大跨度悬浇连续梁钢管拱纵移法施工

大跨度悬浇连续梁钢管拱纵移法施工
摘要：针对大西客专跨北同蒲铁路五跨连续梁钢管拱异位支架拼装完成后，通过纵移就位，达到与先梁后拱同样的施工效果，实现了悬浇梁与钢管拱的平行作业，保证了工期，减少了对其上跨的公路、铁路运输的干扰，确保了既有线路运输的安全。

关键词：拼拱支架；钢管拱安装；纵移施工
1. 工程概况
新建大同至西安铁路客运专线太北跨北同蒲铁路特大桥五连跨连续梁拱桥在跨越既有原太高速公路、208国道、北同蒲铁路时，采用了(74.9+148+128+148+74.9) m的预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构。

拱肋采用钢管混凝土结构，次边跨计算跨度L=148.0m，设计矢高f=29.6m，矢跨比f/L=1:5，拱轴线采用二次抛物线；中跨计算跨度L=128.0m，设计矢高f=25.6m，矢跨比f/L=1:5，拱轴线采用二次抛物线。

拱肋采用等高度哑铃形截面，拱肋截面高度为3.0m，拱肋弦管采用Φ1.0m×16mm钢管。

弦管之间用16mm的缀板连接，两榀拱肋横桥向中心距14.0m，拱肋弦管及缀板内填充C50微膨胀混凝土。

拱肋钢管在工厂制作，为便于运输，每条拱肋划分为10个运输节段(不含预埋段、嵌补段)。

2. 施工总体方法
2.1 施工流程
本桥钢管拱安装总体施工方法为：异位安装钢管拱，然后采用液压千斤顶在梁面设置的滑移轨道上将钢管拱整体纵移就位。

钢管拱异位安装纵移就位的施工步骤如下：
1）确定拼拱支架的具体位置；
2）确定受力及地质情况，并出具拼拱支架与其基础桩基受力计算书；
3）根据计算要求确定方案、选择材料及机具；
4）满足有关施工要求后插打钢管桩；
5）受力验证静载试验合格后，安装拼拱支架及连接系；
6）架拱钢管支架检查验收合格后，进行拱肋节段及横撑的安装，边安装边调整线形；
7）两侧拱肋对称安装一安装合龙段一安装横撑一整体焊接；
8）钢管拱整体顶推就位。

2.2 施工顺序
148m跨钢管拱钢结构质量总计570t，分为24节拱肋，1l节横撑及其它配件。

拱肋最长节段为15.88 m，质量17.6 t。

横撑不分节，每段横撑长11.5 m，质量10.26t，全桥横撑质量112．86 t。

钢管拱分节段进场到位后，将钢管拱拱肋运输段在地面台座上焊接成5段吊装段，然后在5孔简支梁范围内的拼拱支架上，根据安装对接位置，在支架上安装拱肋。

钢管拱拼装完成后，采用钢绞线将拱脚预紧。

拆除支架，实现钢管拱由支架支撑改由设置在走行系统的临时拱座支撑，最后实现整个钢管拱整体滑移。

1）拼拱支架施工
钢管柱基础采用插入Ф630×9mm的钢管管桩基础，施工前基础位置采用全站仪精确定位，保证其位置准确。

拱肋拼装支架采用8组组合钢管柱作为立柱，每组由四根Ф630×9mm的钢管组成，立柱之间采用桁架式连接系连接，以增强支架的整体稳定性，因钢管立柱高度较高，部分高达60m以上，故横桥向两侧钢管立柱之间设置桁架式连接系。

由计算书可知拼装支架搭设完成后，在自重+风力作用下最大竖向位移为3mm；支架最大水平位移17 mm；横向分配梁最大竖向位移为5mm ；fz /L=5/19000=1/3800＜1/400，拱部拼装完成后横向分配梁最大竖向位移为24mm，仍满足规范要求。

支架结构形式如图1所示：
图1：钢管拱拼装支架示意图
2）钢管拱节段吊装
加工厂内加工制作好的钢管拱肋节段为10m至16m，运输至现场后在桥下方搭设拱肋组拼胎架，在拼装胎架上将钢管拱拼装成5个大节段，利用2台70t 汽车吊将钢管拱大节段倒运至梁边，然后在利用桥面上2台260t汽车吊将大节段钢管拱抬吊上桥，安装在钢管拱拼装支架上，安装过程如图2所示。

