祁偉超

(大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 大連市 116024)

1 工程概況

遵義市鳳新快線建設(shè)工程第三標(biāo)段主線高架橋由簡(jiǎn)支鋼桁架梁和鋼箱梁組成，橋梁跨徑布置為：50m(1L跨)+80.75m(2L跨)+85(3L-1跨)+80.75m(3L-2跨)+85m(4L跨)+85m(5L跨)+85m(6L跨)+45m(7L跨)+2×40m(8L跨)=681.5m，其中第1L、7L、8L跨橋梁上部結(jié)構(gòu)為鋼箱梁，第2L～6L跨橋梁上部結(jié)構(gòu)為鋼桁架梁。

第1L跨橋梁為簡(jiǎn)支鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式，橋梁上跨既有川黔鐵路，同時(shí)箱涵下穿川黔鐵路，箱涵已施工完成。橋梁與鐵路斜交角為71.65°，橋梁梁底至鐵路軌面高差為10.804m，橋墩承臺(tái)距鐵路中心線最小距離為13.62m、橋墩距鐵路中心線最小距離為17.718m。橋梁跨徑為50m、橋梁寬31m、梁高為2.5m，第1L跨鋼箱梁立面和橫斷面如圖1、圖2所示，鋼箱梁采用拖拉法施工。由于此處交叉工程多，相互影響因素多，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼箱梁、橋墩、支架系統(tǒng)、下穿箱涵的受力狀態(tài)，確保鋼箱梁拖拉施工安全性，因此，1L跨鋼箱梁的施工監(jiān)控尤為重要。

2 鋼箱梁拖拉施工方案

鋼箱梁分段運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，采用吊車將鋼梁節(jié)段、導(dǎo)梁吊裝到現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)的臨時(shí)支架上進(jìn)行拼裝作業(yè)。鋼箱梁安裝、拖拉施工工藝流程：臨時(shí)支架搭設(shè)→安裝拖拉裝置→鋼箱梁在支架上組拼→安裝拉錨器、錨具和鋼絞線→啟動(dòng)泵站、調(diào)壓拖拉→鋼箱梁分階段拖拉→起落梁，調(diào)整到位。

根據(jù)鋼箱梁各吊裝節(jié)段在加工方案中分段最大重量和拼裝時(shí)最大起重高度，選定使用300t汽車吊機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)。

本項(xiàng)目的鋼梁拼裝支架系統(tǒng)由鋼管柱、工字鋼、槽鋼、貝雷梁等組成，輔助墩7#、8#支架采用Ф426鋼管柱進(jìn)行搭設(shè)，其他輔助墩、臨時(shí)墩均采用Ф273鋼管柱進(jìn)行搭設(shè)。

在拼裝平臺(tái)上安裝臨時(shí)支墩及滾輪小車、限位裝置，鋼箱梁節(jié)段在平臺(tái)上吊裝、拼裝施工后，落梁至滾輪小車上，拖拉千斤頂通過反力架固定在永久橋墩頂部上(13#主墩)，鋼絞線固定在鋼梁尾部拉錨器上。通過連續(xù)穿心千斤頂循環(huán)施力，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行連續(xù)拖拉，50m鋼箱梁在各墩頂滾輪小車上逐漸向前滑動(dòng)。循環(huán)以上工序，直至全聯(lián)鋼箱梁拖拉就位。

具備拖拉條件和準(zhǔn)備工作完成后，在川黔鐵路線鐵路封鎖點(diǎn)時(shí)間段內(nèi)分六次拖拉跨越川黔鐵路。具體拖拉工況如下：

工況一：鋼箱梁在支架平臺(tái)上拼裝，拼裝有效時(shí)間45d；

工況二：第一次拖拉，鋼箱梁在支架平臺(tái)預(yù)拉10m，預(yù)拉有效時(shí)間30min；

工況三：第二次拖拉，拖拉距離18m，拖拉有效時(shí)間90min；

工況四：第三次拖拉，拖拉距離11m，拖拉有效時(shí)間90min，拆出11m導(dǎo)梁；

工況五：拖拉距離10m，拖拉有效時(shí)間90min，拆除7.7m導(dǎo)梁，將7.7m導(dǎo)梁安裝到鋼箱梁尾部，拆除3.2m導(dǎo)梁；

工況六：拖拉距離6.99m，拖拉有效時(shí)間90min。

3 鋼箱梁拖拉施工監(jiān)控

3.1 鋼箱梁拖拉施工監(jiān)控重點(diǎn)

拖拉過程的施工監(jiān)控，將采取理論計(jì)算模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的控制方法。根據(jù)以往監(jiān)控經(jīng)驗(yàn)，以下幾點(diǎn)為本次監(jiān)控的重點(diǎn)：

