鹅公岩轨道专用桥主桥边跨钢箱梁施工技术研究.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１８）０４００７３０５・桥梁工程・鹅公岩轨道专用桥主桥边跨钢箱梁施工技术研究刘志（中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司辽宁大连１１６０３３）摘要：鹅公岩轨道专用桥为主跨６００ｍ的双塔双索面自锚式悬索桥，为自锚式悬索桥世界之最。轨道桥在鹅公岩公路桥上游７０ｍ，净距４５ｍ。由于受地形、地貌、周围既有设施及交通环境影响，且钢箱梁自身节段长、重量大，边跨钢箱梁运输、架设施工难度大。经多方案比选，确定采用从主塔处向边跨顶推施工方案，文章重点阐述了边跨钢箱梁顶推施工方案研究。关键词：自锚式悬索桥边跨钢箱梁高位项推中图分类号：Ｕ４４５．４６２文献标识码：Ａ—ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９４５３９．２０１８．０４．０１８ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＭａｉｎＳｉｄｅＳｐａｎＳｔｅｅｌＢｏｘＧｉｒｄｅｒＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＥｇｏｎｇｙａｎＲａｉｌｗａｙＢｒｉｄｇｅＬｉｕＺｈｉｆＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐ“１Ｅｎ西ｎｅｅｆｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，ＤａｌｉａｎＬｉａｏｎｉｎｇ１１６０３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＥｇｏｎｇｙａｎＲａｉｌｗａｙＢｒｉｄｇｅｉｓａｓｅｌｆ－ａｎｃｈｏｒｅｄｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｒｉｄｇｅｗｉｔｈｔｗｉｎｔｏｗｅｒｔｗｉｎｒｏｐｅａｎｄｈａｓａｓｐａｎｏｆ６００ｍ．Ｉｔｉｓｔｈｅｌｏｎｇｅｓｔｓｐａｎｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ．Ｔｈｅｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅｌｏｃａｔｅｄａｔ７０ｍｕｐｓｔｒｅａｍｏｆＥｇｏｎｇｙａｎＨｉｇｈｗａｙＢｒｉｄｇｅａｎｄｔｈｅｎｅｔｄｉｓｔａｎｃｅｉｓ４５ｍ．Ａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｆａｃｉｌｉｔｉｅｓａｎｄｔｒａｆｆｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｔｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄｅｒｅｃｔｔｈｅｓｔｅｅｌｂｏｘｇｉｒｄｅｒｄｕｅｔｏｉｔｓｌａｒｇｅｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｈｅａｖｙｗｅｉｇｈｔ．Ａｆｔｅｒｃｏｍｐａｒｉｎｇｓｅｖｅｒａｌｓｃｈｅｍｅｓ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｌａｎａｂｏｕｔｐｕｓｈｉｎｇｔｈｅｇｉｒｄｅｒｆｒｏｍｔｈｅｍａｉｎｔｏｗｅｒｔｏｔｈｅｅｄｇｅＷａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｌｆ－ａｎｃｈｏｒｅｄｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｒｉｄｇｅ；ｓｉｄｅｓｐａｎ；ｓｔｅｅｌｂｏｘｇｉｒｄｅｒ；ｐｕｓｈｉｎｇｓｔｅｅｌｂｏｘｇｉｒｄｅｒｏｎｈｉｇｈｐｌａｔｆｏｒｍ１工程概括１．１工程简介鹅公岩长江轨道专用桥是重庆轨道环线连接南岸区和九龙坡区的控制性工程。本桥位于鹅公岩长江公路桥上游７０ｍ，与其净距仅４５ｍ。