馬朝旭，萬(wàn)明

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 土建工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300308）

1 工程概況

1.1 主橋結(jié)構(gòu)

新建南昌經(jīng)景德鎮(zhèn)至黃山鐵路在景德鎮(zhèn)市跨越昌江，橋位處地勢(shì)平緩開(kāi)闊，為丘陵地貌；跨越處河道寬約260 m，規(guī)劃為Ⅲ級(jí)航道，按照防洪評(píng)價(jià)及通航論證要求，設(shè)計(jì)采用（90+200+90）m連續(xù)剛構(gòu)拱橋跨越昌江。

剛構(gòu)墩為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，雙肢薄壁墩中心間距6.4 m，壁厚2.0 m。主梁全長(zhǎng)381.5 m，支點(diǎn)至梁端0.75 m，采用單箱雙室、變高度、直腹板箱形截面，梁高5.0～11.5 m，梁底下緣按二次拋物線變化，主梁頂寬13.2～15.9 m、底寬10.8 m。拱肋采用豎直平行鋼管混凝土啞鈴拱，拱肋中心距11.9 m，計(jì)算跨度200 m，矢跨比f(wàn)/L=1/5，拱肋立面矢高40 m，拱肋采用二次拋物線，拱肋高3.3 m。拱肋間設(shè)置11道桁架式橫撐，橫撐為空鋼管。吊桿采用整束擠壓鋼絞線，吊桿縱向間距9.0 m，共設(shè)20對(duì)縱向雙吊桿。吊桿上端穿過(guò)拱肋，錨于拱肋上緣張拉底座；下端錨于吊點(diǎn)翼緣與腹板相交處固定底座，箱梁對(duì)應(yīng)各吊桿處設(shè)置吊點(diǎn)橫梁。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

該橋梁主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）線路級(jí)別：雙線，設(shè)計(jì)最高時(shí)速350 km。

（2）軌道結(jié)構(gòu)：CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道。

（3）設(shè)計(jì)活載：ZK活載。

（4）線路平縱斷面：位于直線和坡度i為-5.0‰～13.5‰的縱坡，豎曲線半徑R=25 000 m，線間距5.0 m。

（5）養(yǎng)護(hù)維修：橋上不設(shè)人行道、檢查車(chē)走行通道。

1.3 拱肋施工

近年來(lái)，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)拱橋廣泛應(yīng)用于鐵路建設(shè)，其拱肋施工主要采用支架原位拼裝、低位臥拼+豎轉(zhuǎn)、異位拼裝+縱移、大節(jié)段吊裝等方案［1-5］。我國(guó)部分鐵路連續(xù)剛構(gòu)拱橋拱肋施工方案見(jiàn)表1。由表可知，拱肋施工較多采用支架原位拼裝，支架法主要適用于小跨徑拱橋，要求拱肋離地面不高、拼裝產(chǎn)地施工條件較好，受跨越位置處立交、水文、地形地貌和工期等因素控制，“低位臥拼+豎轉(zhuǎn)”和“異位拼裝+縱移”方案較成熟，但拱肋整體或大節(jié)段整體提升施工應(yīng)用較少［6］。支架原位拼裝

表1 我國(guó)部分鐵路連續(xù)剛構(gòu)拱橋拱肋施工方案

該橋梁具有以下特點(diǎn)：

（1）剛構(gòu)主墩位于河道，根據(jù)通航要求，棧橋僅搭至橋墩平臺(tái)處，跨中支架搭設(shè)場(chǎng)地受限制。

（2）橋位附近河道兩岸具有拱肋運(yùn)輸小節(jié)段吊裝上橋的場(chǎng)地。

（3）拱肋矢高40 m，總質(zhì)量約820 t，若采用原位拼裝法，支架搭設(shè)過(guò)高、拱肋吊裝困難。

綜合上述因素，對(duì)“橋面矮支架拼裝+整體豎轉(zhuǎn)”和“橋面矮支架拼裝+跨中拱肋整體提升”施工方案進(jìn)行對(duì)比分析，以確定經(jīng)濟(jì)、合理的施工方案［7］。

2 橋面矮支架拼裝+整體豎轉(zhuǎn)

2.1 施工步驟

在工廠制造拱肋鋼管，單根拱肋劃分17個(gè)節(jié)段；運(yùn)輸至橋址現(xiàn)場(chǎng)，在橋面支架分別焊接拼裝B1—B8和B9—B16節(jié)段；豎轉(zhuǎn)就位；安裝B17合龍段。主要施工步驟如下：

