李紅征，薛志清

(1.廣鐵貴廣鐵路廣州樞紐工程指揮部，廣州 510370;2.湖南工業(yè)大學 土木學院，湖南 株洲 412006)

橋址位于佛山水道與平洲水道交匯口附近，橋位上游500 m附近有三山西大橋，橋位下游18 m為已建武廣客專鐵路跨東平水道連續(xù)鋼桁拱。東平水道屬國家Ⅱ級航道，主要受暴雨洪水影響，每年4～9月為洪水期，較大洪水多出現(xiàn)在5～8月，并受南海潮汐影響。百年一遇洪潮水位3.69 m，最高通航水位3.42 m。跨東平水道采用(66+99+286+99+66)m連續(xù)鋼桁拱，與已建武廣客專東平水道特大橋主跨錯孔布置。

1 工程概況

1.1 工程簡介

東平水道特大橋主要為跨三眼橋貨場、花地河及東平水道等而設(shè)，沿線跨越的主要公路有穗鹽路、西環(huán)高速、花地大道、龍溪大道和三山大道等。橋梁設(shè)計速度200 km/h，橋上為無縫線路。起止里程 GDK813+524.43～GDK822+827.5，橋長 9.3 km。本橋從GDK819+842.73～GDK822+833.55為貴廣南廣右線雙線橋，跨東平水道連續(xù)鋼桁拱即位于該雙線橋。

1.2 橋式方案

跨越東平水道采用(66+99+286+99+66)m連續(xù)鋼桁拱，連續(xù)鋼桁拱橋式立面布置見圖1。

梁端距邊支座中心1 m，鋼梁全長618 m?？紤]到降低梁端轉(zhuǎn)角，有利于中跨懸拼以及減小邊跨梁高，本橋邊跨總長165 m，通過輔助墩分隔為66 m(簡稱“邊跨”)與99 m(簡稱“次邊跨”)兩段。

連續(xù)鋼桁拱橋式橫向布置見圖2。結(jié)構(gòu)采用兩片主桁，桁間距16 m，橋上為雙線鐵路，線間距4.6 m。

主桁采用有豎桿N型三角桁式，節(jié)間長度11.0 m，中跨26個節(jié)間，兩邊跨各6個節(jié)間，兩次邊跨各9個節(jié)間。邊跨桁高14.0 m，加勁弦高20.0 m，拱頂拱肋高度9.5 m，最大吊桿長度41.0 m。下拱肋為圓曲線，矢跨比1/4.69。

主桁上下弦、拱肋、吊桿以及受壓較大的腹桿采用帶肋的箱形截面，受壓較小及受拉的腹桿采用工字形截面。主桁桿件內(nèi)寬1 200 mm，上弦及上拱肋內(nèi)高1 200 mm，下弦及系梁內(nèi)高1 600 mm，拱肋內(nèi)高1 200～2 000 mm，最大板厚56 mm。主桁材料為Q370qE。

圖1 連續(xù)鋼桁拱橋式立面布置(單位:m)

圖2 連續(xù)鋼桁拱橫向布置(單位:m)

2 施工

鋼桁拱邊跨采用輔以臨時墩的懸臂施工方法，中跨采用吊索塔架輔助懸臂安裝、跨中合龍的施工方法。

2.1 主要施工裝備

1)全回轉(zhuǎn)架梁吊機 全橋布設(shè)2臺用于架設(shè)鋼梁。吊機基本參數(shù)如下:主鉤起重量和最大起重力矩應(yīng)能滿足起吊最大組合構(gòu)件重量并有安全系數(shù)，吊機走行方式為自行。

2)吊索塔架 全橋布設(shè)2臺吊索塔架，分別安裝在217#、218#墩鋼桁梁上弦。

3)跨線移動門吊 全橋布設(shè)2臺，用于安裝兩岸邊跨前5個節(jié)間鋼梁、拼裝全回轉(zhuǎn)架梁吊機底盤、所有鋼桁梁桿件上橋以及小型材料和有關(guān)設(shè)備的起吊等。

2.2 施工順序和作業(yè)空間

1)施工順序:①在兩岸設(shè)置預(yù)拼場，施工橋墩及臨時墩。施工提升站，起落梁設(shè)施及鋼梁縱向移動設(shè)施。②安裝邊墩臨時支座，利用提升站安裝邊跨鋼梁兩個節(jié)間(22 m)。鎖定邊墩臨時支座縱向水平位移，在已架鋼梁上拼裝架梁吊機。③利用架梁吊機借助臨時墩架設(shè)邊跨鋼梁。④利用架梁吊機繼續(xù)架設(shè)鋼梁至中墩。拆除所有剩余臨時墩，安裝中墩臨時支座，解除邊墩臨時支座縱向水平位移，并鎖定中墩臨時支座縱向水平位移。⑤利用架梁吊機由兩個中墩向跨中懸拼架梁，安裝塔架及扣索。在邊跨55 m范圍內(nèi)壓重100 kN/m。⑥繼續(xù)懸拼鋼梁，張拉扣索。預(yù)留合龍口，通過起落邊支座調(diào)整豎向合龍位置?？v移鋼梁，使得水平方向達到合龍要求。⑦一次合龍拱肋、橋面系。繼續(xù)將邊支座上抬回位后，拆除邊跨壓重、扣索及塔架。整體縱向水平移動鋼梁，將貴州側(cè)中支座移至設(shè)計位置。⑧安裝永久支座，拆除臨時支座。安裝橋面道砟槽板，澆注結(jié)合混凝土。安裝全橋附屬結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)道砟及軌道系統(tǒng)，完成全橋施工。

