摘 要：【目的】研究連續(xù)梁拱橋小角度斜跨施工技術(shù)，保證整個工程施工順利進(jìn)行。【方法】以川南城際鐵路為例，研究連續(xù)梁施工、鋼管拱施工、路基橫斷面施工方法?！窘Y(jié)果】結(jié)合實際施工情況，設(shè)計懸臂澆筑法托架結(jié)構(gòu)，分析優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容，得到最科學(xué)的設(shè)計方法?！窘Y(jié)論】結(jié)果表明，通過科學(xué)施工，連續(xù)梁拱橋小角度斜跨的施工方案具有良好的可行性，這對于高速公路等大跨度橋梁工程的施工具有重要的參考價值，同時也為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路；連續(xù)梁拱橋；跨線橋；鋼管拱；全封閉菱形掛籃；懸臂澆筑

中圖分類號：U415.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1003-5168（2024）19-0068-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.19.014

Construction Technology of Continuous Beam Arch Bridge Crossing

Expressway with a Sharp Skew Angle

LI Changan

（Jiaozuo Highway Development Center ， Jiaozuo 454000， China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to guide the construction of the same type of continuous beam arch bridge at a small angle across the expressway， and ensure the smooth progress of the entire project construction. [Methods] This article takes the Chuannan Intercity Railway as the main research object， focusing on the construction of continuous beams， steel pipe arches， and roadbed cross-sections. [Findings] Based on the actual construction situation， the cantilever pouring method bracket structure is designed， and the optimization design content is analyzed to obtain the most scientific design method. [Conclusions] The practical results indicate that through scientific construction， the construction plan for small angle diagonal spans of continuous beam arch bridges has good feasibility， which has important reference value for the construction of large-span bridge projects such as highways， and also provides reference for research in related fields.

Keywords： expressway; continuous beam arch bridge; overpass bridge; steel pipe arch; fully enclosed diamond shaped from traveler; cantilever pouring

0 引言

連續(xù)梁拱橋由多個相鄰的簡支梁或連續(xù)梁組成，通過橋面板上的支座將其連接起來，形成一個整體結(jié)構(gòu)。通過這種方式，連續(xù)梁拱橋能夠有效地承受橋面荷載，并將其傳遞到橋墩上，從而實現(xiàn)橋梁的穩(wěn)定和安全。小角度斜跨是指橋梁在一側(cè)略微傾斜，以適應(yīng)地理環(huán)境和工程要求。在連續(xù)梁拱橋小角度斜跨的施工中，需要考慮多個因素。首先，需要進(jìn)行詳細(xì)的勘測和設(shè)計工作，確定橋梁的斜跨角度。其次，施工過程中需要采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，確保橋梁的穩(wěn)定性和安全性。最后，還需要合理選擇施工設(shè)備和材料，以提高施工效率和質(zhì)量。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員提出一種新的施工技術(shù)，即預(yù)制箱梁施工技術(shù)。這種技術(shù)利用提前制作好的箱梁進(jìn)行施工，大幅度減少現(xiàn)場施工難度。同時，結(jié)合先進(jìn)的施工設(shè)備和技術(shù)，如智能施工機(jī)械和自動化控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了施工效率。此外，還提出一種新的橋梁設(shè)計理念，即采用連續(xù)梁拱橋與其他橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，這種設(shè)計理念不僅在實際施工中得到應(yīng)用，也為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了新的思路。

基于此，本研究以川南城際鐵路雷波寺大橋為例進(jìn)行研究。該橋連續(xù)梁采用單室箱梁結(jié)構(gòu)，梁底根據(jù)二次拋物線變化設(shè)計，使用全封閉菱形掛籃對稱懸臂澆筑。邊跨現(xiàn)澆段則是利用滿堂支架法進(jìn)行施工，將掛籃作為合龍段施工的重要承載工具，先邊跨合龍再中跨合龍。鋼管拱拱肋斷面呈雙啞鈴形狀，共有15個環(huán)節(jié)，經(jīng)過工廠制作、預(yù)拼裝、涂裝防腐基層等環(huán)節(jié)，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行后期施工。同時，為保證整個高速公路施工的安全性，在施工區(qū)域內(nèi)設(shè)置各種安全防護(hù)措施，如限高架、防護(hù)棚架、防撞墩等［1］。

1 工程概況

川南城際鐵路作為連接川南地區(qū)的重要交通線路，其設(shè)計充分考慮了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和旅客運(yùn)輸需求。該項目采用中國客運(yùn)活載作為設(shè)計活載，確保了鐵路的穩(wěn)定性和安全性。鐵路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)速度為250 km/h，能夠滿足高速運(yùn)行的要求，為旅客提供快速便捷的出行體驗。全程采用有砟軌道形式，這種軌道結(jié)構(gòu)具有良好的彈性和排水性能，能夠適應(yīng)高速列車的運(yùn)行，同時也有利于降低噪聲和振動，提高乘坐舒適度。有砟軌道還便于維護(hù)和修理，延長了鐵路的使用壽命。主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計為單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁拱橋，這種結(jié)構(gòu)形式具有良好的力學(xué)性能和美觀性。底部梁高7 m，跨中梁高3.5 m，這樣的設(shè)計既保證了橋梁的承載能力，又減小了結(jié)構(gòu)的自重。梁底箱梁頂部寬度為1 120 cm，頂板厚度為60 cm，采用C55高強(qiáng)混凝土材料，這種材料具有很高的抗壓強(qiáng)度和耐久性，能夠確保橋梁的長期穩(wěn)定運(yùn)行。主橋平面處于緩和曲線上，有利于列車的平穩(wěn)過渡，減少對乘客的不適感?？v斷面設(shè)計為2%的下坡，有助于列車的自然減速，同時也降低了能耗，符合節(jié)能減排的現(xiàn)代交通理念［2］。

