.1～-0.09MPa,混凝土含氣量控制在2.0%以下,然后在管道的另一側(cè)再用泵機(jī)以正壓力將C50自密實(shí)鋼管混凝土壓入鋼管拱肋道,以提高孔道混凝土的飽滿度、減少氣泡影響。

⑺吊桿安裝索力監(jiān)控技術(shù)在本橋的運(yùn)用

本橋吊桿采用 VSLSSI2000體系,采用先單根張拉后整體張拉鋼絞線新技術(shù),在錨固端安裝單根索力的壓力式測(cè)力傳感器及配套數(shù)據(jù)監(jiān)控體系,確保索力的均勻性和整索索力的準(zhǔn)確性在 ±1%的精度內(nèi)。壓力傳感器永久安裝在錨頭內(nèi),以便大橋在運(yùn)營(yíng)期間對(duì)索力進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)控和采集,要求具有高度穩(wěn)定性和精確性。

3.2 勁性骨架混凝土拱橋橋式結(jié)構(gòu)—落步溪大橋

(1)無(wú)鉸拱拱座及預(yù)埋鋼管的施工方法

鋼管拱肋與拱座連接采用無(wú)鉸拱,即將鋼管拱肋8根鋼管插入拱座內(nèi)預(yù)埋的 8根鋼管內(nèi),拱肋合龍后再永久固定。由于預(yù)埋鋼管與拱肋鋼管間隙有限,要求預(yù)埋鋼管必須埋設(shè)準(zhǔn)確,對(duì)軸線偏差及高程要求苛刻。預(yù)埋鋼管為直管,安裝固定支架采用-80×10 mm角鋼及 φ48mm鋼管焊接成型,第一次拱座混凝土澆筑前預(yù)埋角鋼支腿,實(shí)際放樣確定,待第一次混凝土澆筑完畢后搭設(shè)調(diào)整支架,支架搭設(shè)過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)利用全站儀觀測(cè)支架是否偏位,以便及時(shí)糾正,支架搭設(shè)完畢后,測(cè)量放出每根鋼管的中心軸線并焊接定位架,將鋼管用纜索吊吊放到位,利用定位架做支頂采用螺栓對(duì)每根鋼管進(jìn)行精確調(diào)整,全站儀監(jiān)測(cè)。調(diào)整到位后綁扎拱座剩余鋼筋、各預(yù)埋筋及安裝拱座預(yù)埋件。拱座第二次混凝土澆筑前對(duì)各預(yù)埋管進(jìn)行坐標(biāo)復(fù)檢,無(wú)誤后與拱座鋼筋就近焊接牢固,方可進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)?；炷翝仓^(guò)程中對(duì)預(yù)埋管口監(jiān)控量測(cè)發(fā)現(xiàn)位移時(shí)以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

(2)室外不利條件下的鋼管拱整體加工制作技術(shù)

根據(jù)鋼拱肋截面形式將其制作分為:下料加工、主弦管彎制、平聯(lián)制作、單拱肋臥拼、拱段立體預(yù)拼組裝、合龍接頭的設(shè)置、移出場(chǎng)地至吊裝區(qū)等 7個(gè)階段。焊接合格后的主弦管按 2m間距采用火工煨彎,使其達(dá)到拱肋線形標(biāo)準(zhǔn)。全部焊接均為 CO2氣體保護(hù)焊,以確保焊接質(zhì)量。各種弦管對(duì)接、煨彎、上下平聯(lián)單元件制作及臥拼制作均在專用裝焊胎架上進(jìn)行,1∶1測(cè)量放出地樣點(diǎn),按設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)位裝焊。節(jié)段組裝(預(yù)拼)、焊接完成后成橋組拼。

(3)復(fù)合式纜索吊的設(shè)計(jì)、施工及應(yīng)用技術(shù)

本橋纜索吊設(shè)計(jì)采用吊裝系統(tǒng)與錨扣系統(tǒng)分離的方案,主錨碇及扣索錨碇均采用預(yù)應(yīng)力錨索方案,塔架采用鉸座與基礎(chǔ)相連。纜索吊最大吊重以鋼管拱節(jié)段最大重量來(lái)控制,本橋纜索吊最大吊重達(dá)到 740kN。吊裝采用四點(diǎn)抬吊,節(jié)段整體吊裝,用鋼絲繩和鋼絞線兩種扣索定位節(jié)段。

