特殊工况下运架一体机过钢箱拱桥架设箱梁施工技术

刘连涛

（中铁十二局集团第一工程有限公司，西安 710038）

1 工程概况

北京至雄安城际铁路黄固特大桥105～106 号墩设计为112.5m 简支钢箱拱，小里程 100～104 号设计为 4 片 32m 混凝土简支梁（架设），104～105 号设计为 29.5m 现浇简支梁，106～107 号设计为29.5m 现浇简支梁，钢箱拱两侧紧邻箱梁不具备架设条件（钢箱拱端部不能承担架桥机支腿集中荷载）。因钢箱拱拼装、顶推场地需要，100～105 号墩作为钢箱拱拼装场地，梁部暂未施工；100～107 号作为顶推施工导梁进入和步履顶安装拆除作业空间。

根据总体施工组织安排，100～107 号梁部施工需要在钢箱拱顶推到位后1 个月内施工完成，适时施工时间在冬季，梁部混凝土养护、压浆施工需要采取保温措施；同时，因为支架搭设、模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护、张拉、压浆等工序时间，不能满足总体工期要求。

为解决工期节点要求和规避梁部冬季施工容易出现的质量问题，经比较横向移梁、冬季施工措施、预制改现浇施工费用等，选取 104～105 号、106～107 号 2 片 29.5m 现浇简支梁在线路右侧提前预制（冬季施工前），待钢箱拱顶推就位以后横移至设计位置；100～104 号墩4 片32m 简支梁采取架设的方式进行施工，保障梁部施工质量，同时保证工期目标实现。

2 总体施工方案

105～106 号墩112.5m 简支钢箱拱顶推就位后，对钢箱拱吊杆进行初张拉；初张拉完成后，钢箱拱桥面板上铺设双层12.6cm 工字钢，下层工字钢横桥向铺设，上层工字钢顺桥向铺设，上层工字钢顶满铺8mm 厚钢板，运架一体机可通过钢箱拱桥；待架梁结束后，钢箱拱吊杆施工终张拉。

3 钢箱拱桥施工措施

3.1 工字钢铺设

在钢箱拱桥面板上以12.6cm 工字钢纵横向双层铺设。下层12.6cm 工字钢横桥向布置，顺桥向净距26mm；上层12.6cm工字钢顺桥向布置，在架桥机车轮行走范围内满铺，在上层工字钢顶满铺厚8mm 钢板。下层工字钢与桥面板点焊连接，上层工字钢与下层工字钢点焊连接，顶层钢板与上层纵向12.6cm 工字钢交错焊接，焊缝高5mm。

铺设钢板顶面时画好行车导引线、限界线、减速线、停车线等标志线，按标志线要求操作运行。

3.2 运架一体机通过钢箱拱桥

运梁车在驮梁运行中应匀速前行，行驶速度不得超过5km/h，并沿着事先设计好的行驶中线前行。

运梁车运梁时，前后必须有专人相随，观察运行线路情况、梁体的平稳性及运梁车的行驶状况，发现问题及时处理，非紧急情况，严禁高档位急起急停【1】。

运梁车由运梁班长指挥，司机、安全监护员随时报告运梁车的运行情况，发现问题立即告知班长或司机停机检查，排除故障，运梁车重载时行走速度控制在3km/h 以内、空载时行走速度控制在5km/h 以内。

3.3 运架一体机过桥应力与挠度实测分析

3.3.1 监控方案

基本方案：主要采取GPS、全站仪、水准测量三者相互结合的测量实施原则，充分利用测量手段优势互补的特点，互相检验，形成有机的整体系统，同时派遣经验丰富的测量工程师，采取严密措施，确保高精度地完成本工程的测量工作，保证工程各环节万无一失。

施工测量的原则如下：整体控制局部的原则；高精度控制低精度的原则；导线控制中线原则。测量操作时，采用2种以上方法独立测量，独立计算，相互复核，多层次审批原则。

1）监测项目：（1）连接螺栓是否松动；（2）安全防护措施是否符合要求；（3）是否超载；（4）在监测期，是否偏差超出预警限值或出现安全问题。

2）监测部位：架体沉降观测点设置在塔架的顶部2 个端点和中点，具体设置3 个监测点，相对主体结构进行观察。

3）监测频率：（1）钢箱拱落梁到位后检测1 次；（2）钢箱拱吊杆初张拉后检测 1 次；（3）桥面工字钢和花纹钢板铺装后检测1 次；（4）架桥机通过前、通过时、通过后分别检测 1 次；（5）遇有 6 级大风或大雨后；（6）停用超过1 个月。

4）预警值：预警值要求见表1。

表1 预警值要求

当检测数据超过表1 预警值必须立即停止施工，疏散人员，并进行原因分析。

3.3.2 应力实测分析

选取拱顶、主纵梁跨中、桥面跨中、桥面1/10 4 个截面，分析运架一体机驮32m 梁通过钢箱拱时结构的应力变化。在4个截面布置有弦式应变计，能够收集运架一体机通过时结构的应力值，并与有限元计算值进行比对。

拱顶计算值与实测值对比图见图1a，主纵梁跨中位置计算值与实测值对比图见图1b，桥面板跨中位置计算值与实测值对比图见图1c，桥面1/10 位置计算值与实测值对比图见图1d。其中，拉应力为正，压应力为负。

图1 钢箱拱选取截面应力计算值与实测值对比图

从图1 计算结果可以看出：

1）运架一体机通过钢箱拱桥时，桥梁结构应力呈现拉压交替变化。架桥机行驶17s 时，即走行23.5m，约占桥梁全长的1/5，此时选取截面均出现应力峰值，其中桥面跨中应力计算值为120.50MPa，实测值为82.34MPa；架桥机行驶25s 时，即走行34.5m，约占桥梁全长的3/10，拱顶、主纵梁和桥面跨中位置出现应力峰值；架桥机行驶60s 时，即走行82.9m，约占桥梁全长的7/10，此时选取截面均再次出现应力峰值，其中拱顶应力计算值为-5.95MPa，实测值为-2.95MPa，均受压应力。

2）实测值在计算范围内上下波动，基本略小于计算值，部分点位出现偏大现象，可能由于现场大型机械放置引起结构受力不均匀。

3.3.3 挠度实测分析

选取拱顶和桥面跨中位置，分析运架一体机驮32m 梁通过钢箱拱时结构的挠度变化。在2 个位置布置GPS 装置，能够得到运架一体机通过时结构的坐标值，计算得到挠度变化量，并与有限元计算值比对。因实测值精度有限且采集数据较为困难，因此仅选取33 个时程点位分析，相关分析如下：

1）运架一体机通过钢箱拱桥时，桥梁结构上挠与下挠呈现交替变化。拱顶位置在运架一体机行驶 17s、25s、35s、50s、63s、70s 时均出现挠度变化峰值；桥面跨中位置在运架一体机行驶 27s、32s、35s、37s、40s、45s、50s 时均出现挠度变化峰值，即架桥机走行至跨中位置挠度变化明显。

2）实测值反映了运架一体机通过钢箱拱桥时结构挠度的真实变化，符合设计规范，能够保证施工安全。

4 结语

该工程中运架一体机过桥时钢箱拱桥的布置措施，解决了工期紧张的问题，避免冬季现浇梁施工，节约冬季施工费用、保证工程质量；建立运架一体机过桥时有限元整体模型，并收集了运架一体机通过钢箱拱桥时的应力值及挠度值，计算值与实测值进行了对比分析。此施工方法在运架一体机架桥时较为少见，对于其他工程的施工有着重要的借鉴意义。