2 連續(xù)梁拱橋拱肋小角度截斷索力計算

2.1 計算索力分析模型

在進(jìn)行吊裝鋼筋混凝土拱橋拱肋施工時，工作人員要結(jié)合實際情況，建立有限單元控制數(shù)據(jù)模型，計算公式見式（1）。

[Zx=W] （1）

式中：Z為鋼筋混凝土拱橋拱肋吊裝矩陣；x為吊裝拱肋期間的位移量；W為吊裝拱橋拱肋節(jié)點中的向量。

結(jié)合特殊吊裝作業(yè)，通過公式（2）計算吊裝拱橋拱肋階段的移向量函數(shù)。

[x=xG] （2）

將上述兩個公式進(jìn)行融合，轉(zhuǎn)化求索力值，得到相關(guān)的約束條件見式（3）。

[Min：fG=xjG-xjx2] （3）

式中：f為最低目標(biāo)函數(shù)；xj為吊裝節(jié)點實際傳輸量；G為扣索索力實際向量組。

2.2 連續(xù)梁拱橋拱肋扣索索力計算

在連續(xù)梁拱橋的設(shè)計與施工中，拱肋扣索索力的計算是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其直接關(guān)系到橋梁的安全性和穩(wěn)定性。連續(xù)梁拱橋由主梁、拱肋和扣索等組成。拱肋通過扣索與主梁相連，扣索的作用是承受拱肋的推力，并將這些力傳遞到主梁上。在南北半跨拱肋中，共有20對扣索，這意味著每一側(cè)拱肋上有10對扣索。由于同側(cè)拱肋上的扣索索力相同，將總設(shè)計變量n設(shè)為20，即每對扣索對應(yīng)一個設(shè)計變量。在計算扣索索力時，要考慮狀態(tài)變量，這些變量包括溫度變化、荷載變化、材料性能變化等。通過建立狀態(tài)變量與扣索索力之間的關(guān)系模型，可以更準(zhǔn)確地計算出扣索的實際索力。為了確定扣索力與索力在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的緊密聯(lián)系，根據(jù)橋梁的設(shè)計要求和荷載條件，確定扣索的設(shè)計索力。然后，通過有限元分析等方法，計算出在不同狀態(tài)變量下的扣索實際索力。接著，比較設(shè)計索力與實際索力，調(diào)整扣索的索力，使其在允許的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，確保橋梁安全的不同位置扣索力調(diào)整前后數(shù)值見表1。

由表1可知，扣索位置的實際張力值經(jīng)過調(diào)整后均有所增加，表明對扣索進(jìn)行了加強(qiáng)或加固處理，以適應(yīng)更高的張力要求。通過增加扣索張力，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和承載能力得到了提升。

3 連續(xù)梁拱橋小角度斜跨技術(shù)要點

3.1 0號節(jié)段施工

0號節(jié)段長16 m，底部梁高7 m，端部梁高6.46 m，在兩者中間設(shè)置3.4 m橫隔斷，橫隔斷上部修建1.6 m[×]2 m檢修洞口?，F(xiàn)澆支架立柱鋼管規(guī)格為[Φ]420 mm[×]6 mm，使用角鋼連接橫橋和順橋，在立柱上設(shè)置I20b工字鋼分配梁和I56b工字鋼梁［3］。在完成支架環(huán)節(jié)施工后，均勻澆筑混凝土，混凝土厚度小于30 cm，全節(jié)段連續(xù)澆筑，并使用振搗棒進(jìn)行攪拌，攪拌時間大于20 s。在整個澆筑工序完畢后，在上面覆蓋一層土木lTb4Tghdtx1AcCYZ9Ac+wffFmSvFJO3jIFHZfBXqYFY=布，定期進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)大于14 d，保證混凝土強(qiáng)度和彈性模量超過95%，才能綁扎拱座鋼筋，立膜澆筑混凝土。