(1)監(jiān)控拖拉過程兩個(gè)千斤頂同步。千斤頂不同步可引起梁在平面扭轉(zhuǎn)與傾斜，導(dǎo)致支架受力不均勻，錨具受彎，鋼絞線斷裂等安全隱患。

(2)監(jiān)控拖拉過程中鋼箱梁縱向軸線是否偏位。

(3)監(jiān)測(cè)導(dǎo)梁變形，防止出現(xiàn)異常狀態(tài)，造成導(dǎo)梁與支架碰撞引起橋梁整體振動(dòng)。

(4)監(jiān)測(cè)拖拉過程中鋼箱梁的豎向撓度及應(yīng)力值。

(5)監(jiān)測(cè)13#永久橋墩墩頂水平位移與傾斜，橋墩水平位移監(jiān)測(cè)采取分級(jí)預(yù)警機(jī)制，確保橋墩處于彈性變形范圍，防止其混凝土開裂。

(6)監(jiān)測(cè)支架水平位移及應(yīng)力變化狀態(tài)，支架水平位移監(jiān)測(cè)采取分級(jí)預(yù)警機(jī)制，確保整個(gè)支撐系統(tǒng)安全，防止出現(xiàn)個(gè)別桿件局部失穩(wěn)造成整體垮塌。

3.2 鋼箱梁拖拉施工監(jiān)控控制內(nèi)容

(1)臨時(shí)墩的受力安全

鋼箱梁拖拉過程中，臨時(shí)墩受到摩阻力及豎向力的作用，墩底布設(shè)振弦式應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)應(yīng)力，墩頂布設(shè)傾斜儀器監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)角，設(shè)置分級(jí)預(yù)警，通過無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控臨時(shí)墩的受力安全。

(2)13#永久墩受力安全

13#橋墩為永久結(jié)構(gòu)，鋼箱梁拖拉過程中，其墩頂處為千斤頂作用點(diǎn)，在整個(gè)過程將承受水平力。通過墩頂布設(shè)傾斜儀器監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)角，設(shè)置分級(jí)預(yù)警，確保橋墩受力安全。

(3)鋼箱梁的受力安全

鋼箱梁在拖動(dòng)過程中，由于其支承位置的不斷變化，控制截面的位置及內(nèi)力狀態(tài)均發(fā)生變化，根據(jù)拖拉過程主梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，選取若干控制斷面進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

(4)鋼箱梁軸線的監(jiān)測(cè)

通過全站儀測(cè)出拖拉過程中的偏差，將鋼箱梁首尾中線偏差控制在容許范圍內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)偏差過大，則應(yīng)進(jìn)行糾偏，以保證拖拉過程的順利進(jìn)行。

(5)框構(gòu)橋與鐵路沿線沉降監(jiān)測(cè)。

框構(gòu)橋監(jiān)測(cè)范圍為各拼裝支架輔助墩作用范圍，選取各工況下受力最大支架附近以及框構(gòu)橋橫向跨中位置，布設(shè)水準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)，分別在各拖拉前后進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量。鐵路沿線監(jiān)測(cè)范圍為鐵路線路框構(gòu)橋范圍及兩側(cè)各延伸20m。布設(shè)水準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)，分別在各拖拉前后進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量。

(6)落梁的控制

鋼箱梁拖拉就位后，應(yīng)進(jìn)行落梁作業(yè)，將梁段的線形調(diào)到設(shè)計(jì)值。

鋼箱梁拖拉施工監(jiān)測(cè)設(shè)備及監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置如圖5和圖6所示。

(7)預(yù)警值

通過MIDAS/Civi建立1L跨鋼箱梁拖拉施工上部模型、臨時(shí)墩模型，分析得到拖拉施工全過程受力狀態(tài)，得到施工監(jiān)控預(yù)警值如表1～表3所示。

表1 13#永久橋墩分級(jí)預(yù)警值

表2 Φ273×12臨時(shí)墩分級(jí)預(yù)警

表3 Φ406×8臨時(shí)墩分級(jí)預(yù)警

13#永久橋墩采用五級(jí)預(yù)警，臨時(shí)墩采用三級(jí)預(yù)警，永久橋墩及臨時(shí)墩采用傾斜儀及應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)傾角及墩底應(yīng)力，在鋼箱梁拖拉施工過程中，當(dāng)采集數(shù)據(jù)接近預(yù)警值，要密切關(guān)注結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位受力情況，如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即停止拖拉施工，查明原因后再施工。若采集數(shù)據(jù)接近最后一級(jí)時(shí)，應(yīng)立即停止拖拉施工，檢查結(jié)構(gòu)，排出問題，確保鋼箱梁拖拉施工過程安全。

