馮新府

中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司 山東 日照 276826

1 .工程概況

青島市新機(jī)場(chǎng)高速連接線（雙埠-夏莊段）3標(biāo)段的主線鋼箱梁橋自西向東依次跨越膠濟(jì)貨線、膠濟(jì)客專(zhuān)雙線、青榮城際雙線、機(jī)場(chǎng)專(zhuān)用線六條既有鐵路。鋼箱梁橋采用墩梁固結(jié)體系，結(jié)構(gòu)形式跨徑2*120=240mT構(gòu)橋，分幅錯(cuò)位布置。采用轉(zhuǎn)體施工工藝，轉(zhuǎn)體前分別在平行鐵路線方向支架拼裝焊接，焊接完成后采用臨時(shí)索塔進(jìn)行臨時(shí)拉索對(duì)稱(chēng)張拉拉起大小里程梁端、拆除支架后逆時(shí)針雙幅同時(shí)轉(zhuǎn)體90度。

鋼箱梁主體結(jié)構(gòu)采用Q345qDNH鋼材全焊結(jié)構(gòu)，工程總量約為7588T。鋼箱梁?jiǎn)畏好鎸挾?4.58m，中墩墩頂4.2m區(qū)段鋼箱梁梁高7m，墩頂?shù)雀吡憾蝺蓚?cè)各40m區(qū)段梁高從7m按2次拋物線變化至4.5m，S4～S7區(qū)段梁高為4.5m，跨中梁高與跨徑比值為1/26.667，中墩支點(diǎn)梁高與跨徑比值為1/17.143，橋面為單向橫坡2%，按設(shè)計(jì)要求設(shè)置預(yù)拱度。每幅按設(shè)計(jì)分為17個(gè)梁段，S0#段長(zhǎng)度10m，大小里程S1、S2為12.5m，S3為15m，S4～S7每梁段為17.5m。左幅梁段在轉(zhuǎn)體前全部采用龍門(mén)吊支架原位吊裝焊接；右幅大里程方向S1～S7梁段、S0#段及小里方向的S1～S3梁段采用龍門(mén)吊支架原位吊裝焊接，S5～S7梁段采用拖拉就位焊接，S4作為合攏段原位吊裝焊接（如圖）。

2 .施工方法選擇

右幅大里程方向S1～S7梁段、S0梁段及小里程方向的S1～S4梁段臨時(shí)支架全部在城市道路安順路上，具備吊裝設(shè)備直接原位吊裝焊接條件，大里程S5～S7梁段支架投影落在白沙河橋上及旁邊的河道中，不具備大型機(jī)械設(shè)備吊裝施工，同時(shí)白沙河橋與相鄰道路縱坡太大，龍門(mén)吊軌道基礎(chǔ)無(wú)法施工，因此右幅大里程S5～S7梁段考慮采用三向千斤頂頂推或鋼絞線拖拉方案沿縱向滑移到預(yù)定位置。經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等方面比選采用鋼絞線拖拉方案最為經(jīng)濟(jì)合理。

3 .臨時(shí)支架及滑道梁設(shè)計(jì)

3.1 臨時(shí)支架設(shè)計(jì)

根據(jù)鋼箱梁分段情況，在每個(gè)分段處設(shè)置1排格構(gòu)式鋼管支架，右幅大里程S4梁段臨時(shí)支架作為S5～S7鋼箱梁拼裝平臺(tái)支架兼滑移支架，平臺(tái)支架采用2排3組2.5m×2.5m格構(gòu)形式，立柱采用4根φ478×8mm 鋼管，立柱連接系采用L100×10mm 角鋼，格構(gòu)橫向中心間距5m、縱向中心間距為17.5m?；浦Ъ埽ê囱b支架）10排2組2.5m×2.5m格構(gòu)，2組格構(gòu)橫向中心間距5.6m、縱向中心間距8.8+8.7+7×7.5m。支架高度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)標(biāo)高及梁底線性預(yù)拱度標(biāo)高確定，支架頂部設(shè)置雙拼HN300Х300型鋼作為分配梁，分配梁上方設(shè)置調(diào)節(jié)鋼管。

根據(jù)地基承載力不同和支墩承載類(lèi)型不同，支架基礎(chǔ)將設(shè)計(jì)不同形式的基礎(chǔ)類(lèi)型，城市道路上臨時(shí)支架采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，河道淤泥中采用鋼管樁+承臺(tái)基礎(chǔ)。

