董 琨

（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司， 湖北 襄陽(yáng) 441104）

1 工程概況

本橋?yàn)樾陆ㄨF路武漢至十堰鐵路孝感至十堰段相關(guān)工程，為棗陽(yáng)市中興大道跨漢丹鐵路立交橋改擴(kuò)建工程。

橋梁設(shè)計(jì)采用連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，三孔一聯(lián)?？卓绮贾脼椋?9.46+45+30）m，橋梁分兩幅，平面位于直線上，分別布置與既有橋兩側(cè)。橋梁采用等高度鋼箱梁，單幅標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?8m，梁高2.1m。箱頂寬18m，箱底寬12m，懸臂長(zhǎng)各為2.5m，采用單箱三室截面。橋梁設(shè)有2%的橫坡，兩幅箱梁總重2075t。

箱梁梁體采用Q345qD鋼材，預(yù)埋件、附屬結(jié)構(gòu)鋼材采用Q235B鋼材。箱梁頂、底板厚度為16mm，支點(diǎn)處局部加厚，順橋向布置U型加勁肋，組成正交異性橋面。鋼箱梁設(shè)4道腹板，板厚為16mm。箱室內(nèi)每隔3m左右設(shè)置一道橫隔板，板厚14mm。

2 頂推施工概況

此次施工需上跨既有漢丹鐵路，出于安全角度考慮排除了汽車吊及架橋機(jī)施工，選取偏安全考慮的頂推施工方案。此次頂推施工計(jì)劃單幅鋼箱梁頂推采用8臺(tái)450t步履機(jī)進(jìn)行頂推施工。其施工流程如下：

(一)鋼箱梁節(jié)段在漢江重工廠內(nèi)制造完成后，由高速運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)吊車按相應(yīng)節(jié)段順序架設(shè)至臨時(shí)支架上（臨時(shí)吊點(diǎn)和臨時(shí)支點(diǎn)的位置必須設(shè)在縱向腹板和橫隔板的交叉處）。通過(guò)全站儀及水準(zhǔn)儀對(duì)調(diào)整各節(jié)段高程、平面線形及節(jié)段間距進(jìn)行量測(cè)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核確認(rèn)后在現(xiàn)場(chǎng)焊接鋼箱梁節(jié)段并調(diào)試步履式千斤頂。

(二)臨時(shí)胎架施工前需對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，之后進(jìn)行臨時(shí)胎架擴(kuò)大基礎(chǔ)、安裝胎架立柱及頂推設(shè)備就位施工，頂推設(shè)備必須安裝鋼箱梁加強(qiáng)肋的下方。在頂推施工，提前完成防護(hù)墻及防拋網(wǎng)施工，避免造成后續(xù)施工困難。

(三)拼裝36m導(dǎo)梁與105m鋼箱梁以及尾端12m導(dǎo)梁。

(四)將拼裝好的鋼箱梁節(jié)段向前頂推至設(shè)計(jì)位置，通過(guò)試頂方式確認(rèn)設(shè)備同步性、頂推方向及高程控制，確保箱梁后續(xù)頂推施工中定位準(zhǔn)確及頂推設(shè)備均勻受力。

(五)鋼箱梁頂推施工就位后，拆除臨時(shí)支架。同時(shí)完成后續(xù)橋面附屬工程施工。

3 荷載分析

3.1 鋼箱梁分段圖

頂推鋼箱梁?jiǎn)畏L(zhǎng)105m，其分段如下所示：

3.2 建模分析

此次計(jì)算采用 Midas Civil 2017進(jìn)行頂推模擬。由于此橋?yàn)樾苯粯?，平面單梁模型法顯然不適用，故使用空間梁格模型法對(duì)頂推過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算。建模時(shí)將鋼箱梁結(jié)構(gòu)離散為縱梁腹板和橫隔板組成的梁格模型，縱梁?jiǎn)卧孛鏋轫數(shù)装鍘Ъ觿爬叩墓ぷ中徒孛?，翼緣寬度為相鄰腹板間距的一半，有效分布寬度與空間單梁模型相同。每片橫隔板為一根虛擬橫梁，橫梁?jiǎn)卧孛鏋楣ぷ中停拱搴穸仍O(shè)為 14mm。翼緣寬度為橋梁設(shè)計(jì)中心線處相鄰橫隔板間距的一半，橫梁高度為橋梁設(shè)計(jì)中心線處腹板的高度。通過(guò)調(diào)整自重系數(shù)讓程序自動(dòng)生成鋼箱梁自重及導(dǎo)梁自重，箱梁橫隔板重量以節(jié)點(diǎn)荷載的形式施加在鋼箱梁模型上，鋼箱梁兩側(cè)防撞墻按10852N/m計(jì)算。計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)，風(fēng)速等級(jí)按當(dāng)?shù)?10年一遇的風(fēng)速考慮，根據(jù)《公路橋涵抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGTD60-2004）計(jì)算橫向靜風(fēng)荷載為2350N/m。溫度荷載按當(dāng)?shù)?0年中的最低氣溫與最高氣溫考慮。由于頂推施工時(shí)，鋼箱梁及導(dǎo)梁頂部嚴(yán)禁堆載，故不考慮施工荷載的影響。鋼箱梁整體均布荷載按9t/m考慮，導(dǎo)梁均布荷載按1.2t/m考慮。