（1）拼裝支架及豎轉(zhuǎn)設(shè)備搭設(shè)。主梁施工期間安裝支架及豎轉(zhuǎn)設(shè)備預(yù)埋件，合龍后于橋面架設(shè)拼裝拱肋用臨時(shí)支架、豎向轉(zhuǎn)體塔架及其他設(shè)備。

（2）拱肋拼裝。拱肋為工廠制造，分節(jié)段運(yùn)輸至橋址現(xiàn)場(chǎng)。在橋面矮支架上，將拱肋拼裝焊接為2個(gè)半拱，并安裝橫撐。為了便于運(yùn)輸和制造，拱肋節(jié)段最大長(zhǎng)度不超過(guò)18 m。用汽車(chē)吊分段從拱腳到拱頂對(duì)稱(chēng)安裝B1—B8和B9—B16節(jié)段。除合龍段外，全部拱肋吊裝完成后，方可進(jìn)行節(jié)段焊接，橫撐在相應(yīng)管節(jié)安裝后及時(shí)連接，保證拱肋施工期間橫向穩(wěn)定性。

（3）拱肋豎轉(zhuǎn)。拱肋豎轉(zhuǎn)采用在拱腳第1、2次澆注混凝土面處設(shè)置連接鉸，鉸間涂抹黃油，以保證鉸能轉(zhuǎn)動(dòng)［8］。連接鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，必須保持水平。在立面上與拱中線投影垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)前應(yīng)進(jìn)行試轉(zhuǎn)，豎轉(zhuǎn)速度不宜大于0.01 rad/min，力求平穩(wěn)。拱肋豎轉(zhuǎn)示意見(jiàn)圖1。

圖1 拱肋豎轉(zhuǎn)示意圖

（4）拱肋豎轉(zhuǎn)合龍。拱肋鋼管豎向轉(zhuǎn)體就位，先后焊接拱頂合龍段、拱腳嵌補(bǔ)段，拱腳處連接鉸在上下弦管焊接固結(jié)后拆除。合龍段拱肋加工時(shí)應(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)母挥嗔浚惭b前應(yīng)進(jìn)行實(shí)地溫度測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定合龍段的余量切割長(zhǎng)度，鋼管拱肋拼裝合龍后應(yīng)進(jìn)行拱肋線形調(diào)整。

2.2 受力計(jì)算分析

橋梁整體模型采用空間有限元程序MIDAS Civil計(jì)算，按照規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加載，主橋采用梁?jiǎn)卧?，將拱肋鋼管和管?nèi)混凝土采用共節(jié)點(diǎn)的2個(gè)梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬（見(jiàn)圖2），吊桿采用桁架單元模擬，受力計(jì)算分析如下：

圖2 （90+200+90）m連續(xù)剛構(gòu)拱Midas模型

（1）主梁合龍后完成拱肋拼裝支架安裝。主梁上緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力14.7 MPa，最小壓應(yīng)力1.9 MPa；主梁下緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力16.4 MPa，最小壓應(yīng)力2.8 MPa。

（2）拱肋豎轉(zhuǎn)合龍。泵送拱肋混凝土前，主梁上緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力14.7 MPa，最小壓應(yīng)力2.5 MPa；主梁下緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力15.7 MPa，最小壓應(yīng)力2.8 MPa。

（3）拱肋豎轉(zhuǎn)合龍。泵送拱肋混凝土前，拱肋鋼管上緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力19.3 MPa，位于1/4拱肋處，最小壓應(yīng)力2.0 MPa；拱肋鋼管下緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力30.5 MPa，位于拱腳截面處，最小壓應(yīng)力12.0 MPa。

3 支架拼裝+跨中拱肋整體提升

3.1 施工步驟

將拱肋劃分為3個(gè)大節(jié)段和2個(gè)小合龍段，共包括19個(gè)節(jié)段。首先，在橋面矮支架上對(duì)稱(chēng)拼裝靠近拱腳的2個(gè)邊跨拱肋段B1—B4和B15—B18；其次，拼裝B5—B14節(jié)段組成跨中提升大節(jié)段，整體提升后焊接2個(gè)B19合龍段。主要施工步驟如下：

