呂 林，金啟釗，李青杠，查小林，周 滿

(1.中鐵四局集團第五工程有限公司，江西 九江 332000；2.中南大學土木工程學院，湖南 長沙 410083)

0 引言

隨著節(jié)段預制拼裝技術在我國的發(fā)展，目前架橋機拼裝施工已在實際工程中得以廣泛應用。目前對節(jié)段預制拼裝箱梁的逐跨施工都集中在單臺架橋機行走研究上，目前對2臺架橋機同步行走逐孔架設的施工技術研究尚無實例。本文結合南昌市洪都大道快速化改造工程，對2臺架橋機同步并行架設技術進行研究，旨在為后續(xù)工程施工和類似工程提供借鑒，以提高施工質量和縮短工期。

1 工程概況

洪都大道快速化改造工程北起英雄大橋，南接九州高架，與陽明路、南京路、北京路和解放路等城市主干道相交，全長約7.8km，其中主線高架長7.6km。標準跨徑連續(xù)箱梁主要為三跨一聯，局部為兩跨一聯，其中橋面標準寬度(25m)箱梁采用雙箱雙室斷面，橋面變寬度箱梁(25～46.5m)采用四箱四室或三箱三室斷面(見圖1a)。主線標準等寬橋為分離式雙箱單室橫斷面，橫橋向2個箱室，單個箱寬12.1m，兩個箱之間現澆縫寬0.6m；預制節(jié)段箱梁為等高度，高2.2m(見圖1b)，為了縮短工期，同時考慮到單臺架橋機分幅施工時會因偏心荷載對墩頂橫梁造成影響，因此標準跨采用2臺架橋機同步逐跨拼裝施工(見圖1c)。

圖1 洪都大道快速化改造工程示意

2 架橋機逐孔節(jié)段拼裝施工技術

2.1 架橋機構造及性能

拼裝施工過程中采用LG75型節(jié)段拼裝架橋機，如圖2所示，是根據洪都大道快速化改造工程節(jié)段梁架設專門研制，屬雙臂簡支型，導梁能上下升降、前后伸縮、左右搖擺，可架設直橋、斜橋及曲線橋節(jié)段梁片，主梁采用桁架結構，抗風能力強 ，自重小，對柔性墩柱影響小。架橋機主要由主桁架、0～3號柱、縱移機構、前后橫聯、小行車、整體落梁行車、吊梁扁擔、液壓系統(tǒng)等組成。架橋機主要技術參數為：小行車額定起重量85t，吊梁起升速度0～1.5m/min，吊梁縱移速度0～10m/min，過孔速度2.7m/min，適宜跨度≤35m，架設曲線半徑≥350m，行車橫移量±250mm，整機掛梁重650t，整機重350t，適應縱坡±6%，適應橫坡±4%，起升高度20m，工作級別A3，整機功率80kW，操作方式為手動遙控，副鉤起重量10t，采用橋下喂梁方式，整機外形尺寸為75.4m×8.2m×11m。架設跨徑為35m，考慮架橋機的通用性能，架橋機預留架設跨度40m，整機重約350t。

圖2 架橋機主要構造

2.2 架橋機逐孔架梁工序

1)喂梁試拼 根據施工進度安排，拖車將預制梁場的各節(jié)段箱梁運至施工現場。運梁車駛入喂梁通道后，根據拼裝位置，將運梁車精確駛入架橋機下方吊梁行車取梁位置，尤其是最后2片梁，取梁空間有限，需精準倒車(該空間可作為唯一喂梁場地)。行車放下吊梁扁擔，利用精軋螺紋鋼將扁擔和梁體連接錨固，松開梁片固定鋼絲繩，起升行車吊具，利用其液壓油缸和回轉裝置調整梁片空中姿態(tài)，將梁片喂入架橋機。多次作業(yè)后將所有梁片節(jié)段逐一提至所對應的掛梁裝置上，如圖3所示。

