鄭濟鐵路連續(xù)鋼桁結(jié)合梁施工關(guān)鍵技術(shù)

趙 平, 宋官平

(中鐵二局集團公司, 四川成都 610031)

1 工程概況

鄭濟鐵路黃河特大橋為公鐵合建橋，上下雙層布置，下層為四線鐵路，即鄭濟高鐵和市域鐵路；上層為城市快速路。其中跨北大堤采用(73+139+73) m連續(xù)鋼桁結(jié)合梁方案(圖1)。橋式方案為三主桁華倫式平行弦方案，邊桁桁高15.0 m、中桁桁高15.24 m。桁寬(13.4+13.4) m。上層公路橋面板為預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板，總寬32.5 m，采用預(yù)制板+濕接縫組合形式，橋面板內(nèi)設(shè)置縱、橫雙向預(yù)應(yīng)力筋。

圖1 (73+139+73)m 連續(xù)鋼桁梁橋布置示意 (單位：mm)

主梁縱向采用華倫式桁架，節(jié)間距包括：11.5 m、11.6 m、12.0 m及12.2 m。主梁橫向是由主桁豎桿、下層橋面及橫向聯(lián)結(jié)系等組成的框架結(jié)構(gòu)(圖2)。上層預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板，總寬32.5 m，橋面板內(nèi)設(shè)置縱、橫雙向預(yù)應(yīng)力筋。橋面板橫向分為2塊，每塊長15.88 m，沿中桁中心線對稱布置，預(yù)制板寬2.02 m、2.2 m、2.3 m，通過現(xiàn)澆濕接縫連接為整體(圖3)。

2 施工方案

2.1 施工方案

經(jīng)過方案比選、工期安排、減少對大堤的干擾等方面的綜合考慮，采用“鋼桁梁由邊跨向跨中對稱懸臂拼裝，公路橋面板由跨中向邊跨安裝”施工方案。

圖2 鋼桁梁橋標準橫斷面(單位：mm)

圖3 公路橋面板結(jié)構(gòu)(單位：mm)

(1)鋼桁梁拼裝：由邊跨向跨中懸臂拼裝，設(shè)置2個工作面，1個合龍口。起始兩個節(jié)間采用支架法施工，履帶吊拼裝，并在上弦安裝全回轉(zhuǎn)架梁吊機，后序節(jié)段采用懸拼法施工，直至鋼桁梁合龍。

(2)公路橋面板安裝：公路混凝土橋面板采用在預(yù)制場先張法預(yù)制，再利用架梁吊機起吊上橋，現(xiàn)澆施工濕接縫，后張法施工橋面板預(yù)應(yīng)力，縱向預(yù)應(yīng)力分步分批張拉，并與頂落梁步驟的結(jié)合，完成鋼混連續(xù)結(jié)合。

2.2 鋼桁梁施工步驟

(1)施工準備，施工邊跨拼裝支架及臨時墩。

(2)安裝起始2個節(jié)間(邊墩暫不安裝支座)，拼裝全回轉(zhuǎn)架梁吊機。注意邊支點比設(shè)計標高低20 cm。

(3)懸臂拼裝3#～11#節(jié)間鋼桁梁。注意中墩為設(shè)計標高，跨中預(yù)拱18 cm。

(4)調(diào)整鋼桁梁線形及空間位置，鋼桁梁結(jié)構(gòu)合龍。

(5)邊墩支點下落10 cm，使鋼梁在中墩處高于邊墩處30 cm(圖4)。

圖4 鋼桁梁合龍、強制調(diào)整線形

2.3 公路橋面板施工步驟

(1)橋面板預(yù)制，張拉第1批先張預(yù)應(yīng)力，橋面板存放時間不少于6個月。

(2)將所有預(yù)制公路橋面板吊裝就位，將橋面板內(nèi)的縱向鋼束穿束就位。

(3)澆筑跨中83.3 m范圍的第一部分公路橋面板范圍內(nèi)的縱縫及橫縫內(nèi)的自密實混凝土，張拉第一部分橋面板內(nèi)的第2批橫向預(yù)應(yīng)力筋(后張法)并封錨(圖5)。

圖5 全橋施工布置示意(單位：mm)

(4)澆筑第一部分預(yù)制板剪力槽和橫縫預(yù)留的剪力槽，再張拉縱向N1鋼束。

(5)向兩側(cè)各澆筑68.45 m范圍內(nèi)中桁上的第二部分公路橋面板內(nèi)的縱縫及橫縫內(nèi)的自密實混凝土，張拉第二部分各板內(nèi)的第2批橫向預(yù)應(yīng)力筋(后張法)并封錨。

(6)澆筑第二部分預(yù)制板剪力槽和橫縫預(yù)留的剪力槽。

(7)拆除中跨剩余臨時支墩，邊墩支點頂升30 cm，并安裝支座。

(8)單端張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼束N2。

(9)向兩側(cè)各澆筑33.15 m范圍內(nèi)第三部分橋面板范圍內(nèi)縱縫及橫縫內(nèi)的自密實混凝土，張拉第三部分各板內(nèi)的第2批橫向預(yù)應(yīng)力(后張法)并封錨。