(4)準(zhǔn)確計(jì)算扣索索力方法

采用纜索吊裝施工法進(jìn)行鋼管混凝土橋拱肋骨架吊裝時(shí),扣索索力的計(jì)算至關(guān)重要,它的大小直接關(guān)系到節(jié)段高程控制和扣索數(shù)目的確定。本橋采用優(yōu)化后的“有限元零位移法”進(jìn)行扣索索力的確定,該方法將扣索模擬成索單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,利用通用結(jié)構(gòu)分析軟件 MIDAS-Civil對(duì)扣索索力進(jìn)行計(jì)算,最后提供一組高程控制數(shù)據(jù)供吊裝過(guò)程控制。

(5)應(yīng)用新一代高效減水劑配制微膨脹易泵送混凝土

鋼管混凝土為 C45微膨脹混凝土,配合比設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)水灰比、粉煤灰摻量、膨脹劑摻量和外加劑摻量進(jìn)行試配。混凝土采用高落差串桶輸送到泵機(jī)內(nèi),然后再泵送入拱肋鋼管,一直頂升至矢高達(dá) 39m的拱頂。同時(shí)準(zhǔn)備備用管道、電焊機(jī)、氣割設(shè)備,其作用是當(dāng)發(fā)生堵管或泵不上去的時(shí)候在混凝土到達(dá)位置開(kāi)孔焊接帶閘閥泵管,然后連接備用管道繼續(xù)壓注直至管頂。備用管道用鋼筋固定在拱肋上。

(6)拱肋外包混凝土“三環(huán)十三面”施工技術(shù)

基于“三環(huán)六面法”的施工思想,同時(shí)考慮全拱均勻加載,完全對(duì)稱,把第一環(huán)、第三環(huán)混凝土(含橫撐)分 13個(gè)工作面(奇數(shù)段)澆筑;第二環(huán)混凝土方量稍少,分 11個(gè)工作面進(jìn)行澆筑。每環(huán)間隔槽按原設(shè)計(jì)采用的“三環(huán)六面法”設(shè)置 6個(gè),每半拱 3個(gè),分別設(shè)置在拱腳、16號(hào)、30號(hào)節(jié)點(diǎn)左右。兩半拱對(duì)稱,拱頂不設(shè)間隔槽,環(huán)與環(huán)錯(cuò)開(kāi)不少于 2m。其余工作面按施工縫相接。第一環(huán)、第三環(huán)均按“5+4+4”工作面分 3次澆筑,最后封槽。第二環(huán)按“6+5”個(gè)工作面分兩次澆筑,不設(shè)置試驗(yàn)段,最后封槽。

3.3 鋼管混凝土非對(duì)稱坡拱橋式結(jié)構(gòu)—野三河大橋

(1)后錨移動(dòng)式纜索起重機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化與應(yīng)用技術(shù)

設(shè)置 1組纜索起重機(jī),采用后錨移動(dòng)式地垅?？缍?110m(L1)+284m(L0)+20m(L2);數(shù)量:凈吊重550kN的主索 1組;吊重 50kN的工作索道 2組;主索最大垂度:15.8m(按 f/L=1/18控制);索鞍:主索道索鞍為橫向移動(dòng)式,最大移動(dòng)距離 6.55m。塔架:N型萬(wàn)能桿件拼裝門框型結(jié)構(gòu)。寬度:B=18m;塔高:萬(wàn)州岸 h=58.2m,設(shè)塔下鉸支 6個(gè);宜昌岸 h=5.2 m,設(shè)塔下固定支座。承載索:為 6φ55mm的密封鋼絲繩,帶跑車安裝張力為 306kN,最大吊重張力為 600 kN,承載索安全系數(shù)為 4.4。后錨地垅:萬(wàn)州側(cè)為普通鋼筋混凝土樁式地垅,結(jié)構(gòu)尺寸為 2.5m×2m×7.5 m;后錨梁為半徑 1.25m的大半圓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);宜昌側(cè)為錨索鋼筋混凝土樁式地垅,結(jié)構(gòu)尺寸為 2.5 m×1.6m×7.5m,后錨梁為梯形梁,結(jié)構(gòu)尺寸為長(zhǎng)14.5m,上底寬 2.1m,下底寬 2.4m,高 2.5m;移動(dòng)后錨為半徑 1.0m的小半圓,外為鋼板焊接內(nèi)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

