劉詩文LIU Shi-wen

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430000）

0 引言

鄭州市北三環(huán)是鄭州市區(qū)北部一條重要東西向快速路，于1994 年建成通車，至今已運(yùn)營25 年。其中跨鄭州北編組站及京廣鐵路段高架橋經(jīng)評(píng)定為危橋，且現(xiàn)狀車道數(shù)規(guī)模不足，需拆除重建[1-2]。

京廣鐵路跨線橋位于北三環(huán)-京沙快速路互通以東約740m 處，交叉角度75.6°?，F(xiàn)狀跨線橋?yàn)榇罂缍瓤蚣苁搅⒔粯?，孔跨布置?3.44m+34.56m+13.44m，單跨31.5m，橋下最小凈空6.98m。新建京廣鐵路跨線橋?yàn)椋?0+46+30）m連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，受既有鐵路凈空及兩側(cè)地面輔路保通條件限制，采用頂推施工方案跨越京廣鐵路。本工程設(shè)計(jì)及施工技術(shù)特點(diǎn)有：跨干線鐵路既有橋快速拆除工藝[3-5]、新建橋步履式頂推施工工藝[6-7]、超寬連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)。

1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 既有橋主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

道路等級(jí)：雙向4 車道城市主干路。

橋面布置：1.5m（人行道）+22m（機(jī)動(dòng)車道）+1.5m（人行道）=25m。

荷載等級(jí)：

機(jī)動(dòng)車道：汽車-超20 級(jí)，掛車-120 級(jí)；非機(jī)動(dòng)車道：汽車-15 級(jí)；人行道：3.5kN/m2。

橋下凈空：上跨京廣鐵路，凈空嚴(yán)格限制，現(xiàn)橋下最小凈空6.98m。

1.2 新建橋主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

道路等級(jí)：城市快速路；

設(shè)計(jì)車道數(shù)：6 主線車道+2 加減速車道；

主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100 年；

設(shè)計(jì)速度：80km/m（主線）；

橋下凈空：梁底最低點(diǎn)至軌面≥8.0m（軌面至承力索7.5m+安全高度0.5m）；

縱橫坡：縱坡≤3.5%，橫坡2.0%；

結(jié)構(gòu)耐久性：按Ⅰ類環(huán)境設(shè)計(jì)；

橋梁設(shè)計(jì)荷載：城-A 級(jí)×1.3 倍；

抗震要求：抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.15g。

2 既有橋情況

現(xiàn)狀跨越京廣鐵路橋?yàn)榇罂缍瓤蚣苁搅⒔粯?，布置圖如圖1 所示。橋面寬度25m，橋面布置1.5m 人行道+22m車行道+1.5m 人行道，孔跨布置為13.44m+34.56m+13.44m，單跨31.5m，與鐵路斜交角度75.6°。橋梁邊跨采用框架結(jié)構(gòu)，頂板為C40 鋼筋混凝土板，板寬24m，厚0.8m，靠近中跨加高至1.2m；中墩采用C40 實(shí)心板式柔性墩，厚0.5m，寬25m；邊墩采用4 根φ0.9m 柱式墩，墩柱與頂板通過蓋梁固結(jié)。主跨采用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁，梁體13 片，單片梁寬183cm，梁高120cm，二次澆筑面層10cm與瀝青路面3cm，構(gòu)造高度共133cm，單片梁重約104 噸。架梁施工采用縱橫移方案，縱移以特別設(shè)計(jì)與專門制造的矮形運(yùn)梁車在I63C 工字鋼便橋上運(yùn)行。下部結(jié)構(gòu)中墩為板式墩，交接墩為柱式橋墩，均為φ1.0mC20 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