3.2 滑道梁裝置

支架立柱頂部為橫向HN300×300H型分配梁，分配梁頂部為2道雙拼HN700×300縱向滑道梁。橫向中心間距為5.6m，縱向長(zhǎng)度為74m。

滑道頂面鋪設(shè)3mm厚的不銹鋼板，點(diǎn)焊在滑道梁頂部。不銹鋼板上放置倒U型滑靴，滑靴頂部根據(jù)梁段縱向線型設(shè)置不同高度墊塊支撐，通過(guò)事前計(jì)算，確定頂推軌跡，按直線行走，立面按水平行走，根據(jù)鋼箱梁縱向坡度設(shè)置不同高度墊塊。拖拉過(guò)程中，通過(guò)控制下滑道標(biāo)高來(lái)控制鋼箱梁標(biāo)高，通過(guò)滑靴橫向限位裝置控制鋼梁的橫向偏移，通過(guò)拖拉千斤頂?shù)男谐炭刂其撓淞旱目v向位移。

3.3 支架系統(tǒng)檢算

3.3.1 滑移支架分析

右幅小里程S7-S5段處于水中，鋼箱梁安裝需采用拖拉法進(jìn)行施工，鋼箱梁吊裝至支架上后，單個(gè)節(jié)段組焊完成，采用拖拉千斤頂分節(jié)段拖拉至理論位置，所需拖拉節(jié)段中S5節(jié)段單重最大，為253.6t，每個(gè)節(jié)段下設(shè)置4個(gè)滑移支點(diǎn)，單個(gè)支點(diǎn)受力最大按照1.2倍偏載考慮，則單個(gè)支點(diǎn)最大受力=253.6*1.2/4=76.08t，鋼箱梁與滑道間滑移面采用MGE滑板與不銹鋼，理論摩阻系數(shù)為0.03，施工時(shí)按照不利狀態(tài)0.1倍摩阻力考慮。則滑移阻力約25.4t，每組支架所受摩阻力25.4/10=2.54t。

3.3.2 計(jì)算模型

鋼梁在雙拼HN700×300型鋼滑道上進(jìn)行縱向滑移，立柱縱向間距有2.5m和5m兩種形式，當(dāng)滑移支點(diǎn)位于5m跨徑中間時(shí)，滑道受力最不利，當(dāng)滑移支點(diǎn)位于鋼管正上方時(shí)，單根鋼管受力最不利。因此計(jì)算滑移支架結(jié)構(gòu)時(shí)，選擇縱向6根3組支架，前滑移支點(diǎn)位于5m跨中，后滑移支點(diǎn)位于鋼管正上方的最不利狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。

滑道采用雙拼HN700×300型鋼，材料為Q235，模型建立，邊界條件固結(jié)。

3.3.3 荷載取值

（1）施工機(jī)具荷載

按簡(jiǎn)支梁可以求得施工人員及機(jī)具荷載作用下，橫梁頂?shù)募辛?61.3kN

（2）風(fēng)荷載取值：

梁段立柱頂風(fēng)荷載：

單根立柱所承受的頂端風(fēng)荷載為37.8/8 = 4.725kN

（3）支架及橫梁自重軟件自行考慮

（4）荷載組合

參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》

基本組合：恒載系數(shù)取1.35，活載系數(shù)取1.4，

標(biāo)準(zhǔn)組合：恒載系數(shù)取1.0，活載系數(shù)取1.0。

3.3.4 計(jì)算結(jié)果（穩(wěn)定性計(jì)算）

計(jì)算結(jié)果：水平方向最大位移為2.9mm＜H/500=18000/500=36mm，豎向最大位移16mm＞5000/400=13.5mm，表明風(fēng)荷載和滑移摩擦力作用下支架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性能滿(mǎn)足規(guī)范要求。

結(jié)論：鋼管立柱在鋼梁滑移并組合風(fēng)荷載工況下，強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。

4 .拖拉系統(tǒng)及拖拉力計(jì)算

本工程拖拉裝置主要由2部分構(gòu)成，分別為2臺(tái)200mm行程的300t水平千斤頂及其液壓泵站和控制柜，拖拉裝置安裝在滑道梁末端。鋼箱梁通過(guò)2束錨固在底板錨座上的鋼絞線與固定在滑道梁末端的拖拉千斤頂連接。