(2)非對(duì)稱鋼管桁架坡拱橋節(jié)段安裝扣掛體系設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

鋼管拱肋采用纜索吊裝、鋼鉸線斜拉扣掛、上下游交錯(cuò)兩岸對(duì)稱、橫撐緊跟安裝合龍的施工方案。拱肋拱腳 10號(hào)段、0+1號(hào)段采用支架法施工,其他段采用鋼鉸線斜拉扣掛法施工;萬(wàn)州側(cè)采用塔扣,宜昌側(cè)采用通扣。鋼管拱肋設(shè)計(jì)為不對(duì)稱結(jié)構(gòu),兩側(cè)高差 15.75 m,拱肋分 11段進(jìn)行安裝,為了保證拱肋安裝精度和穩(wěn)定,采取了拱肋仿真計(jì)算,確定扣索控制張拉力、數(shù)量和長(zhǎng)度;利用側(cè)纜風(fēng)穩(wěn)定拱肋,確保拱肋安全。

(3)非對(duì)稱平行雙肋鋼管桁架坡拱橋鋼管混凝土頂升灌注技術(shù)

采用泵送頂升法施工,全橋上、下游左右岸對(duì)稱泵送,拱肋混凝土分兩級(jí)施工,第一級(jí)施工先上弦管,然后灌注下弦管;再灌注上平聯(lián)、下平聯(lián),再灌注實(shí)腹段腹板混凝土;第二級(jí)施工先上弦管,然后灌注下弦管,再灌注上平聯(lián)、下平聯(lián)。排漿孔、壓注按設(shè)計(jì)布置,每個(gè)拱腳各安置 1臺(tái)輸送泵,泵送由拱腳開(kāi)始連續(xù)、對(duì)稱壓注,分兩級(jí)施工完成。壓注時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制泵壓和泵速,保證兩岸混凝土灌注對(duì)稱。

(4)預(yù)應(yīng)力混凝土縱-橫梁格構(gòu)式漂浮體系施工技術(shù)

拱肋混凝土灌注完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,檢測(cè)合格后進(jìn)行吊桿、橫梁和縱梁安裝。橫梁安裝時(shí),將纜索起重機(jī)移到橋軸線上,將兩跑車靠攏,雙鉤起吊,將橫梁運(yùn)輸?shù)桨惭b位置上方,由于橫撐投影凈間距只有12.4m,小于橫梁長(zhǎng)度,橫梁不能直接落到安裝位置,將橫梁水平旋轉(zhuǎn)約 40°,從橫撐對(duì)角線緩慢落下,落至設(shè)計(jì)高程后,用拉捎側(cè)移的方法將橫梁拉到設(shè)計(jì)位置,將橫梁安裝到位。在橫梁安裝調(diào)整好、橋面臨時(shí)鎖定完成后進(jìn)行縱梁的安裝,縱梁安裝從萬(wàn)州側(cè)向宜昌側(cè)安裝,先安裝 2片次中梁到肋間橫梁,再安裝中梁、邊梁到肋間橫梁,最后安裝第三、二、一跨縱梁,每次縱梁安裝后進(jìn)行鋼筋焊接、精軋螺紋鋼安裝、預(yù)埋波紋管安裝、注出漿管安裝和濕接縫混凝土施工,待混凝土強(qiáng)度達(dá)到 90%即進(jìn)行精軋螺紋鋼張拉、注漿施工,待縱梁全部安裝完成進(jìn)行通長(zhǎng)鋼鉸線張拉、注漿和橫梁第二階段預(yù)應(yīng)力張拉。