圖1 既有鐵路跨線橋布置圖（單位：cm）

3 既有橋拆除設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 拆解總體思路

既有京廣鐵路跨線橋橋下凈空為6.98m，不具備加設(shè)防護(hù)棚施工的條件?？缇€橋人行道板拆除、箱梁拆除均需要點(diǎn)施工，減少對(duì)鐵路的干擾。列車通行時(shí)嚴(yán)禁在橋面上施工作業(yè)。箱梁利用架橋機(jī)拆除，箱梁拆除前先拆除既有橋面系及附屬設(shè)施，沿縱縫鑿除二次澆筑層使箱梁分離，然后架設(shè)架橋機(jī)，采用架橋機(jī)將箱梁移除鐵路上方，待箱梁全部拆除后，架橋機(jī)退孔出鐵路上方。

3.2 箱梁分離要點(diǎn)

根據(jù)既有橋設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)勘察，箱梁之間僅依靠梁頂10cm 二次澆筑面層連接。為防止大型機(jī)械破除橋面現(xiàn)澆層震動(dòng)影響二次澆筑面層混凝土的完整性，影響鐵路行車安全，采用鑿除梁縫附近的混凝土。先在梁端鑿出通道，在兩片箱梁的腹板之間的空隙內(nèi)沿縱向滿鋪油毛氈，防止鑿除二次澆筑混凝土?xí)r渣石掉落。采用人工鑿除法沿縱縫將10cm 厚的二次澆筑層鑿開露出鋼筋。采用手持鋼筋速斷器將二次澆筑層的φ8 鋼筋切斷，各片箱梁完全分離。施工期間對(duì)橋下鐵路影響較小，無需中斷鐵路行車。

3.3 箱梁拆除要點(diǎn)

主跨共計(jì)13 片箱梁，單片箱梁長31.5m，寬1.83m，梁高1.2m，加10cm 上混凝土現(xiàn)澆后層高1.3m，單片梁重約104t，擬采用160-40 雙導(dǎo)梁架橋機(jī)進(jìn)行吊離拆除。因拆除梁體重量較大，需在架橋機(jī)三個(gè)支腿對(duì)應(yīng)位置設(shè)置臨時(shí)支墩。支墩采用φ800×10 鋼管柱，柱上雙拼HM588×300 型鋼，并采用墊塊與梁底或框架牛腿底頂死，基礎(chǔ)為C20 擴(kuò)大基礎(chǔ)。架橋機(jī)起吊前，在兩邊跨框架下方搭設(shè)盤扣式滿堂支架，上方與框架底板頂死。架橋機(jī)按順序?qū)纹淞合蚝罂v向移動(dòng)出鐵路范圍后落梁。因單片梁重達(dá)104t，市政段橋梁無法承受運(yùn)梁荷載，因此需平穩(wěn)落于滿鋪方木上，按5m 一段原位切割后再運(yùn)離施工現(xiàn)場(chǎng)，單趟運(yùn)載車總重不得超過25t。同時(shí)要求將一片梁體完全切割運(yùn)離后方可進(jìn)行下一片箱梁起吊拆解，東側(cè)橋面不得同時(shí)放置兩片梁體。

4 新建跨線橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

因橋下凈高較為局促，為減小對(duì)鐵路設(shè)備影響，降低施工難度，采用梁高更低的鋼箱梁。且承臺(tái)基坑鄰近地面道路垂直擋墻，采用較輕的鋼箱梁可減小承臺(tái)規(guī)模，進(jìn)而降低鄰邊開挖風(fēng)險(xiǎn)。此外，鋼箱梁采用工廠預(yù)制后現(xiàn)場(chǎng)拼裝，頂推重量輕，施工速度快，對(duì)既有地面道路影響小。

新建橋梁采用（30+46+30）m 整幅連續(xù)鋼箱梁，橫斷面布置見圖2。橋梁寬度39.5m，結(jié)合兩側(cè)引橋及場(chǎng)地布置，采用整幅由東側(cè)向西側(cè)頂推施工。

圖2 新建跨線橋橫斷面布置圖（單位：cm）

4.1 上部結(jié)構(gòu)

主梁采用單箱七室斜腹板等高度鋼箱梁截面，橋面寬39.5m，懸臂長5.85m，底板寬26.5m，標(biāo)準(zhǔn)段名義梁高為2.3m。箱梁頂板采用雙面2%橫坡，底板保持水平以方便頂推。主梁采用Q345qD 鋼材。