2)作業(yè)空間:全橋在南、北兩岸各設(shè)置一座預(yù)拼場，供應(yīng)鋼梁架設(shè)。預(yù)拼場面積約12 000 m2，分別布置有預(yù)拼臺座和存放臺座，各配備龍門吊機1臺，汽車吊1臺，運梁小車2臺。

2.3 鋼梁桿件的預(yù)拼

1)為便于鋼梁安裝，架設(shè)前在預(yù)拼場要將部分零小桿件組拼成一大部件。桿件預(yù)拼前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖繪制預(yù)拼圖和栓釘圖，清查桿件編號和數(shù)量，在基本桿件上標出釘栓長度區(qū)域線，起吊重心位置和單元重量及安裝方向。

2)拼裝沖釘?shù)墓Q直徑應(yīng)與工廠試拼、工地釘孔重合率相適應(yīng)。沖釘材質(zhì)可選用35號或45號碳素結(jié)構(gòu)鋼制作，并經(jīng)過熱處理方能使用。沖釘圓柱部分的長度應(yīng)大于板束厚度，沖釘使用多次后，經(jīng)檢查如不符合偏差要求，應(yīng)予以更換。

3)待安裝的鋼梁桿件和組合單元，應(yīng)在節(jié)點板和拼裝板位置標出橋上安裝的螺栓長度、數(shù)量、拼裝方向、重量和重心位置，但標示線不得侵入高栓墊圈范圍。

4)桿件組拼單元栓合后，應(yīng)經(jīng)值班技術(shù)人員檢查，填寫組拼桿件登記卡，并須經(jīng)質(zhì)檢人員檢查驗收簽證后方可上橋安裝。

5)桿件預(yù)拼后應(yīng)滿足下列要求:預(yù)拼單元重量不得超過吊機額定重量;栓孔重合率應(yīng)達到《制造規(guī)則》對工廠試拼質(zhì)量要求。

2.4 鋼梁安裝架設(shè)

1)鋼梁安裝原則:①保證鋼梁懸臂架設(shè)過程中的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)(M傾>1.3)，以壓重或鋼梁自重進行配重平衡，滿足跨中合龍之際最大懸臂安裝需要。②在支架上拼裝鋼梁時，除保證支架有足夠的承載力和預(yù)留壓縮下沉量外，應(yīng)特別注意鋼梁的拼裝拱度曲線。主桁桿件閉合，節(jié)點高強度螺栓100%終擰后，下弦桿前端節(jié)點底面與支架支點墊塊之間才能用鋼板抄死。該節(jié)間高栓全部終擰后，再拼裝下一節(jié)間。③在支架上拼裝鋼梁第一節(jié)間的縱梁時，必須在縱梁的懸臂端設(shè)置臨時支點。

2)鋼梁安裝要點:①桿件栓捆前，檢查由預(yù)拼場發(fā)來的桿件是否符合拼裝順序，栓捆時應(yīng)注意桿件上標注的質(zhì)量大小和重心位置。②桿件拼裝時，為保證拼裝拱度，需按孔眼總數(shù)50%的沖釘均勻分布打入，并上足25%～30%的高強度螺栓，作一般擰緊后方能松鉤。將沖釘換成高強度螺栓時，一次卸下的沖釘數(shù)量，最多不超過沖釘總數(shù)的20%。將全部沖釘換成高強度螺栓后，按工藝進行初擰和終擰。終擰后的螺栓檢查合格后，用相應(yīng)油漆作標志。螺栓施擰應(yīng)從栓群中心向四周進行，以利板束壓平及減少螺栓之間的相互影響。③懸臂架設(shè)過程中，要求主桁栓合進度不落后于拼裝的二個節(jié)間，即正在栓合的節(jié)點與正在拼裝的節(jié)點距離為兩個節(jié)間。④懸臂安裝過程中需要進行測量:鋼梁懸臂安裝時節(jié)點撓度及中線的測量，要求每安裝一個大節(jié)間，各節(jié)點測一次撓度與計算值比較，同時測一次中線，判斷鋼梁制造和安裝質(zhì)量。同時對關(guān)鍵桿件要進行應(yīng)力測定，與計算值比較，以便及時進行分析，防止超應(yīng)力。在主桁拱合龍時測定若干桿件應(yīng)力，以便掌握合龍過程中的應(yīng)力狀況，檢驗結(jié)構(gòu)特征。⑤懸臂安裝時，前方墩頂支座高程，應(yīng)根據(jù)懸臂端的最大撓度和工廠制造拱度及墩頂設(shè)備高度等因素確定。臨時支座應(yīng)設(shè)有良好的頂落及縱橫移設(shè)備，后者應(yīng)設(shè)置雙向頂架，任一面均可施頂，一面頂移一面制動保險。臨時支座和保險支座不宜過高，設(shè)置時要考慮支座在溫度、風力、靜、動力作用下的穩(wěn)定性，主要受力支點臨時支承在工鋼束、鋼墊塊、鋼軌束等組成的支座上時，應(yīng)考慮因鋼梁轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的偏心反力對支座和鋼梁節(jié)點的影響。