(10)澆筑第三部分預(yù)制板剪力槽和橫縫預(yù)留剪力槽。張拉縱向N3，N4鋼束。

(11)上二期恒載，全橋施工完畢。

3 關(guān)鍵施工控制點

3.1 臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1.1 拼裝支架及臨時墩

根據(jù)施工方案，在邊跨設(shè)置拼裝支架，中跨設(shè)置臨時墩(圖4)。由于橋位處地質(zhì)以粉細砂、粉質(zhì)黏土以及人工填筑大堤，該地質(zhì)存在土質(zhì)松軟、壓縮性大等特征，為保證拼裝支架及臨時墩具有足夠的承載力和預(yù)留壓縮下沉量，采用“樁基礎(chǔ)+承臺+鋼管柱+分配梁+抄墊(千斤頂)”，每排橫向設(shè)置3組獨立支架。拼裝支架采用獨樁基礎(chǔ)，臨時墩采用2根樁縱向布置，鋼管立柱采用4根φ609×14 mm鋼管，中心間距2 m；分配梁采用箱型截面，分配梁上設(shè)置千斤頂及抄墊，用于調(diào)節(jié)鋼桁梁架設(shè)過程中的節(jié)點高程。

3.1.2 全回轉(zhuǎn)架梁吊機

全回轉(zhuǎn)架梁吊機為單臂架全回轉(zhuǎn)式起重機，起重機轉(zhuǎn)臺以上傳動方式為電-機傳動，轉(zhuǎn)臺以下傳動方式為電-液傳動，可實現(xiàn)80 t×30 m的最大力矩提升，最小吊幅為10 m，最大吊幅為39 m，起重機自身具備起升、變幅、全回轉(zhuǎn)、整機前移及錨固的功能。

全回轉(zhuǎn)架梁吊機站位于鋼梁的三主桁上弦，底座與弦桿之間設(shè)置軌道及支頂油缸。為減少架梁吊機工作時荷載集中于中桁的現(xiàn)象，底座與中桁間設(shè)置恒反力油缸，采用恒定反力，超載時自動分配至邊桁的支頂油缸。

3.2 鋼桁梁拼裝線形調(diào)整及控制

3.2.1 支架上線形調(diào)整及控制

支架上調(diào)整方法常有：溫差法、起落頂法。在支架上設(shè)置200 t千斤頂及抄墊，既可用作高程調(diào)整使用，也可配合鏈條葫蘆或橫向千斤頂做橫向調(diào)整?？v向調(diào)整主要利用主墩上調(diào)整措施進行調(diào)整。

3.2.2 懸臂拼裝線形調(diào)整及控制

3.2.2.1 高程調(diào)整

本項目采用邊墩后安支座降低安裝標高、主墩按成橋標高進行線形控制。結(jié)合臨時墩的布置，采用架橋機一次走位拼裝兩個節(jié)間的方式。高程調(diào)整首先利用斜桿螺栓孔和沖釘直徑差異，對下弦桿前段標高進行調(diào)整；若差異較大時，利用臨時墩或主墩頂布置千斤頂對節(jié)段整體調(diào)整至設(shè)計高程。

3.2.2.2 橫向調(diào)整

為確保三主桁鋼梁的安裝線形，首先在下弦桿安裝時，通過在前段設(shè)置鏈條葫蘆等措施進行調(diào)整，確保軸線正確，再安裝腹桿及上弦桿，確保整個桁片的線形正確；最后進行橋面板安裝時，先臨時連接橫梁，再設(shè)置限位馬板，然后對軸線線形進行精調(diào)，最后通過馬板等措施鎖定線形。

3.2.2.3 縱向調(diào)整

縱向調(diào)整涉及調(diào)整量大時，采用頂推法，本項目結(jié)合結(jié)構(gòu)特點，采用組合式千斤頂頂推方法。

組合式千斤頂頂推系統(tǒng)主要包括：抄墊、豎向千斤頂、支墊、水平千斤頂、滑板、反力座等。豎向千斤頂、支墊、水平千斤頂、滑板為主要組成部分，水平千斤頂頂推豎向千斤頂下方的支墊，避免損壞千斤頂，支墊下方布置滑板，減少摩擦力；反力座預(yù)埋在墩頂，為水平千斤頂提供支反力；抄墊主要在拼裝過程中承受荷載，避免支座受載而損壞支座。

3.3 鋼混結(jié)合施工控制

在施工順序上，每一部分橋面板與鋼桁結(jié)合施工時，先澆筑縱向和橫向濕接縫，預(yù)留邊桁上的濕接縫和預(yù)制板對應(yīng)剪力槽不澆筑，再進行橋面板的橫向預(yù)應(yīng)力的張拉，最后澆筑預(yù)留濕接縫和剪力槽,有效提高橋面板內(nèi)預(yù)應(yīng)力作用。

在中跨設(shè)置臨時墩，鋼梁預(yù)先起頂，跨中標高較邊跨支點高30 cm，在濕接縫施工完成第二部分后，再調(diào)整至成橋線形?？筛纳瓶缰袖摿簝?nèi)力，增加橋面板的壓應(yīng)力儲備。

4 結(jié)束語

鋼桁結(jié)合梁隨著經(jīng)濟發(fā)展需要和橋梁施工技術(shù)的發(fā)展，越來越多地應(yīng)用到現(xiàn)代橋梁建設(shè)中，對其施工經(jīng)驗的總結(jié)顯得尤為必要，本文通過鄭濟鐵路黃河特大橋跨北大堤采用(73+139+73) m連續(xù)鋼桁結(jié)合梁關(guān)鍵施工技術(shù)的介紹，了解類似結(jié)構(gòu)施工中使用的重要臨時結(jié)構(gòu)和設(shè)備、關(guān)鍵施工控制點，為同類橋梁施工提供借鑒。