■鐘 彬

(福建省交通科研院有限公司，福州 350004)

1 概述

拖拉式多點(diǎn)拖拉滑移施工，屬于頂推法施工工藝[1]的一種演變，即在沿橋梁縱向的臺(tái)后設(shè)立一個(gè)預(yù)制場(chǎng)地，分段將預(yù)制梁體拼接，將梁體與主動(dòng)墩用鋼絞線錨固；然后通過張拉千斤頂牽拉鋼絞線， 拖動(dòng)梁段在臨時(shí)支墩頂設(shè)置的滑道上滑移，牽引梁體安裝就位。采用拖拉法進(jìn)行拖拉滑移施工，實(shí)現(xiàn)鋼箱梁的滑移，橋墩所受的水平載荷為支反力與摩擦力抵消后的合力[2]。此種工法對(duì)于橋位部分區(qū)域通行、地理環(huán)境復(fù)雜、不能采用支架法施工的主梁比較適合。

鋼箱梁的拖拉滑移較混凝土梁， 可以忽略混凝土收縮徐變等引起的內(nèi)力問題，且自重輕施工荷載較小，單次跨越能力較混凝土梁強(qiáng)[3]。但由于箱梁整體抗扭轉(zhuǎn)性能較弱，因此在施工過程中要注意縱向抗扭的問題。目前對(duì)鋼箱梁的拖拉滑移施工控制技術(shù)研究較少， 福建省更是處于空白狀態(tài)。 已有的鋼箱梁的拖拉滑移研究主要側(cè)重于施工工藝， 同時(shí)以混凝土連續(xù)箱梁為主。 因此基于該項(xiàng)目，對(duì)鋼箱梁的拖拉滑移施工監(jiān)控量測(cè)的研究，能夠?yàn)樵摴しㄔ陬愃乒こ痰倪\(yùn)用提供參考借鑒。

2 工程概況

沈海高速公路鏡洋互通A 匝道跨線橋跨高速段為鋼箱梁，本聯(lián)為三跨連續(xù)梁，孔跨為40m+65m+40m，其中65m 跨梁底與沈海高速凈高約6m。鋼箱梁斷面采用單箱雙室截面，底板水平設(shè)置，頂板設(shè)2%的雙向橫坡，邊腹板采用斜腹板。 鋼箱梁中心線梁高2.60m， 梁頂面總寬16.50m，梁底寬度為8.188m。 鋼箱主梁縱坡在R=2500m的圓曲線的圓弧曲線上。主梁設(shè)置了預(yù)拱度，拱度線性為二次拋物線。 全橋分為29 個(gè)節(jié)段，連鋼護(hù)欄共計(jì)1320t。為減少對(duì)沈海高速路交通的影響， 采用梁段分階段拖拉滑移拖拉滑移施工方式進(jìn)行鋼箱梁架設(shè)， 累計(jì)滑移距離為145m。 橋梁平面布置如圖1 所示、立面布置圖如圖2所示。

圖1 橋梁平面布置

圖2 橋梁立面示意圖

3 拖拉滑移施工流程

鋼箱梁總長(zhǎng)145.00m， 總重11244kN， 總拖拉行程145.00m。鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)拖拉滑移施工立面圖及平面圖如圖3 所示。 施工流程如下：

(1)第一階段：預(yù)埋件預(yù)埋→支架搭設(shè)→拖拉滑移設(shè)備安裝→第一階段梁段(1～14 節(jié)段)運(yùn)輸、吊裝、組拼、安裝、焊接、涂裝→導(dǎo)梁安裝→第一階段鋼箱梁拖拉滑移。該階段鋼箱梁總長(zhǎng)70.40m， 總重5947kN， 總拖拉行程27.80m。

(2)第二階段：第二階段梁段(15～19 節(jié)段)運(yùn)輸、吊裝、組拼、安裝、焊接、涂裝→第二階段鋼箱梁拖拉滑移。該階段鋼箱梁總長(zhǎng)95.40m， 總重7800kN， 總拖拉行程80.00m。

(3)第三階段：第三階段梁段(20～29 節(jié)段)運(yùn)輸、吊裝、組拼、安裝、焊接、涂裝→第三階段鋼箱梁拖拉滑移→導(dǎo)梁拆除→整橋就位、落梁→支架拆除、完工。

