成昆鐵路貨車外繞線系桿拱梁頂推設(shè)計及施工

王玨

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031)

新建成昆鐵路貨車外繞線橋梁，主跨施工時是確保工期的重點。為確?？傮w工期要求，全線跨越高速公路、城市立交均采用系桿拱梁，系桿拱梁采用線外異位先梁后拱現(xiàn)澆后頂、落、橫移就位施工。制梁同時線路采用臨時軍用便梁橋通過架橋機(jī)進(jìn)行架梁，待主梁施工完畢，架梁完成后，將主梁系桿拱頂、落、橫向移至正線。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

上部結(jié)構(gòu)為Lp=64 m預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱，全長70m，矢高13.6 m，矢跨比為1/5，拱軸線為二次拋物線(y=x2/85)。梁橫向為單箱三室，跨中梁高3.0 m，梁底寬11 m，梁頂寬14.1 m。拱肋為鋼筋混凝土構(gòu)件，工字形截面，高2.0米，拱趾處加高至3.0 m;拱肋寬1.0 m。

吊桿采用柔性吊桿，圓形截面，外徑12.2 cm，其構(gòu)成為GJ15－27新型環(huán)氧噴涂整體擠壓成束鋼絞線，由27根φ15.2環(huán)氧噴涂鋼絞線組成，fpk=1 860 MPa。

梁部縱向預(yù)應(yīng)力束采用9－7φ5鋼絞線，金屬波紋管成孔。梁部橫向預(yù)應(yīng)力束采用3－7φ5和4－7φ5鋼絞線。

圖1 異位制作完畢的系桿拱

2 系桿拱頂、落、橫移設(shè)計

本線由于施工工期緊張，系桿拱若在原位現(xiàn)澆，不能滿足架普通T梁的工期要求。故系桿拱采用異位制梁頂推就位的施工方法。

如圖1所示，系桿拱異位制作完畢，將向左頂推到位。

左側(cè)橋梁是臨時橋，為2跨32 m T梁，利用了系桿拱兩側(cè)橋墩，中間在公路中央分隔帶增設(shè)了一個臨時橋墩，臨時橋鋪軌為架橋機(jī)通過，頂推前拆除。設(shè)計施工工序如下。

施工墩臺時在線位旁施工系桿拱梁，同時正線架設(shè)2跨普通32 m T梁滿足架橋通過。為了減少由于施工支撐高度對線路的影響，異位施工梁時采用高位施工，成梁以后采用多次落梁的方法落梁到設(shè)計高程再進(jìn)行頂推。平移系桿拱梁就位，拆除支撐防護(hù)及臨時墩。恢復(fù)正常交通。異位制梁及頂推設(shè)計構(gòu)造見圖2和圖3。

圖2 異位預(yù)制梁立面

圖3 永久基礎(chǔ)、臨時基礎(chǔ)及頂推軌道平面

3 施工組織及實施

3.1 施工難點

(1)單孔特重橋梁(4 800 t)頂落平移，利用原橋墩做支撐體系，作業(yè)空間受限。

(2)系桿拱梁在頂落、平移過程中必須保持四個支點姿態(tài)誤差不超過±3 mm，對監(jiān)控要求較高。

(3)頂移過程中，過渡結(jié)構(gòu)和橋梁墩臺的受力與運營模式有很多不同，需要進(jìn)行受力驗算。

3.2 梁體的橫向移梁、就位

3.2.1 平移

在移梁方向上一定寬度范圍內(nèi)安裝具有足夠強度、拆卸方便的臨時墊塊，使其頂面形成一個具有一定平整度(高差≤3 mm)的平面，其上安裝滑道鋼板(2 cm厚)，滑動鋼板鋪設(shè)1 cm厚的聚四氟乙烯板。所有千斤頂均采用膨脹螺絲吊裝在梁底，千斤頂下安裝滑撬，滑撬底面粘貼不銹鋼板，不銹鋼板與滑道鋼板上的聚四氟乙烯形成滑動面。利用提前在臨時墩上梁端預(yù)制好的鋼筋混凝土后背作為平移的反力基座，通過千斤頂?shù)臋M向頂推，實現(xiàn)梁體的平移。

3.2.2 落梁

移梁到位后，在永久墊石及頂升千斤頂對應(yīng)的位置安裝分層臨時墊塊，通過千斤頂伸缸、縮缸實現(xiàn)上部荷載在千斤頂與支座墊石間的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)落梁。

落梁至設(shè)計標(biāo)高后，安裝支座，并與永久支座墊石連接。

3.3 平移控制系統(tǒng)

采用PLC液壓同步頂升控制系統(tǒng)。由液壓千斤頂，精確地按照橋梁的實際荷重，平穩(wěn)地頂舉、平移橋梁，使落梁、平移過程中梁體內(nèi)產(chǎn)生的附加應(yīng)力下降至最低，同時液壓千斤頂根據(jù)分布位置分成組，與相應(yīng)的位移傳感器(光柵尺)組成位置閉環(huán)，以控制橋梁落梁的位移和姿態(tài)，同步精度為±2.0 mm。

3.4 正式平移

試平移后，觀察若無問題，進(jìn)行正式平移。

(1)加壓:按計算推力及試平移情況進(jìn)行加壓。

(2)平移控制速度:50 mm/min。

(3)觀察下滑道有無變形，有無障礙物。

(4)測量:行走方向和橋梁姿態(tài)。

(5)校核:數(shù)據(jù)匯總交現(xiàn)場領(lǐng)導(dǎo)小組，比較實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的差異。

(6)分析:若有數(shù)據(jù)偏差，有關(guān)各方應(yīng)認(rèn)真分析并及時進(jìn)行調(diào)整。

(7)決策:認(rèn)可當(dāng)前工作狀態(tài)，并決策下一步操作。

如位置誤差大于2 mm或任何一缸的壓力誤差大于5%，控制系統(tǒng)立即關(guān)閉液控單向閥，以確保梁體安全。

3.5 梁體就位

移梁到位后，拆除蓋梁頂兩組千斤頂之間范圍內(nèi)的臨時可拆卸鋪裝，在永久墊石及頂升千斤頂對應(yīng)的位置安裝分層臨時墊塊，通過千斤頂伸缸、縮缸實現(xiàn)上部荷載在千斤頂與支座墊石間的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)落梁。

4 結(jié)束語

系桿拱梁的四個拱腳的高差設(shè)計要求不得大于3 mm，加之系桿拱梁體自重太大，頂推施工對設(shè)計及施工都是一個新的課題。設(shè)計中我們把不利的因素都考慮到最大限度的周全，對可能會出現(xiàn)的問題進(jìn)行了多次驗算和反復(fù)核實，確保設(shè)計的合理性。目前外繞線上的5孔系桿拱梁已全部安全頂推就位，通過對此工程的總結(jié)，對目前鐵路快速建成提供了較好的設(shè)計及施工經(jīng)驗。如此大跨的系桿拱梁采用頂推在鐵路梁平移史上還是第一次。

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