鋼箱梁一般截面頂板厚度16mm、底板厚度14mm、腹板厚度14mm，在支點(diǎn)附近頂?shù)装寮爸懈拱搴穸燃雍駷?0mm。頂板在箱室范圍采用U 形加勁肋加勁，在懸臂范圍采用板肋加勁；底板采用U 形加勁肋加勁，腹板采用板肋加勁。頂板U 形加勁肋板厚8mm，高度300mm，間距為600mm；頂板板肋加勁肋板厚20mm，高度210mm，間距350mm；底板U 形加勁肋板厚6mm，高度260mm，間距為750mm，在支點(diǎn)附近加厚為10mm；腹板板肋加勁肋厚16mm，高度160mm。

4.2 下部結(jié)構(gòu)

橋墩構(gòu)造采用雙柱式花瓶墩。墩中心距11m，墩頂支座中心距12m，墩底截面尺寸2.1×2.1m，墩高8.5～11.0m。邊墩承臺(tái)采用工字形承臺(tái)，中墩承臺(tái)采用整體式承臺(tái)，厚為2m，埋深約2.0m，樁基采用8 根φ1.2m 鉆孔樁。

4.3 主要計(jì)算結(jié)果

采用Midas Civil 2019 計(jì)算軟件分別建立梁板模型及縱梁模型[8-9]，由于本橋?yàn)閱蜗淦呤夷Ｐ停瑱M向應(yīng)力較不均勻，故梁板模型主要驗(yàn)算各板件應(yīng)力情況，縱梁模型驗(yàn)算支反力、抗傾覆等。按實(shí)際分別對(duì)主梁施加單元荷載模擬一期恒載和二期恒載，按照車道荷載模擬活載作用，并建立若干施工階段計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。

根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64-2015）對(duì)主梁進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。鋼箱梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如表1 所示；車道荷載作用下，主梁跨中最大撓度為18.6mm，小于規(guī)范規(guī)定計(jì)算跨徑的1/500，即92mm；按標(biāo)準(zhǔn)值組合計(jì)算抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)3.83，滿足規(guī)范不小于2.5 的要求。綜上所述計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

表1 鋼箱梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表

4.4 主要施工步驟

①施工主橋橋墩、臨時(shí)墩、擴(kuò)大基礎(chǔ)、鉆孔樁和鋼箱梁拼裝支架布置步履式頂推系統(tǒng)。

②利用汽車吊將鋼箱梁吊到指定位置，調(diào)整好線型后使節(jié)段落在拼裝支架上，進(jìn)行節(jié)段間拼焊，在箱梁前端逐節(jié)吊運(yùn)拼裝前導(dǎo)梁。

③將84m 鋼箱梁及30m 導(dǎo)梁在拼裝支架上完成對(duì)接后，整體落至步履式千斤頂上，做好頂推準(zhǔn)備工作。

④頂推分兩次進(jìn)行，第一次頂推距離為50m，至導(dǎo)梁跨過鐵路。

⑤第二次頂推至箱梁前端跨過鐵路，逐節(jié)拆除前端導(dǎo)梁并繼續(xù)頂推至鋼箱梁到達(dá)設(shè)計(jì)位置。

⑥在拼裝平臺(tái)上后端繼續(xù)吊裝剩余節(jié)段，與到達(dá)設(shè)計(jì)位置的鋼箱梁拼焊成整體。

⑦采用落梁千斤頂整體落梁，拆除全部輔助臨時(shí)措施。

5 結(jié)語

京廣鐵路跨線橋拆解與新建工程按照滿足鐵路運(yùn)營及安全要求的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，既有橋采用架橋機(jī)整體吊裝拆解，新建橋采用鋼箱梁頂推跨越鐵路，最大程度適應(yīng)場(chǎng)地環(huán)境，降低對(duì)鐵路以及兩側(cè)輔路影響，取得良好的施工效果，對(duì)今后同類工程具有重要參考價(jià)值。