圖3 拖拉滑移施工立面與平面布置圖

4 施工狀態(tài)分析及理論計(jì)算

4.1 鋼箱梁拖拉滑移施工工序

鋼箱梁的拖拉滑移施工是一個(gè)持續(xù)性的動(dòng)態(tài)過程，施工過程的監(jiān)控量測(cè)需要對(duì)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 但過程中理論控制閥值的計(jì)算無法按照實(shí)時(shí)階段進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算， 因此需要仔細(xì)分析整個(gè)鋼箱梁拖拉滑移施工，從整個(gè)拖拉動(dòng)態(tài)過程中選擇若干靜態(tài)工況進(jìn)行分析，計(jì)算各自的理論值作為施工監(jiān)控的控制閥值。 工況選取和施工狀態(tài)見表1。 其中，工況2、工況8、工況12、工況13 是值得關(guān)注的工況，涉及導(dǎo)梁與主梁連接處、主梁跨中、主梁懸臂最大處等位置的最不利受力狀態(tài)，同時(shí)臨時(shí)墩柱所受的支反力最大。

4.2 理論計(jì)算分析

采用大型有限元軟件建立橋梁模型， 對(duì)鋼箱梁三階段頂推施工過程共17 個(gè)工況進(jìn)行模擬分析，鋼箱梁模型見圖4。 分析得到表1 中17 個(gè)靜態(tài)工況的受力情況，并以此建立拖拉施工過程的預(yù)警設(shè)置。

圖4 結(jié)構(gòu)有限元模型圖

表1 工況選擇統(tǒng)計(jì)表

5 施工監(jiān)控量測(cè)實(shí)施

采用拖拉滑移法施工梁式橋優(yōu)點(diǎn)較多， 但施工過程受到的不利影響因素也不少， 因此必須加強(qiáng)施工控制[4]。從拖拉滑移橋梁的自身特點(diǎn)來看， 為了保證拖拉滑移施工順利進(jìn)行， 在任何狀態(tài)下結(jié)構(gòu)受力應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍以內(nèi)，落梁后的梁體的標(biāo)高、變形及受力狀態(tài)(截面應(yīng)力應(yīng)變、支座反力)要與設(shè)計(jì)相符是施工控制的主要目的。

5.1 拖拉滑移過程中的監(jiān)測(cè)方案

(1)梁體中線偏位監(jiān)測(cè)

拖拉滑移施工過程中，千斤頂?shù)耐屏?huì)有差別，為防止梁體頂偏，應(yīng)對(duì)梁體中線偏位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)方法： 采用全站儀測(cè)箱梁水平坐標(biāo)與經(jīng)緯儀測(cè)箱梁中線雙控的方法。

具體操作：①全站儀測(cè)箱梁水平坐標(biāo)。 全橋共設(shè)14個(gè)測(cè)量斷面，分布在成橋后每孔的四分點(diǎn)位置(見圖5)，沿腹板梁底位置黏貼全站儀反光片，見圖6。 通過先期計(jì)算，獲得每個(gè)階段測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)值。根據(jù)理論坐標(biāo)值與實(shí)際坐標(biāo)值進(jìn)行比較，對(duì)箱梁偏位情況進(jìn)行評(píng)價(jià)；②經(jīng)緯儀測(cè)箱梁中線。精確測(cè)量獲得箱梁頂板的中間位置，在橋面上做好標(biāo)記，見圖7。 將經(jīng)緯儀架設(shè)在3# 臺(tái)高處，通過水平角度測(cè)量，對(duì)箱梁偏位情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

如果發(fā)現(xiàn)主梁軸線偏離設(shè)計(jì)軸線到達(dá)控制值時(shí)，應(yīng)立即通知指揮人員，指揮人員下達(dá)糾偏指令。操作人員擰動(dòng)導(dǎo)向設(shè)施的絲杠，在拖拉滑移過程中進(jìn)行糾偏。

圖5 梁體中線監(jiān)測(cè)點(diǎn)縱向布置圖

圖6 測(cè)站測(cè)量示意圖

(2)主梁和導(dǎo)梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)

拖拉滑移過程中， 主梁截面應(yīng)力是隨著拖拉滑移的進(jìn)行不斷變化的，不但應(yīng)力大小改變，其應(yīng)力屬性(抗、壓)也會(huì)發(fā)生改變。 為保證拖拉滑移過程中結(jié)構(gòu)的受力始終不超過設(shè)計(jì)允許值，就必須對(duì)其進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即暫停拖拉滑移施工，查找原因并采取合理措施保證拖拉滑移施工的順利進(jìn)行。

圖7 測(cè)點(diǎn)布置圖

根據(jù)設(shè)計(jì)模擬拖拉滑移過程計(jì)算分析， 初步選擇主梁在拖拉滑移過程中受力最不利的位置作為應(yīng)力監(jiān)測(cè)截面，另外鋼導(dǎo)梁和主梁連接部位易發(fā)生開裂，拖拉滑移過程中要密切監(jiān)測(cè)連接部位是否存在應(yīng)力過大、 腹板屈曲等現(xiàn)象。

選定的監(jiān)測(cè)截面：導(dǎo)梁與主梁結(jié)合截面(Ⅰ-Ⅰ截面)、主梁距梁端21.4m 位置截面(Ⅱ-Ⅱ截面)、成橋后各孔的跨中截面(Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ、Ⅴ-Ⅴ截面)。截面見圖8，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置見圖9。