4 頂推工況分析

根據(jù)施工情況共分為六個(gè)工況，具體為：①鋼箱梁在拼裝完成后的初始頂推狀態(tài)，其尾端懸挑長(zhǎng)度最大。此時(shí)步履機(jī)支點(diǎn)反力、鋼箱梁?jiǎn)胃v梁彎矩及剪力最大，；②當(dāng)后導(dǎo)梁尾端剛好脫離 6#步履機(jī)時(shí)，此時(shí)尾端懸挑長(zhǎng)度為36m；③當(dāng)前導(dǎo)梁前端到達(dá)2#步履機(jī)但未上步履機(jī)時(shí)，此時(shí)頂推整體前端懸挑長(zhǎng)度最大，此時(shí)撓度最大；④當(dāng)前導(dǎo)梁前端剛好到達(dá)2#步履機(jī)時(shí)；⑤當(dāng)前導(dǎo)梁與鋼箱梁連接處到達(dá)52m跨跨中時(shí)，此時(shí)鋼箱梁所受應(yīng)力最大；⑥當(dāng)鋼箱梁前端即導(dǎo)梁尾端剛好到達(dá)2#步履機(jī)時(shí)。具體如下：

工況各步履機(jī)支點(diǎn)反力（t) 最大撓度（cm)最大應(yīng)力（MPa)最大彎矩（KN·m)最大剪力（KN)1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 6-1 6-2工況一 9.2 9.6 208.0 226.9 197.7 197.2 385.9 18.5 92.7 17761.1 2108.7工況二 236.4 257.7 188.8 185.3 377.8 376.6 18.2 87.3 16736.6 1923.0工況三 303.9 327.6 202.7 193.5 296.3 298.5 76.2 12678.6 1778.4工況四 9.1 9.3 278.9 301.2 221.5 214.2 293.4 295.0 5.3 60.8 9829.5 1609.7工況五 30.9 32.6 346.5 366.1 237.1 229.4 188.5 191.7 8.4 13632.5 1988.6工況六 177.0 190.6 356.7 358.9 262.9 263.8 7.7 60.5 11943.8 1918.0images/BZ_213_802_1734_859_1784.pngimages/BZ_213_914_1832_984_1883.pngimages/BZ_213_983_1931_1052_1982.png

5 頂推梁體抗傾覆性驗(yàn)算

根據(jù)頂推工藝圖及工況計(jì)算分析可知，在頂推過(guò)程中可能發(fā)生傾覆的工況有二種，第一種即剛開(kāi)始頂推時(shí)，尾端懸挑長(zhǎng)度最大；第二種即導(dǎo)梁將要到達(dá)2#步履機(jī)時(shí)，此時(shí)前端懸挑長(zhǎng)度最大。計(jì)算時(shí)，鋼箱梁整體均布荷載按9t/m考慮，導(dǎo)梁均布荷載按1.25t/m考慮。則鋼箱梁的抗傾覆系數(shù)計(jì)算如下：

工況一：剛開(kāi)始頂推時(shí)，尾端懸挑長(zhǎng)度最大；

抗傾覆系數(shù)計(jì)算：

工況二：導(dǎo)梁將要到達(dá)2#步履機(jī)時(shí)，此時(shí)前端懸挑長(zhǎng)度最大；

抗傾覆系數(shù)計(jì)算：

抗傾覆系數(shù)遠(yuǎn)大于1.3倍的抗傾覆要求，故頂推過(guò)程中梁體的抗傾覆性滿足要求。

6 頂推支架受力分析

根據(jù)工況計(jì)算，單組頂推支架最大反力388t。支架主體采用4根800×16的鋼管，長(zhǎng)約6m，連接系采用165×5.5的鋼管與[20連接。用MADIS/Civil 2017對(duì)頂推支架進(jìn)行建模計(jì)算如下：

頂推鋼管柱受力結(jié)算結(jié)果如下：

屈曲一階模態(tài)如下：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，頂推支架最大應(yīng)力位于縱梁中部，且最大應(yīng)力為91.6MPa，一階屈曲模態(tài)臨界值為19.7>>4。根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，Q235鋼材的抗彎強(qiáng)度允許值為180MPa，故支架強(qiáng)度與支架整體穩(wěn)定性皆滿足要求。

7 結(jié)語(yǔ)

綜合上述考慮，本次頂推施工從技術(shù)角度考慮可行。隨著城市圈發(fā)展需要，后續(xù)會(huì)出現(xiàn)更多的上跨既有鐵路橋梁施工。因此，采取鋼箱梁頂推施工工藝更加符合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，不僅在上跨既有線施工過(guò)程中能做到安全可控又能確保施工質(zhì)量。