鹅公岩轨道专用桥全长１６５０．５ｍ，主桥为五跨双塔双索面自锚式悬索桥，跨径布置（见图１）５０＋２１０＋６００＋２１０＋５０＝１１２０ｍ，主跨６００ｍ为同类桥梁世界之最。——收稿日期：２０１８０２０５作者简介：刘志（１９８１一），男，高级工程师，主要从事桥梁工程方面技术研究。图１鹅公岩轨道专用桥主桥立面主梁为钢箱结构，标准节段长１５．０ｍ，宽２２．０ｍ，高度４．５ｍ。全桥钢箱梁分为钢混结合段、Ａ型、Ｂ型，共７种节段类型、６７个节段。梁段之间的连接采用全焊接方式。钢箱梁构造见图２。两岸钢箱梁节段基本对称布置，重量及其他参数基本一致，以西岸为例统计钢箱梁节段重量，最重节段为ＷＳ２节段，重量为４０８．１ｔ，详见表１。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８（０４）７３万方数据・桥梁工程・’…ｆ。。。。。ｊ王了＼．．ｊⅡ鲢斗３１§Ｑｌ』５螋＾５５地＾３８§Ｑ牡§鳟图２主梁标准节段构造图（单位：ｍｍ）表１钢箱梁节段长度划分及重量节段编号节段长度／ｍ节段重量／ｔ节段编号节段长ｒｇ／ｍ节段重量／ｔＧＨ１１．７２４４８Ｍ５１５３６４．１Ｓ１１１０２３６Ｍ６１５３７２．４ＳＩＯ１５３４８．６Ｍ７１５３８６Ｓ９１５３４５．９Ｍ８１５３９４．４Ｓ８１５３５０．６Ｍ９１５３９４．４ｓ７１５“３．３Ｍ１０１５４０５Ｓ６１５３７４Ｍｌｌ１５４０６．５Ｓ５１５３７４Ｍ１２１５４０６．５ｓ４１５３８０．４Ｍ１３１５４０６．５Ｓ３１５３９１．１Ｍ１４１５４０６．５Ｓ２１５４０８．１Ｍ１５１５４００．８Ｓ１１２．５３３４．１Ｍ１６１５３９３．５ＴＯ１１．４３６１Ｍ１７１５３８８．４Ｍｌ１０．５２８５．５Ｍ１８１５３８６．１Ｍ２１５３９０Ｍ１９１５３７９．６ｈ１３１５３７５８Ｍ２０１０２３６．１Ｍ４１５３６５．５合龙段７．６２１１．６２边跨钢箱梁施工方案比选根据桥位处地形、地貌及航道水文条件，钢箱梁运输船舶难以驶人边跨直接吊装，因此钢箱梁节段只能从中跨进行吊装。钢箱梁节段运输船吃水深度３．０ｍ左右，运输船可全年靠泊在Ｐ１４＃墩跨中侧附近，满足桥面吊机起吊钢箱梁的需要。但是全年有一半以上时间运输船无法靠近Ｐ１３＃墩附近，因此，必须采取措施将钢箱梁节段运输至Ｐ１３＃墩跨中侧附近，以满足桥面吊机起吊钢箱梁节段的需要。经与航道、海事部门协商，为顺利完成钢箱梁节段安装，拟对西岸主墩侧长江浅滩进行疏浚，以形成钢箱梁节段运输船舶的进出通道及停泊水域。经初步测算，从边跨钢箱梁节段吊装开始至钢箱—梁节段悬臂吊装至疏浚区域前端共需时间约为７８个月，即钢箱梁能连续安装的时间至少保证８个月左右。依据桥位处水文统计数据，西岸浅滩区域疏浚目标河床标高拟定为＋１６３．０ｍ，满足运梁船吃水要求的水位需高于或等于＋１６６．０ｍ，全年满足此要求的时间约为８个月。疏浚区域见图３。图３拟疏浚区域平面（单位：ｍ）根据上述地形地貌情况，边跨钢箱梁施工可采用以下两种方案进行架设：①②高位顶推施工方案；低位滑移＋双悬臂吊装施工方案。２．２高位顶推施工方案２．１边跨钢箱梁施工方案。边跨钢箱梁采用多点同步步履式顶推法施两岸边跨均为２１０．０ｍ，其中钢箱梁长度为…工。在主塔中横梁上安装顶推平台，边跨范围内１６５．０ｍ。西岸边跨钢箱梁跨越重庆市九滨路和成设置２个临时墩，并在顶推平台和临时墩上布置滑渝铁路，东岸边跨钢箱梁紧邻重庆市南滨路。钢箱道梁及顶推装置。在支墩平台上逐段焊接钢箱梁梁节段采用工厂制造，船运至桥位，现场起吊安装节段，用步履式顶推器将钢箱梁逐段向前顶推，通的施工方法。边跨钢箱梁施工方案研究的主要内过循环作业使钢箱梁到达设计位置心１。容包括两个方面：东岸边跨钢箱梁顶推共需钢结构约２１００ｔ，４５０ｔ（１）水位、河床标高对钢箱梁施工方案的影响步履吊机１台；西岸边跨钢箱梁顶推共需钢结构及对策。１８００ｔ，４５０ｔ步履吊机１台。东、西两岸的顶推总（２）边跨钢箱梁安装就位的施工方法。布置图见图４、图５。７４锤道窜笥枯未ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳ了ＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８ｆＤ４Ｊ万方数据・桥梁工程・‘５Ｉｏ∥５０＂１１、ｔＯ５００飞盘７—口一弋一蓁一蓐＿『一一Ｉ｛、／ｌ＼／ｔ一而／。