3.4 大跨 T構(gòu)—馬水河大橋

(1)大體積承臺(tái)混凝土溫控防裂施工技術(shù)措施

采用低水化熱水泥、減少水泥用量、摻用適量粉煤灰和緩凝減水劑以控制水化熱;采取降低拌和物溫度、降低混凝土出機(jī)溫度,以控制澆筑溫度;并采取保溫養(yǎng)護(hù)、埋設(shè)循環(huán)冷卻管等綜合措施來(lái)限制混凝土內(nèi)部的最高溫升,降低內(nèi)外溫差。保持混凝土連續(xù)均衡供應(yīng),溫度監(jiān)控及時(shí)掌握混凝土溫度動(dòng)態(tài)變化,保證規(guī)范要求的內(nèi)部與表面溫差小于 25℃及降溫速率。

(2)高墩施工技術(shù)

墩身采用后傾式懸臂模板法施工,芬蘭進(jìn)口的維薩板拼裝,自下而上分段澆筑。首先在承臺(tái)施工結(jié)束后利用預(yù)埋的地腳螺栓支設(shè)模板,澆筑第一節(jié) 3.0m底部實(shí)體段混凝土,之后安裝懸臂支架分段澆筑,直至墩頂?；炷敛捎幂斔捅帽盟汀６丈砟０寮安牧蠙C(jī)具實(shí)體段采用汽車吊吊裝,空心段采用塔吊吊裝。墩身施工起重設(shè)備采用固定附墻式 C7030型塔吊,附著于墩身上,隨墩身施工高度增加分節(jié)段拼高;施工電梯采用工業(yè)電梯,其預(yù)埋件在承臺(tái)及墩身施工時(shí)提前預(yù)埋,其爬升軌道隨墩身施工高度增加逐段接長(zhǎng),滿足施工人員上下需要。墩身采用爬模系統(tǒng)安裝,施工懸臂爬模系統(tǒng)主要包括埋件、模板及爬架三部分。爬架主要由挑架、斜撐、主梁三角架、吊平臺(tái)等組成;埋件包括埋件板、受力螺栓、高強(qiáng)螺栓和爬錐。

(3)大跨度懸灌及合龍技術(shù)

采用菱形掛籃懸灌施工,掛籃由主桁承重系統(tǒng)、底籃及懸吊系統(tǒng)、行走及后錨系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等四部分組成。箱梁合龍段采用支架法施工,合龍段支架與邊跨現(xiàn)澆段支架相連,同時(shí)搭設(shè),并在其上鋪設(shè)模板,綁扎鋼筋,安裝預(yù)應(yīng)力孔道和豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋,底板和腹板縱向鋼筋單端進(jìn)行焊接,波紋管單端連接并預(yù)留另端活接頭,臨時(shí)鎖定鋼結(jié)構(gòu)單端焊接。按設(shè)計(jì)先張拉部分預(yù)應(yīng)力束。合龍后補(bǔ)足張拉噸位至設(shè)計(jì)噸位。進(jìn)行波紋管、鋼筋作業(yè),穿鋼絞線,梁端對(duì)稱增加配重。按照設(shè)計(jì)要求在合龍前,沿縱向在距離梁塊外側(cè) 50cm的腹板處施加1250kN的頂力,并用鋼楔塊頂緊;然后在支架上進(jìn)行合龍段施工;最后解除鋼楔塊,張拉剩余預(yù)應(yīng)力,拆除現(xiàn)澆支架完成 T構(gòu)合龍。

3.5 連續(xù)鋼桁拱橋結(jié)構(gòu)—萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋

(1)臨時(shí)支墩設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

全橋共設(shè)置 7個(gè)臨時(shí)支墩,臨時(shí)支墩基礎(chǔ)根據(jù)各自的地質(zhì)條件分別選用挖孔樁基礎(chǔ)或明挖擴(kuò)大基礎(chǔ),支架則采用常備的萬(wàn)能桿件或鋼管柱拼裝,支架頂均設(shè)有強(qiáng)大的分配梁系統(tǒng)和鋼墊塊,將鋼梁傳遞過(guò)來(lái)的集中力均勻分配下去。為了調(diào)節(jié)鋼梁架設(shè)過(guò)程中的節(jié)點(diǎn)高程,部分支墩頂面還布置有千斤頂。