3.3 鋼箱梁拖拉施工監(jiān)測(cè)

(1)鋼箱梁試拖拉施工監(jiān)測(cè)

試拖拉于8月30日5:54開始，7:30結(jié)束，共計(jì)96min；計(jì)劃拖拉距離7m，實(shí)際拖拉距離8.2m,平均有效拖拉速度0.25～0.4m/min，過程順利。

從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，鋼箱梁與滾動(dòng)小車平均摩擦系數(shù)為0.058，整個(gè)過程13#墩墩頂水平變形最大9.8mm，支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大2.5mm，支架鋼管應(yīng)力最大變化1.69MPa，均小于預(yù)警值；鋼箱梁拖拉過程軸線偏位最大2.5cm，仍在允許范圍內(nèi)。本次拖拉施工過程可控，實(shí)測(cè)結(jié)果符合預(yù)期，鋼箱梁結(jié)構(gòu)、支架系統(tǒng)與拖拉系統(tǒng)滿足相關(guān)要求。

(2)鋼箱梁第一次正式拖拉施工監(jiān)測(cè)

第一次正式拖拉于9月13日6:08開始，7:38結(jié)束，共計(jì)90min；計(jì)劃拖拉距離31m，實(shí)際拖拉距離25.0m，平均有效拖拉速度0.28m/min，全程順利。

從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，鋼箱梁拖拉噸位60t，鋼箱梁與滾動(dòng)小車平均摩擦系數(shù)為0.07，整個(gè)過程13#墩墩頂水平變形最大5.8mm，支架鋼管應(yīng)力最大變化3.32MPa，均小于預(yù)警值；支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大7.2mm，鋼箱梁前進(jìn)瞬間和鋼箱梁離開小車瞬間、限位裝置卡住時(shí)有超過預(yù)警值，但支架系統(tǒng)整體剛度滿足規(guī)范要求，其他主要控制測(cè)點(diǎn)正常，所以未停止拖拉，其他時(shí)段墩頂位移正常；鋼箱梁拖拉過程軸線最終偏位2.3cm，仍在允許范圍內(nèi)。

(3)鋼箱梁第二次正式拖拉施工監(jiān)測(cè)

第二次正式拖拉于9月14日6:24開始，7:34結(jié)束，共計(jì)70min；計(jì)劃拖拉距離11.3m，實(shí)際拖拉距離11.3m，平均有效拖拉速度0.16m/min。

從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，鋼箱梁拖拉噸位60t，鋼箱梁與滾動(dòng)小車平均摩擦系數(shù)為0.07，整個(gè)過程13#墩墩頂水平變形最大7.7mm，支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大4.8mm，支架鋼管應(yīng)力最大變化2.83MPa，均小于預(yù)警值；鋼箱梁拖拉過程軸線最終偏位9.5cm。

(4)鋼箱梁第三次正式拖拉施工監(jiān)測(cè)

第三次正式拖拉于9月27日7:26開始，7:56結(jié)束，共計(jì)30min；拖拉距離7.0m，平均有效拖拉速度0.23m/min，全程順利。

從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，鋼箱梁拖拉噸位60t，鋼箱梁與滾動(dòng)小車平均摩擦系數(shù)為0.07，整個(gè)過程13#墩墩頂水平變形最大4.83mm，支架鋼管應(yīng)力最大變化2.65MPa，均小于預(yù)警值；支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大4.71mm，其他時(shí)段墩頂位移正常；鋼箱梁拖拉過程軸線最終偏位12.3cm。

(5)鋼箱梁第四次正式拖拉施工監(jiān)測(cè)

第四次正式拖拉于9月28日6:42開始，7:45結(jié)束，共計(jì)63min；拖拉距離4.7m，平均有效拖拉速度0.07m/min，全程順利。

從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，鋼箱梁拖拉噸位60t，鋼箱梁與滾動(dòng)小車平均摩擦系數(shù)為0.07，整個(gè)過程13#墩墩頂水平變形最大3.5mm，支架鋼管應(yīng)力最大變化3.05MPa，均小于預(yù)警值；支架系統(tǒng)墩頂水平變形最大3.4mm，其他時(shí)段墩頂位移正常；鋼箱梁拖拉過程軸線最終偏位13.2cm。

整個(gè)過程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、傳遞、傳輸正常，反饋信息可靠。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析可以判定，整個(gè)結(jié)構(gòu)狀態(tài)運(yùn)行良好，符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

遵義市鳳新快線建設(shè)工程第三標(biāo)段1L跨鋼箱梁上跨川黔鐵路，采用拖拉施工方法施工。對(duì)本工程全過程進(jìn)行了施工監(jiān)控，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并與理論預(yù)警值對(duì)比，確保了1L跨鋼箱梁拖拉施工安全。