圖3 喂梁試拼施工

2)膠拼及臨時預應力張拉 涂抹環(huán)氧樹脂采取高低位掛梁，如圖4所示，涂抹1號梁時，高位提升1號梁，使其與相鄰的2號梁形成高低位，施工人員站在2號梁面進行涂抹施工，涂抹完成后提升2號梁進行拼接，再依次進行下一梁段的涂抹施工。涂抹環(huán)氧樹脂前，將節(jié)段梁表面清理干凈，確保接合面無灰塵、灰漿、油污及水漬等污染。環(huán)氧樹脂采取機械拌合，采用專用刷子將膠體均勻涂抹至結合面，涂膠厚度2mm，≤3mm。涂抹環(huán)氧樹脂時，要求在保證一定擠出率的同時，又要確保離預應力筋管道一定距離，以免擠出的環(huán)氧樹脂影響預應力筋管道，因此采取在節(jié)段梁端面孔道處設置密封圈。在每個節(jié)段拼裝完成后，適時通孔。涂膠時間控制在50min內，并在2h內進行臨時預應力張拉拼接。臨時預應力張拉采取普通張拉，張拉上下、左右同時對稱進行，利用制作的鋼制臨時支座，通過φ32精軋螺紋鋼拼接相鄰2片節(jié)段梁。

圖4 環(huán)氧樹脂涂抹施工

3)預應力張拉及壓漿 當整孔節(jié)段梁膠拼結束后，應及時進行預應力張拉及壓漿。預應力鋼束張拉結束后，及時對預應力孔道進行壓漿。

3 試驗方案設置

施工時由于左、右幅不能同時起吊梁體，因此會產生偏心荷載，使墩頂橫梁處于偏心受力狀態(tài)，同時，架橋機施工時吊索及架橋機施工過程中的變形均會對梁體的拼裝精度產生影響，為了探究施工過程中墩頂橫梁、架橋機和吊索在吊梁及預應力張拉過程中應變的變化情況，選193～194號墩的梁體進行試驗研究，本跨梁體標準長度為35m，縱向共分10個節(jié)段，左、右幅共計20個節(jié)段。擬針對施工時墩頂橫梁、架橋機及吊索的受力變化情況進行測試，以探究同步拼裝施工時墩頂橫梁、架橋機及吊索應變的變化規(guī)律。

3.1 墩頂橫梁應變測試

考慮到架橋機左、右幅分別起吊預制節(jié)段箱梁時會造成偏心荷載，使得橫梁處于偏心受壓狀態(tài)，為了探究架橋機起吊梁體及梁體張拉時對墩頂的影響，以左半幅橫梁為試驗對象，架橋機過跨前即墩頂橫梁承受架橋機自重前分別在橫梁的中部、翼緣板、腹板處設置振弦式應變計M1～M6，如圖5所示。架橋機安裝完畢后，分別調試應變計M1～M6使其處于正常狀態(tài)，每起吊1節(jié)段箱梁后及完成1束預應力張拉時讀數1次。

圖5 墩頂橫梁應變計布置

3.2 架橋機主梁及吊索應變測試

架橋機起吊梁段后，吊索及架橋機主桁架必定產生豎向變形，從而對箱梁的拼裝精度造成影響。為探究架橋機起吊梁體及梁體張拉時變形，從而精確控制梁體標高和拼裝精度，以左半幅架橋機為試驗對象，架橋機過跨前，即墩頂橫梁承受架橋機自重前分別在架橋機的主梁弦桿布置應變計J1～J3。張拉預應力時，梁段之間逐漸壓縮，橋梁形成上拱趨勢，這勢必會造成吊索索力變化。因此，在左幅靠近中跨的3個吊索上分別設置應變計S1～S3，如圖6所示。

圖6 架橋機吊索應變計布置

4 試驗過程及結果

為使左、右幅箱梁保持平衡狀態(tài)，箱梁逐跨拼裝時采用雙幅架橋機同步架設施工。逐跨拼裝施工過程中，左、右幅箱梁吊裝箱梁節(jié)段數量差異≤1個節(jié)段。設左幅的箱梁節(jié)段為奇數號、右幅為偶數號，箱梁起吊后，分別記錄墩頂應變計M1～M6、架橋機主梁應變計J1～J3的讀數，計算出微應變后，取橫坐標為吊梁次序，縱坐標為微應變，墩頂橫梁處M1～M6及架橋機主梁處J1～J3的微應變隨梁段起吊的變化值分別如圖7，8所示。