（1）拼裝支架及提升支架搭設(shè)。主梁施工期間預(yù)留支架預(yù)埋件；主梁合龍后，在橋面用吊車(chē)完成拱肋拼裝和提升支架［9］。

（2）拱肋拼裝。拱肋經(jīng)廠內(nèi)預(yù)拼后，用汽車(chē)運(yùn)輸至橋址；在拱腳處支架上拼裝兩側(cè)非提升拱肋節(jié)段；從兩側(cè)至跨中分別對(duì)稱(chēng)拼裝跨中整體提升拱肋節(jié)段，并安裝相應(yīng)橫撐。

（3）提升設(shè)備安裝。在提升支架上布設(shè)千斤頂，安裝吊索和拉索；千斤頂采用試壓，吊索和拉索采用試提升試壓。

（4）拱肋提升合龍（見(jiàn)圖3）?？缰泄袄哒w提升到位，提升過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拱肋應(yīng)力及線型，提升速度按照4～6 m/h控制，待提升至設(shè)計(jì)位置后靜停；通過(guò)千斤頂調(diào)整提升支架分配梁鞍座，待拱肋線形滿足設(shè)計(jì)要求后對(duì)合龍段進(jìn)行臨時(shí)鎖定，焊接合龍。

圖3 拱肋提升合龍示意圖

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

跨中部分拱肋采用橋面矮支架拼裝后再整體提升的施工方案［10］，關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）提升過(guò)程中，通過(guò)控制兩側(cè)支架提升同步速率，同時(shí)采用拉索布置，確保拱肋受力平衡。

（2）由于拱肋矢高較大，跨中部分節(jié)段采用橋面矮支架拼裝，以降低拼裝高度、確保拱肋焊接質(zhì)量、優(yōu)化支架設(shè)計(jì)。

（3）將豎轉(zhuǎn)后的跨中由1個(gè)合龍段調(diào)整為兩側(cè)2個(gè)合龍段，對(duì)拱肋線形控制精度要求高，通過(guò)在提升支架設(shè)置微調(diào)裝置，工廠制造時(shí)在合龍段端預(yù)留富余量，確保拱肋合龍精度。

3.3 受力計(jì)算分析

整體模型采用空間有限元程序MIDAS Civil計(jì)算，受力計(jì)算分析如下：

（1）工況1：主梁合龍后完成拼裝和提升支架安裝。主梁上緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力為14.5 MPa；主梁下緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力15.8 MPa。

（2）工況2：邊拱肋拼裝完成、跨中拱肋提升到位。主梁上緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力為14.6 MPa；主梁下緣處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力16.2 MPa。

（3）工況3：拱肋合龍，泵送拱肋混凝土前。提升支架處主梁在橫橋向支架不對(duì)稱(chēng)荷載產(chǎn)生的扭矩作用小于主梁抗扭抵抗強(qiáng)度，滿足規(guī)范箱型截面鋼筋混凝土剪扭構(gòu)件受剪扭承載力要求。

4 施工方案對(duì)比

針對(duì)拱肋在橋面“橋面矮支架拼裝+整體豎轉(zhuǎn)就位”和“橋面矮支架拼裝+跨中拱肋整體提升”2種施工方案，分別從環(huán)境條件、荷載、工期、經(jīng)濟(jì)性（用鋼量）、施工特點(diǎn)等方面進(jìn)行綜合對(duì)比（見(jiàn)表2）。

表2 拱肋安裝方案綜合對(duì)比

由表可知，采用“橋面矮支架拼裝+跨中拱肋整體提升”的施工方案，能更好地利用施工場(chǎng)地、節(jié)約工期、支架較經(jīng)濟(jì)和施工便捷。

5 結(jié)論

（1）采用“橋面矮支架拼裝+跨中拱肋整體提升”的施工方案，在施工過(guò)程中及橋梁合龍后，主梁和拱肋受力滿足規(guī)范要求；提升支架、吊索和拉索結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造簡(jiǎn)單，傳力路徑清晰明確，一次性提升到位，合龍施工較便捷，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)的工藝。

（2）拱肋分2個(gè)合龍段，在施工過(guò)程中主梁和拱肋受力更大，豎轉(zhuǎn)塔架、扣鎖和錨索連接構(gòu)造需要適應(yīng)拱肋豎轉(zhuǎn)角度的變化，施工控制難度大。

（3）經(jīng)研究分析，對(duì)于該（90+200+90）m連續(xù)剛構(gòu)拱橋拱肋施工，推薦采用“橋面矮支架拼裝+跨中拱肋整體提升”的施工方案。