(2)吊索塔架設(shè)計(jì)及施工

本橋采用 2臺(tái)固定式單層吊索塔架,不設(shè)走行結(jié)構(gòu),塔架直接鉸接于鋼梁上弦 A14節(jié)點(diǎn)上,前后索分別錨固于鋼梁 A3、A22節(jié)點(diǎn)上。吊索塔架高 52.2m,兩桁之間中心距為 16m。每臺(tái)吊索塔架共用 4組拉纜(前、后索各兩組),每組由 6根吊索組成,每根吊索由 91根 φ7mm高強(qiáng)度鋼絲組成,承受拉力13000kN。吊索塔架由主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、張拉系統(tǒng)及輔助系統(tǒng) 3部分組成:主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)即中心立柱,采用焊接“H”形截面的鋼梁通過(guò)萬(wàn)能桿件綴桿連成整體,接頭使用精制螺栓;張拉系統(tǒng)即吊索、錨箱和燕子板;輔助系統(tǒng)即萬(wàn)能桿件連接系、拼裝臨時(shí)固定支架等。

(3)35t斜爬式架梁吊機(jī)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

采用可在斜坡上行走的斜爬式架梁吊機(jī),能夠同時(shí)完成邊跨平弦鋼梁和中跨鋼桁拱的架設(shè),架梁吊機(jī)的一次前移站位錨固,可完成兩個(gè)節(jié)間的鋼梁架設(shè)。架梁爬行吊機(jī)在鋼桁拱上架梁時(shí),吊機(jī)能夠通過(guò)變坡底座及后支承螺旋調(diào)平機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整吊機(jī)的坡度,使之隨拱頂坡度變化保持水平狀態(tài)。同時(shí)吊機(jī)為液壓傳動(dòng),具有良好的微動(dòng)性能,使得架梁工作時(shí)鋼梁對(duì)位容易。在平弦位置,變坡底座的上平面與下平面平行,后錨固裝置錨固于鋼梁上弦,當(dāng)架梁吊機(jī)吊重時(shí),荷載通過(guò)前橫梁傳力至輪箱,輪箱上設(shè)的承壓抗剪裝置將壓力作用于鋼梁的翼緣,后拉力則通過(guò)后錨裝置承受。當(dāng)?shù)鯔C(jī)架設(shè)桁拱鋼梁時(shí),變坡機(jī)構(gòu)將變坡底座調(diào)成上平面保證水平,下平面錨固在鋼梁的上弦。吊重時(shí)傳力方式與在平行弦基本相同,坡面產(chǎn)生的下滑力由鋼梁上安裝的抗剪塊承受。吊機(jī)走行方法為:在鋼梁上弦上布置軌道系統(tǒng),前方定滑車安裝在鋼梁節(jié)點(diǎn)上,由卷?yè)P(yáng)機(jī)及滑車組牽引整機(jī)前行。

(4)墩頂布置調(diào)整鋼梁幾何狀態(tài)技術(shù)

前方支點(diǎn)是在永久支座上擺設(shè) 2m高的鋼墊塊作為鋼梁的承力支點(diǎn),后方支點(diǎn)則是將永久支座抽出,擺放高度較低的鋼墊塊及滑動(dòng)面作為臨時(shí)支點(diǎn)。位移調(diào)整系統(tǒng),則是在鋼梁的起頂點(diǎn)下布置千斤頂及墊座。千斤頂分為豎向千斤頂及水平千斤頂,需要對(duì)鋼梁位置進(jìn)行調(diào)整時(shí),先起頂豎向千斤頂將鋼梁頂起,再啟動(dòng)水平千斤頂頂動(dòng)豎向千斤頂,往需要的方向移動(dòng),豎向千斤頂下面布置有四氟滑板滑動(dòng)面。

(5)跨中合龍技術(shù)