圖7 墩頂橫梁應變分布

圖8 架橋機主梁處應變分布

由圖7，8可知，隨著梁段吊裝，橫梁處應變逐漸增大，且M1～M6都為負值，表明M1～M6位置都處受壓狀態(tài)。架橋機主梁的應變隨節(jié)段的吊裝也逐漸增大，且J1～J3都為正值，表明架橋機的下弦桿和腹桿均處于受拉狀態(tài)。各節(jié)段懸掛完成后，接縫處涂抹環(huán)氧樹脂，現澆墩頂橫梁與節(jié)段之間的濕接縫，待混凝土強度達到設計強度后開始張拉，記錄墩頂橫梁處M1～M6處及架橋機主梁處J1～J3的應變值。設定張拉時的節(jié)點為21(吊梁節(jié)點為1～20)，以張拉順序為橫坐標繪制墩頂橫梁M1～M6及架橋機主梁J1～J3處微應變隨箱梁預應力張拉的變化圖，如圖9，10所示。同時，張拉開始時將吊索的應變計置0，開始測試張拉對吊索應變的影響情況，吊索應變隨張拉順序的變化值如圖11所示。

圖9 墩頂橫梁處應變變化值

圖10 架橋機處應變分布

圖11 架橋機吊索處應變分布

由圖8可知，隨著預應力張拉，墩頂橫梁處上表面的應力變?yōu)槔瓚?。隨著張拉推進，M2～M6處應變逐漸變大，表明張拉使梁體上拱，使得梁體上表面處于受拉狀態(tài)，而沿橫梁高度的中間位置45°方向的應變持續(xù)增大，仍為壓應力。同時，如圖10所示，隨著張拉進行，架橋機主梁處應變也發(fā)生較大變化，主梁腹桿的應變(J2～J3)急劇變小，而主梁下弦桿的應變由正變負且其絕對值持續(xù)增大。這表明張拉時，梁體整體被壓縮，產生向上的預應力拱，使得豎向桿件的應力逐漸減小，但整體仍處于受拉狀態(tài)，而由于梁體被壓縮，橫向桿件則從受拉狀態(tài)變?yōu)槭軌籂顟B(tài)。另外，由圖11可知，隨著預應力張拉，吊裝節(jié)段的吊索應變值也逐漸增大，同時為負值，表明吊索隨預應力張拉出現較大程度回縮。

5 結語

1)雙架橋機同步拼裝施工的整體方案可行。由監(jiān)測結果可知，墩頂處的應變未出現較大波動，表明雙機同步施工時左右對稱吊裝可行，不會出現偏心荷載引起橫梁處的應力發(fā)生急劇變化情況。

2)隨著節(jié)段依次起吊，墩頂橫梁處的應變也逐漸增大，橫梁上表面及橫梁高度方向中間位置處均表現為壓應力。隨著張拉進行，梁體上表面則表現為拉應力，而橫梁高度方向中間位置的主應力仍為壓應力，表明梁體吊裝節(jié)段墩頂橫梁上表面處于受壓狀態(tài)，預應力張拉時，墩頂橫梁表面由受壓狀態(tài)變?yōu)槭芾瓲顟B(tài)，說明預應力張拉使得梁體產生預應力拱。

3)梁體吊裝時，架橋機豎向和橫向變形逐漸增大。隨著張拉進行，架橋機的豎向變形減小，而橫向變形反向增大，同時，吊索也出現較明顯回縮，這表明吊裝時架橋機產生向下撓度，吊索也產生豎向伸長，而張拉預應力時，梁體產生預應力拱，使得架橋機的撓度減小，吊索出現較明顯回縮，但架橋機水平方向卻出現受壓狀況。

4)監(jiān)測結果表明，吊裝時架橋機及吊索產生的豎向變形和張拉時梁體產生的預應力拱對梁體的線形和標高均有一定影響，后續(xù)施工時應充分考慮以上兩方面影響，從而確保梁體施工精度。