3.2 托架施工

該橋梁主要采用預(yù)埋懸臂式托架法和落地支架法，考慮到14#和15#環(huán)節(jié)的墩柱高度較高，且穿越國道復(fù)線，無形中提高了落地支架法的施工難度系數(shù)，嚴(yán)重妨礙日常交通運(yùn)輸，不適合將該種施工方法應(yīng)用到項目施工中。因此，可將墩身預(yù)埋牛腿托架施工方法應(yīng)用到施工中，通過在墩身預(yù)埋牛腿托架托盤，來保證整個拱橋穩(wěn)定性。在每側(cè)設(shè)計4組牛腿，由高強(qiáng)度鋼材制成，以承受較大的垂直和水平荷載，確保梁在施工過程中的穩(wěn)定性，防止因荷載過大而導(dǎo)致的變形。每個鋼板上預(yù)留的4個孔安裝連接件，如螺栓或銷釘，以便將牛腿牢固地固定在墩身上。這些孔的位置和尺寸需要精確計算，以確保連接件能夠準(zhǔn)確安裝，不會影響結(jié)構(gòu)的完整性。在墩身內(nèi)部設(shè)置4.8 cm鋼管，可有效地抵抗外部荷載，提高墩身的抗彎和抗壓能力。托架結(jié)構(gòu)縱向布置如圖1所示。

3.3 懸澆節(jié)段施工

懸澆節(jié)段最高重量為216.3 t，全程采用封閉式菱形掛籃施工方法，能有效避免小體積物體掉落，減緩大體積物品墜落速率，掛籃規(guī)格為9.86 m[×]5.3 m，自身重量為62.3 t，關(guān)鍵部位安裝順序如下：①錨固系統(tǒng)。在0號節(jié)段畫出軌道端頭線、箱梁中心線、軌道中線，安裝軌道壓梁和軌枕，在軌道頂部設(shè)置前支點滾軸，后部建立臨時支撐；②懸掛系統(tǒng)。將規(guī)格為[Φ]32 mm精軋螺旋鋼作為吊桿，上部和主桁梁相互連接，下部和底平臺進(jìn)行固定；③模板系統(tǒng)。外模和底膜使用墩身大塊鋼膜，端模鋼板厚度為5 mm，內(nèi)膜是組合鋼模，工作人員可利用吊車安裝外滑梁，再將其放置在外滑梁上；④主桁架。結(jié)合現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)選擇4片桁片，逐個吊裝到橋梁上部，再安裝到分配梁、支點錨桿等環(huán)節(jié)，將所有桁片連接成為一個整體。同時，工作人員要將2只掛籃安裝在0號節(jié)段上，根據(jù)1.2倍最高懸澆節(jié)段重量進(jìn)行壓實，在掛籃上綁扎鋼筋，安裝各種預(yù)埋件，如人行護(hù)欄、通風(fēng)孔、護(hù)墻、拱肋施工支架等，定期養(yǎng)護(hù)澆筑混凝土，以保證預(yù)應(yīng)力、張力能達(dá)到預(yù)期要求。

4 鋼管拱施工

4.1 拱肋安裝

單桁拱肋將橋面預(yù)埋件和鋼管下部進(jìn)行相互連接，中間位置利用12.6鋼槽銜接，保證立柱安裝垂直度低于10 mm。當(dāng)風(fēng)力超出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值時，要在高度超過15 m支架上部設(shè)置纜風(fēng)繩。目前，汽車起吊位置在拱座處，起吊拱肋階段在支架上方和拱座連接；待拱肋安裝完畢拆除支架，立膜澆筑拱座混凝土。

4.1.1 軸向線性和立面。采用作圖法繪制上下弦管施工軸線，監(jiān)控弦管坐標(biāo)；在拱肋架設(shè)時，在軸線位置提前預(yù)留8 mm的空隙，有利于工作人員開展拱肋節(jié)段焊接收縮工作，避免其受到重力影響。

4.1.2 平面線形。通過專業(yè)工具測量橫基線和拱肋中心線，將其標(biāo)注在支架頂部，作為拱肋安裝基準(zhǔn)線；安裝完畢后，要重復(fù)測量控制點坐標(biāo)，保證其滿足行業(yè)要求后進(jìn)行固定［4］，如圖2所示。

4.2 混凝土灌注

在拱腳位置設(shè)計壓漿孔，將泵管和鋼管進(jìn)料口相互連接，沿著鋼管頂部設(shè)置多個排氣孔，拱頂處安裝排漿孔，利用頂升泵將微膨脹混凝土灌入泵中。值得注意的是，在氣泵運(yùn)輸前，應(yīng)利用水保證管壁潤滑性，將相同配比的砂漿從排漿孔灌注到管壁中，灌入適量混凝土，鋼板安裝在排漿孔位置，如圖3所示。另外，在混凝土灌注時，弦管間灌注時間應(yīng)多過3 d，合理控制灌注速度，利用體外振動、敲擊檢查等輔助方法來加強(qiáng)澆筑密實性［5］。

5 結(jié)語

綜上所述，在連續(xù)梁拱橋小角度斜跨工程施工過程中，工作人員要考慮不同方面的影響因素，避免這些因素給施工效率帶來嚴(yán)重影響。針對該種情況，本研究采用掛籃施工法，該方法具有安全性高、經(jīng)濟(jì)、實用等優(yōu)點，不受各種外在因素影響，可合理控制結(jié)構(gòu)受力情況，為現(xiàn)場施工提供多樣化方案。研究成果可為其他類似橋梁施工提供參考。

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