圖8 梁體應(yīng)變監(jiān)測(cè)截面(單位：m)

圖9 監(jiān)測(cè)截面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖(單位：m)

(3)導(dǎo)梁變形監(jiān)測(cè)/成橋線形測(cè)量

在拖拉滑移過程中，導(dǎo)梁端部標(biāo)高是不斷變化的。一般說來，導(dǎo)梁端部撓度總大于預(yù)測(cè)值。為保證導(dǎo)梁順利通過支墩，在導(dǎo)梁端部接近支墩時(shí)，應(yīng)對(duì)其標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并采用千斤頂使導(dǎo)梁前端位于將就位的墩上。

根據(jù)理論計(jì)算得到的導(dǎo)梁前端最大位移值， 采用全站儀，對(duì)導(dǎo)梁前端變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 同時(shí)，需要對(duì)箱梁的變形進(jìn)行測(cè)量，保證箱梁受力在理論范圍內(nèi)，同時(shí)成橋后對(duì)橋梁線形進(jìn)行測(cè)量控制。

(4)落梁監(jiān)測(cè)

落梁按設(shè)計(jì)分次進(jìn)行，直至梁體就位。 每次落梁后，對(duì)本次落梁高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)橋面高程點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，以便掌握橋梁的扭轉(zhuǎn)情況。 同時(shí)對(duì)梁體的跨中截面應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止橋梁局部扭轉(zhuǎn)發(fā)生。

(5)拖拉滑移墩頂水平位移/墩腳受力監(jiān)測(cè)

拖拉滑移施工過程中需防止拖拉滑移墩承受過大的水平力而產(chǎn)生超限水平位移， 需對(duì)各個(gè)拖拉滑移墩的墩頂進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)， 同時(shí)對(duì)墩腳受拉區(qū)的混凝土應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。從施力開始到梁體開始移動(dòng)連續(xù)觀測(cè)，一旦位移超過最大值則立即停止施力，重新調(diào)整各千斤頂拉力。監(jiān)測(cè)方法：水平位移采用傾角儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)；混凝土應(yīng)力采用應(yīng)變計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)布置見圖10。

圖10 1# 墩柱測(cè)點(diǎn)布置圖

5.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

(1)各工況下各控制截面的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)值大部分都小于模型理論計(jì)算值， 說明該鋼箱梁橋的實(shí)際受力狀態(tài)與模型計(jì)算的相符。 期間出現(xiàn)左右箱室應(yīng)變數(shù)值偏差的情況，通過分析增加橫向限位裝置，對(duì)拖拉滑移施工進(jìn)行糾偏，保障橋梁拖拉施工順利進(jìn)行。

(2)各工況下各撓度測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)值基本都小于模型理論計(jì)算值， 說明該鋼箱梁橋的實(shí)際剛度狀態(tài)與模型計(jì)算的相符，橋梁的線型變化處于可控范圍。

(3)施工過程，受支點(diǎn)水平反力的作用，1-1# 墩頂和1-2# 墩頂?shù)目v向水平位移均小于相應(yīng)理論計(jì)算值，在支點(diǎn)水平反力和豎向反力共同作用下，1-1# 墩腳和1-2#墩腳的混凝土應(yīng)變均小于相應(yīng)理論計(jì)算值， 說明該鋼箱梁橋橋墩的實(shí)際受力狀態(tài)與模型計(jì)算的相符。

從以上監(jiān)測(cè)結(jié)果來看，整個(gè)頂推施工過程較為順利，施工及其監(jiān)控均按照預(yù)定計(jì)劃穩(wěn)步進(jìn)行， 考慮到頂推過程鋼箱梁存在整體右偏現(xiàn)象， 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果基本都在理論計(jì)算值范圍左右，都在可控范圍之內(nèi)，該理論計(jì)算模型基本能反應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。

6 結(jié)論

(1)鋼箱梁拖拉滑移施工能夠有效地解決下穿通道項(xiàng)目的施工難處，提供很好的解決方法和思路；

(2)鋼箱梁不同于混凝土箱梁，在施工過程中具有易扭轉(zhuǎn)、易偏移的難題，需要在施工前期做好應(yīng)急預(yù)案；

(3)鋼箱梁拖拉滑移施工的監(jiān)控量測(cè)要根據(jù)施工特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求數(shù)據(jù)能夠較好的反應(yīng)施工過程的狀態(tài)，對(duì)過程中橋梁狀態(tài)進(jìn)行糾偏， 保障落梁后橋梁的結(jié)構(gòu)受力滿足設(shè)計(jì)要求；

(4)該項(xiàng)目的監(jiān)控量測(cè)方案可以很好地為類似項(xiàng)目提供借鑒參考。