图2：钢管拱吊装示意图
3）钢管拱纵移
钢管拱纵移系统主要包括纵移轨道、纵移台车、长行程千斤顶、连接桁架、分配梁与支承贝雷梁、拱脚托架及抱箍、压重贝雷梁及预应力钢绞线等构件组成，如图3所示。

图3：钢管拱顶推施工走行系统结构示意图
拼装完成的钢管拱通过落架实现受力体系转换后，由支架支撑转换为临时拱座支撑。

整个钢管拱重力通过大、小里程两个临时拱座将沿着临时拱座抱箍、抱箍下托架、承重贝雷梁、分配梁、连接桁架、轮箱等部件向下传递至走行轨道结构上，通过轨道传递至梁面。

为了平衡钢管拱作用于临时拱座上的水平推力，并降低钢管拱重心，在两临时拱座之间设置压重贝雷梁与对拉钢绞线。

钢管拱在纵移过程中，需利用钢丝绳将压重贝雷梁吊挂在钢管拱上，吊挂钢管拱上具体位置设在主体吊杆附近以便于钢丝绳与钢管拱进行固结即可，钢丝绳与贝雷梁及钢管拱的连接现场采用传统卡环即可。

采取千斤顶利用夹轨器做支点，将钢管拱整体纵移，直至就位。

走行时钢管拱状态如图4所示。

图4：纵移结构布置示意图
3 施工要点
3.1 滑移过程防风
当小于六级风时，钢管拱可进行走行，走行时利用钢管拱自身重力克服抗倾覆力矩。

当大于六级风时，处于非工作状态，防止结构由于风力过大造成倾覆，利用钢丝绳与梁体连接。

当钢管拱顶推走行位于主梁上时，贝雷片上部钢丝绳穿过拱肋吊杆孔拉紧纵向贝雷片，下部钢丝绳连接贝雷片与桥面挡砟墙钢筋，位于引桥上时设置交叉缆风绳。

并在横向承重贝雷梁上利用四个20吨倒链将承重贝雷梁与梁体预埋钢筋拉紧固定。

并将走行轮箱通过止轮器锁定。

如图5所示。

图5：钢管拱纵移时临时锚固示意图
3.2 滑移过程
滑移过程是整个钢管拱施工中最难控制的一个环节，也是要求最高的一个环节。

要求钢管拱安全稳定地沿轨道行进。

钢管拱顶推前进的理论速度约为0.5 m ／min。

由于钢管拱与纵移系统的总重约为600吨，滚动摩擦系数按0.1考虑，钢管拱总的顶推液压缸推力在600kN以上，施工时四台千斤顶均在50吨以上，两片拱肋下的两套设备及两套备用设备型号规格一致。

液压缸一端连接到夹轨器，另一端连接到钢管拱前进方向的走行轮箱上，轮箱上焊接耳板与液压缸销接。

当轮箱前方观测人员发现车轮有偏移现象，出现两侧轮箱行进不一致时，在下次顶推时慢的一侧液压缸多顶推相应距离。

最终沿轨道将钢管拱顶推到位，通过3.3中的方式进行钢管拱位置的调整，使之与预埋拱脚的偏差小于规范要求，然后与拱脚焊接。

千斤顶顶推钢管拱走行如图6所示。

图6：千斤顶顶推钢管拱走行示意图
3.3 拱肋调整
钢管拱顶推到位后，采用千斤顶将钢管拱精调，目的是使钢管拱线型和拱脚位置精度达到设计要求，以保证其受力状态符合设计。

纵向利用滑移量修正；竖向利用千斤顶升降修正；横向利用轨道在拱脚到位前提前修正，拱脚修正到位后与拱座处预埋拱脚焊接，完成整个钢管拱的安装。

4.结语
通过大西客专跨北同蒲铁路特大桥五跨连续梁拱桥钢管拱纵移实例说明，对于大跨度连续梁拱桥采用钢管拱异位安装、纵移就位的方法是可以推广的，尤其在项目工期比较紧、上跨铁路、公路等安全风险比较大时采用先梁后拱施工的连续梁拱桥，可以通过钢管拱异位安装与主梁悬臂浇筑同步平行作业，有效缩短工期约50d，同时也避免了拱部原位拼装对既有线路的干扰。

参考文献
1、《新建大同至西安铁路工程通用设计图》[大西桥通-11-I/II]。

2、《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建设[2010]241号；
3、《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS 28：90）。