限位糾偏裝置：在拖拉過(guò)程中，為防止箱梁在拖拉過(guò)程中橫向出現(xiàn)較大的偏位，采用倒U型滑靴扣在滑道上。

拖拉力計(jì)算如下：

鋼箱梁自重G＝（253.59+248.25+229.33）=731.17kN

滑塊（聚四氟乙烯板）與滑道（不銹鋼板）摩擦系數(shù)μ＝0.1。

鋼箱梁的最大拖拉力：

F＝χμG′＝1.2×0.1×731.17＝87.74kN

式中：摩擦力不均勻系數(shù)取χ＝1.2；G′為（S5、S6、S7）鋼箱梁總重。

5 .施工步驟及監(jiān)控

5.1 施工步驟

以右幅大里程S4支架位置為滑移區(qū)的鋼箱梁拼裝平臺(tái)，首先采用龍門(mén)吊把S7梁段的分段吊至拼裝平臺(tái)上進(jìn)行焊接，焊接完成后采用4臺(tái)100T以上的千斤頂把鋼箱梁整體抬起落在滑道梁上的4個(gè)滑靴上，滑靴上的調(diào)整塊高度按S7最終線性標(biāo)高控制。在箱梁底板兩個(gè)錨座上分別穿上12根鋼絞線采用滑道梁末端千斤頂把S7拖拉至S5設(shè)計(jì)位置。檢測(cè)S7中心位置，在允許范圍內(nèi)開(kāi)始吊裝焊接S6梁段，焊接完成后同樣采用4臺(tái)100T以上的千斤頂把鋼箱梁整體抬起落在滑道梁上的4個(gè)滑靴上，S6前端與S7末端對(duì)接好后碼板進(jìn)行環(huán)縫焊接。

環(huán)縫焊接完成后整體拖拉S7S6至S6S5設(shè)計(jì)位置，以此類(lèi)推把S5S6S7最終拖拉至設(shè)計(jì)位置，考慮最后以S4梁段作為合攏段，為吊裝方便，把S5S6S7整體按設(shè)計(jì)位置往小里程方向平移20cm，待S4原位焊接完成后，把S5S6S7整體往大里程方向平移20cm，S5與S4環(huán)縫對(duì)接好之后，選擇穩(wěn)定的溫度時(shí)段進(jìn)行環(huán)縫焊接合攏。

5.2 施工監(jiān)控

5.2.1 鋼箱梁監(jiān)控

在S7鋼箱梁前端中心以及兩側(cè)腹板共布置3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，拖拉過(guò)程中必須始終控制這些觀測(cè)點(diǎn)與鋼橫梁理論中心線的偏差在允許誤差范圍之內(nèi)。

在拖拉過(guò)程中全程監(jiān)控，利用設(shè)置在右幅2#墩S0#梁段頂面上的全站儀測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)，絕對(duì)坐標(biāo)包括各觀測(cè)點(diǎn)的橫向位移和豎向位移，拖拉軌跡中心線的主要控制目標(biāo)是觀測(cè)點(diǎn)的橫向位移。階段拖拉箱梁差2m將要就位時(shí)，開(kāi)始不間斷地觀測(cè)和精確地糾偏，使箱梁首尾中線偏差控制在4mm范圍內(nèi)。最后就位時(shí)箱梁首尾中線偏差控制在10mm之內(nèi)。

通過(guò)鋼箱梁拖拉過(guò)程中對(duì)觀測(cè)點(diǎn)精確全過(guò)程測(cè)量，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，綜合考慮各點(diǎn)的偏移情況，確定各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的糾偏值，使各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在糾偏之后的誤差滿(mǎn)足要求。

5.2.2 滑道及支架檢測(cè)

支架是拖拉鋼箱梁的滑道基礎(chǔ)，要求沉降特別是不均勻沉降應(yīng)盡量小，支架的沉降尤其是不均勻沉降超出允許范圍，將導(dǎo)致滑道的平整度無(wú)法保證。故在每個(gè)支墩均設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)全站儀進(jìn)行支墩的位移，位移包括縱向位移，橫向位移和豎向位移。在拖拉過(guò)程中應(yīng)對(duì)滑道進(jìn)行測(cè)量精確控制，每隔10m設(shè)置1個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，要求其頂面標(biāo)高的允許絕對(duì)偏差為±2mm，同墩兩滑道的允許高差為±1mm，相鄰墩同側(cè)滑道允許高差為±1mm。

6 .結(jié)束語(yǔ)

鋼箱梁安裝采用頂推或拖拉方式是目前鋼箱梁較為常見(jiàn)的一種工藝，這種安裝工藝不受現(xiàn)場(chǎng)地形條件或施工環(huán)境所限制，青島新機(jī)場(chǎng)高速連接線3標(biāo)的鋼箱梁轉(zhuǎn)體橋采用拖拉工藝順利將右幅小里程的3個(gè)梁段安裝到位并滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)節(jié)點(diǎn)工期提供了保證，此種施工工藝值得類(lèi)似工程借鑒。