3)鋼梁調(diào)整:鋼梁在懸臂安裝到達前方橋墩后，如前支點橫向偏移較大時，可在起頂前橫移調(diào)整到位。鋼梁縱移可利用頂落梁的高差或利用溫差進行。鋼梁橫移調(diào)整偏位之前，下平聯(lián)和上平聯(lián)節(jié)點螺栓必須終擰完畢，以防鋼梁受橫向水平力的影響造成鋼梁軸線發(fā)生曲折。

2.5 合龍

2.5.1 合龍?zhí)攸c

1)跨中懸臂跨度長，合龍端撓度、轉(zhuǎn)角很大，合龍對位困難。

2)跨中合龍前輔以吊索塔架進行鋼梁懸臂安裝;拱桁合龍后，吊索塔架還不能拆除，而只能進行索力調(diào)整，吊索和塔參與主梁受力，構(gòu)成“斜拉橋”的體系，受力體系比較復(fù)雜。

3)桁拱合龍后欲合龍系桿，還需起頂邊墩和通過塔架索力調(diào)整等措施來實現(xiàn)，體系轉(zhuǎn)換過程比較復(fù)雜。

4)合龍點空間坐標的變化因素多:順橋向鋼梁長度的偏差X，受溫度、鋼梁制造與安裝的偏差及索力的影響。垂直方向的偏差Y，受安裝荷載及索力偏差的影響。鋼梁中線上下游的偏差Z，受日照、索力與鋼梁安裝順序，起吊荷載的影響。調(diào)整時 X、Y相互影響，合龍時較難掌握。

5)合龍精度要求高:合龍節(jié)點栓孔由工廠按設(shè)計圖一次成孔，工地用沖釘打入，施工過程中不準擴孔。

2.5.2 合龍方案

鋼梁合龍總的方案是，先拱后系桿。

第一步:通過武漢側(cè)鋼梁整體縱移、217#(218#)墩頂鋼梁預(yù)落和必要的塔架索力的調(diào)整，將跨中鋼梁梁端合龍點的位移偏差調(diào)整到安裝精度要求之內(nèi)，先行合龍鋼桁拱下弦。

第二步:利用千斤頂在上弦節(jié)點間施力，使得上弦節(jié)點栓孔對應(yīng)，安裝上弦拱肋節(jié)點，進行上弦合龍。

第三步:解除主墩支座約束。

第四步:通過兩邊墩起頂鋼梁和逐步釋放索力，使得系桿節(jié)點栓孔對應(yīng)，進行系桿合龍，從而完成全橋合龍。鋼梁安裝完畢，縱橫移和高程調(diào)整后，質(zhì)量標準符合設(shè)計要求。

2.5.3 施工注意事項

位移調(diào)整系統(tǒng)的主要組成是在鋼梁的起頂點下布置的千斤頂及頂座，千斤頂分為豎向千斤頂及水平千斤頂，分別進行頂落梁和縱橫移操作。鑒于鋼梁跨度大，在溫差作用下易產(chǎn)生較大的縱向位移，需在豎向千斤頂下面布置MGE板用作滑動面。縱橫移操作時，將鋼梁置于墩頂臨時支座上滑動，MGE板用作滑動面。

3 結(jié)語

嚴格按照施工方案和工藝細則施工，能夠確保對鋼梁架設(shè)中的應(yīng)力和變形進行監(jiān)控，包括鋼梁桿件的應(yīng)力、鋼梁在起頂過程中的應(yīng)力、鋼梁拱度和懸臂端的撓度等，使鋼梁架設(shè)各工序都處在質(zhì)量控制之下。大跨度鋼桁拱的架設(shè)，位移調(diào)整系統(tǒng)是調(diào)整鋼梁幾何狀態(tài)的重要手段，在鋼梁架設(shè)過程中起著至關(guān)重要的作用。通過墩頂布置的位移調(diào)整系統(tǒng)來完成大跨度鋼桁拱的拼裝，可以保證中跨跨中高精度的合龍。

[1] 張春新，劉代興.鋼桁拱橋精確合龍施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2010，(1):82-83.

[2] 中華人民共和國鐵道部.TB 10212—2009 鐵路鋼橋制造規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

[3] 中華人民共和國鐵道部.TB 10002.2—2005 鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

[4] 中華人民共和國鐵道部.TBJ 214—92 鐵路鋼橋高強度螺栓連接施工規(guī)定［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

[5] 中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)［2005］160號 客運專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收暫行標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.