整孔预制简支箱梁桥精准架设方法研究概述

卢楠 李淑敏 刘聪娜

摘 要：整孔预制简支箱梁作为目前铁路客运专线的主流梁型，由于桥梁工程设计复杂、构件繁多、冲突环节多导致架设难度大。对于整孔预制简支箱梁的架设，国内施工现场正式开展架梁工作之前，一般都通过现场量测的方法，得到每座桥梁所有成品梁的实际长度，并与其相对应的设计长度作比较而得出偏差值，由此计算出每个梁缝的实际宽度。对于实际宽度与设计宽度相差超过规范允许误差值的梁缝，可以通过调整前一跨或多跨成品梁的纵向位置，将成品梁长度偏差均匀分摊到多个梁缝中去。如果成品梁偏差过大，需要调整的成品梁数量过多时，可调其它孔跨符合要求的相同类型成品梁来消除预制长度偏差，从而避免梁缝大小不均或超出规范允许值的情况出现。

关键词：整孔预制简支箱梁;架设方法;落梁困难

1 研究的背景及意义

随着国民经济的发展，高速铁路的建设正在如火如荼的开展。由于采用全封闭的行车模式，高速铁路在建造时对线路平纵面参数要求严格，尤其是对轨道高平顺性的要求较高。而桥梁具有平顺性好、沉降量小的优点，因此在高速铁路线路中占比偏大，其中所用梁型多为整孔预制的简支箱梁。

整孔预制简支箱梁承载力大、稳定性好及经济实用，是目前铁路客运专线的主流梁型。但由于其重量和体积过大，致使在制造、转运和架设过程中难度增大，特别是在铁路桥梁架设过程中因支承垫石上的锚栓孔与成品梁上的锚栓对接不上而重新落梁，导致大量的时间、人力和设备成本的消耗以及工期进度的延误。因此，如何提高架梁精度、加快架梁速度、减少在架梁过程中因锚栓孔与支座上的锚栓对接不上而重新落梁的问题，是目前困扰铁路桥梁架设的一个难题。为解决上述问题，本文深入研究了简支箱梁架设施工阶段的影响因素和约束条件，提出了整孔预制简支箱梁精准架设方法。该方法的关键是如何准确获取墩台顶部相关控制要素的精准位置信息，包括墩中心坐标、支承垫石中心坐标、支座中心坐标以及锚栓孔中心坐标，并预先进行梁体与桥跨间的匹配计算，完成锚栓孔的位置检测。从而得出需要进行人工扩凿的锚栓孔位置、数量以及所有待架梁体的最优架设方案。

2 国内外研究现状

2.1 国外研究现状

日本于20世纪50年代年首次引入了预制拼装技术进行架梁施工，并随着施工经验的积累，不断对预制拼装技术进行改良，并取得了很好的成果。相较于预制拼装技术，移动模架技术的引入略晚，但发展迅速，在其引入的前二十年里，便应用移动模架技术建造了27座桥梁，其中大分部为跨径在30～40范围内的预应力混凝土箱梁桥。其中包括日本的四叶盯区高架桥，全长230，采用移动悬吊模架法进行架梁施工。

20世纪70～80年代，德国、法国、意大利、西班牙等欧洲国家也先后修建了高速铁路，其架梁技术多采用架桥机或膺架法进行施工。

美国在1977年应用移动模架造桥机建造了亚特兰大的马耳他高架桥，其施工跨度为23.4～44之间。并于1978年第一次应用预制拼装桥墩技术建造了Linn Cove高架桥。

进入20世纪90年代以后，韩国开始修建高速铁路，其桥梁结构形式和施工方法，基本上是借鉴欧洲高速铁路的建设经验，简支梁主要采用意大利NICOLA公司生产的架桥机进行箱梁的架设施工。

进入21世纪，因面临大量结构缺陷或使用缺陷桥梁的加固或拆除重建问题，美国和日本联合进行了桥梁快速施工技术的研究，其间提出的新型预制节段拼装法增強了桥梁建造的受腐蚀性和耐久性。并且在2007年～2013年间陆续发布了采用预制拼装技术进行架梁施工的相关条文。

2.2 国内研究现状

我国高速铁路的主要梁型是32后张法箱形简支梁，20和24的梁形仅作为调整跨度使用。此外，在一些新建的铁路桥梁中还采用了40～64箱形梁。目前，我国铁路箱形梁的主要架设方法有预制架设法、移动模架法、支架现浇法、节段拼装法和满布支架现浇法。这些方法在我国诸多铁路线路的桥梁建设中得到广泛应用，尤其是预制架设法和移动模架法，在32简支箱梁的施工中占主导地位。节段拼装法主要应用于跨度在40～64的中等跨度简支箱梁的架设施工中，因其箱梁质量大、架设困难，往往采取将其分段预制，在桥位处利用造桥机原位拼装成型的施工方法进行架设，该方法在包西、温福、郑西、昌九等客运线路的箱梁架设施工中均得到了应用。支架现浇法主要用于32及以下跨度的桥梁施工，适合孔数不多，地基条件较好的桥梁架设。

3 总结

综上所述，传统的架梁方式存在着它的局限性。即通过二维形式模拟架梁，虽然可以减少因成品梁预制偏差造成的梁缝大小不均的问题，但是没有考虑支撑垫石上的锚栓孔的相对位置，因此在成品梁实际架设过程中，往往会出现落梁时才发现支座锚栓无法顺利进入锚栓孔中，不得不将成品梁重新提升，对锚栓孔进行再次扩孔处理后，重新落梁，从而造成大量的时间、人力和设备成本的消耗如此一来，对架梁进度和架设精度具有较大的影响。

解决上述问题的关键是准确获取成品梁支座长度与支撑垫石上锚栓孔的准确位置信息，并预先进行计算机仿真模拟架设，从而事先指出需要处理的锚栓孔提前进行处理，或是找出其它孔跨符合要求的成品梁，保证架梁工作一次完成。为此本文拟利用近景摄影测量技术测定锚栓孔的真实位置信息，构建桥梁架设仿真排版系统，可以在不需要施工人员登上桥墩顶部进行测量的情况下，事先对全部桥梁进行仿真模拟架设，预先发现施工阶段可能出现的梁缝不均，落梁困难，锚栓孔位置不准确等各种问题，以便提前处理，避免机械、人员和工时的浪费，实现工程项目效益的最大化。并以经过该系统检算过的相关数据为基础，用Autodesk Revit构建桥梁的三维模型，在Autodesk Navisworks Manage的碰撞模块里对构建的桥梁架设仿真排版系统进行可视化的模拟校验，用以验证该系统的准确性。

本文提出的整孔预制简支箱梁精准架设方法，实现了在简支箱梁和桥跨进行匹配的同时，完成锚栓孔的位置检测，避免了二次落梁造成的损失，缩短了施工工期。

参考文献：

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作者简介：卢楠（1991-），女，河北涞水人，硕士研究生，讲师，主要研究方向：交通运输工程。