在合龍前先將桁拱合龍段桿件都安裝在萬(wàn)州岸的鋼梁上,桿件呈懸臂狀態(tài)?？偟暮淆埐襟E是先合龍桁拱,再合龍系桿。桁拱合龍時(shí)先合龍下弦桿,再合龍上弦桿,最后合龍斜桿。桁拱合龍完成后,釋放 5號(hào)墩臨時(shí)固定支座為活動(dòng)支座,并通過(guò)頂高 4、7號(hào)墩頂鋼梁支點(diǎn)的辦法來(lái)調(diào)整系桿合龍口的尺寸,實(shí)現(xiàn)系桿合龍。為了簡(jiǎn)化施工及減少設(shè)備投入,在合龍前本橋僅對(duì)萬(wàn)州岸的鋼梁進(jìn)行位移調(diào)整,使其主動(dòng)去迎合宜昌岸鋼梁,達(dá)到合龍的目的。合龍點(diǎn)的“臨時(shí)鎖定”結(jié)構(gòu)措施,在桁拱下弦桿合龍時(shí)采用臨時(shí)鎖定措施,即在桿件上采用長(zhǎng)圓孔加圓孔合龍鉸及微調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)措施,長(zhǎng)圓孔為 80mm×100mm,合龍銷直徑 80mm。同時(shí)設(shè)置一些必要和簡(jiǎn)易的微調(diào)設(shè)施,如拉頂千斤頂和對(duì)拉臨時(shí)索等。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)宜昌長(zhǎng)江大橋首次將四跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)和鋼管混凝土拱橋兩種橋式結(jié)構(gòu)組合在一起,采用先梁后拱的施工方案。梁體自重主要由梁部承擔(dān),二期恒載及活載由拱肋與主梁二者共同承擔(dān)。通過(guò)拱肋對(duì)中跨主梁的加勁作用,降低了梁高,顯著改善了結(jié)構(gòu)整體受力狀態(tài)和長(zhǎng)期變形,解決了大跨度連續(xù)剛構(gòu)普遍存在的跨中下?lián)蠁?wèn)題,具有整體剛度大、動(dòng)力性能優(yōu)的特點(diǎn),適合高速列車運(yùn)行對(duì)橋梁性能的要求,橋式美觀、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

(2)落步溪大橋采用提籃拱,較好地解決了大跨度拱橋橋面寬度和橫橋向剛度之間的矛盾,勁性骨架混凝土拱橋,裸拱合龍相對(duì)較容易,實(shí)現(xiàn)了大跨度拱橋的無(wú)支架施工,減小了大跨度橋梁的施工風(fēng)險(xiǎn),但施工工期較長(zhǎng)。該橋跨度大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)要求高。

(3)野三河大橋在總體設(shè)計(jì)上是一個(gè)橋型和地形完美結(jié)合的典范。不對(duì)稱的坡拱外形結(jié)合半垂直的深谷地形,形成一種和諧美觀的視覺(jué)效果。

(4)馬水河大跨 T構(gòu)橋混凝土收縮徐變、溫度變化和預(yù)應(yīng)力作用等引起的附加內(nèi)力較小,在跨越地質(zhì)條件較為復(fù)雜的峽谷地區(qū),對(duì)邊坡的擾動(dòng)較小,可以節(jié)省材料用量。是橋梁建設(shè)中一種較為獨(dú)特的結(jié)構(gòu)體系,具有外形美觀,結(jié)構(gòu)尺寸小、橋下凈空大、視野開(kāi)闊,施工簡(jiǎn)便快捷,養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

(5)萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋?yàn)閲?guó)內(nèi)首次采用剛性拱柔性梁組合體系,一跨過(guò)江,結(jié)構(gòu)新穎,施工工藝與常規(guī)大不相同,必須進(jìn)行科技創(chuàng)新,破解施工難題,由此對(duì)技術(shù)及施工管理均提出了極大的挑戰(zhàn)。

[1] 畢玉琢.復(fù)雜山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)—宜萬(wàn)鐵路橋梁設(shè)計(jì)介紹[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005(11):48-52.

[2] 鄭水清.宜萬(wàn)鐵路渡口河特大橋設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005(11):60-63.

[3] 饒少臣.大跨高墩T構(gòu)鐵路橋設(shè)計(jì)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005(11):52-56.

[4] 瞿國(guó)釗,劉華全.宜萬(wàn)鐵路落步溪大橋 178m混凝土拱橋設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005(11):57-59.

[5] 黎曙文,羅世東.宜萬(wàn)鐵路野三河大橋不對(duì)稱拱橋設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005(11):72-74.

[6] 羅世東.鐵路橋梁大跨度橋式組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005(11):1-4.