ＪＩ＼＼／ｌ＼／毫ｇ￡时∈ｌ出≥０＝口帖时必境ｒ墩１／＼Ｉｊ，，＼÷一Ｊ土ｉｊ—ｉｔ／＿＿图４东岸顶推临时支墩总体布置（单位：ｍｍ）图５西岸顶推ｌ临时支墩立面布置（单位：ｍｍ）２．３低位滑移＋双悬拼吊装施工方案下横梁施工完毕后，在主墩附近及边跨范围内安装滑移支架。滑移支架由临时支墩和滑道梁组成。东岸滑道梁梁顶标高为＋２０２．５ｎｌ，西岸滑道梁梁顶标高为＋２０９．９ｍ。中横梁施工完毕后，在中横梁上安装钢箱梁墩顶节段拼装托架。墩顶三个节段钢箱梁在工厂加工成板单元件运至现场组拼。在墩顶钢箱梁上拼装３台步履吊机，边跨钢箱梁节段运至墩位附近，利用步履吊机将其吊至滑移支架上，并滑移到相应位置存放。待主塔施工完成，临时钢塔安装完毕，并挂设第一对斜拉索后，利用架梁吊机双悬臂对称架设边、中跨钢箱梁。东岸边跨钢箱梁滑移需临时钢材约１６００ｔ，需３台架梁吊机。东岸边跨钢箱梁滑移总体布置见图６。图６东岸边跨钢箱梁滑移总布置【单位：ｍｍ）西岸边跨钢箱梁滑移共需钢结构约１３００ｔ，需２台步履式架梁吊机。西岸边跨钢箱梁滑移总体布置见图丁图７西岸边跨钢箱梁滑移总布置（单位：ｍｍ）２．４施工方案的选择两岸边跨均为２１０．０ｍ，两岸顶推方案及滑移方案施工步骤基本相同，两种方案均是在主塔中横梁施工完毕后，与上塔柱施工同步进行。西岸钢梁架设受水位影响较大，因此两种方案的工期均以西岸钢箱梁架设为例说明。西岸主塔上塔柱施工共需时间约６５ｄ，上横梁完成施工需时间约６０ｄ，主塔顶部临时钢塔安装共需时间约６０ｄ，即从中横梁施工完毕至开始安装中跨钢梁需要１８５ｄ。在钢箱梁不出现断供的情况下，高位顶推方案与低位滑移方案的工程量及工期综合比较见表２。表２施工方案相关数据对比项目开始安施工工程量吊机数量方案装时间时机西岸东岸高位中横梁与主塔顶推支架顶推支架２台施工后施工顶推ｌ８００ｔ２１００ｔ７５ｄ同步低位滑移中横梁与主塔低位滑移支架低位滑移支架＋双悬臂施工后施工６台吊装２ｌＯｄ同步ｌ３００ｔ１６００ｔ综合考虑工期、主要大临结构工程量和设备投入，且低位滑移需散拼墩顶钢箱梁节段，钢箱梁焊接、防腐质量难以保证，边跨钢箱梁架设宜采用高位顶推施工方案。３边跨钢箱梁顶推施工３．１边跨钢箱梁顶推施工总体方案边跨钢箱梁采用顶推施工方案。西岸顶推施工梁段包括钢混结合段、边跨ＷＳｌｌ～ＷＳｌ梁段、主塔处ＷＴＯ梁段、中跨ＷＭｌ～ＷＭ４梁段共１７个梁铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣ丁『ＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８（０４１７５万方数据・桥梁工程・段，顶推距离２２９ｍ，顶推重量共６３５０ｔ（含钢导梁）；东岸顶推施工梁段包括钢混结合段、边跨ＥＳｌｌ—ＥＳｌ梁段、主塔处ＥＴＯ梁段、中跨ＥＭｌ～ＥＭ２梁段共１５个梁段，顶推距离２０２ｍ，顶推重量共５６１０ｔ（含钢导梁）。边跨钢箱梁顶推施工需设置顶推支架，通过布置在顶推支架上的顶推器配合钢导梁将钢箱梁顶推到位。钢箱梁通过驳船运输至架梁吊机下方，利用布置于钢导梁或钢箱梁上的架梁吊机取梁。钢箱梁吊装到位与其前方的钢箱梁焊接（钢混结合段与钢导梁栓接）后顶推一个节间，如此往复完成边跨钢箱梁的顶推施工。３．２主要临时结构及设备３．２．１临时支墩在顶推过程中设置顶推支墩做为钢箱梁中间支撑点，在西岸设置４个临时墩。临时墩高４ｌ～７５ｍ，在临时墩顶安装顶推设备。主塔处临时墩兼做导梁、桥面吊机和钢箱梁的拼装平台。西岸顶推支墩布置见图８。图８西岸顶推支墩布置（单位：ｍ）东岸设置３个顶推支墩。临时墩高４７～８０ｍ，在临时墩顶安装顶推设备。主塔处临时墩兼做导梁、桥面吊机和钢箱梁的拼装平台。东岸顶推支墩布置见图９＝。３８Ｉ。３６７。１４。５９。１７。６４３１ＮＮ］］１１１●－ｔ２５４．３３（３一７—砧一弋一一匿匪｝‘＝恩＝ｒ、～俨一＼爿１＇＼，Ｎ，＼啦寸＼／ｆ｜＇＼／ｄ口寸—。辩卜、。尸⑩临时∈ｂ≥临时色．＾墩３Ｚｊ』．，３塘卜２＝：２白时目ｊＵｉ』崞孵ｒ川连¨三一３４８６．２２８．５８．８Ｌ，１２１３Ｉ．１３．１２．２５．２１９¨７６３．２．２钢导梁导梁长３９ｍ，重约１７０ｔ，纵向分为６节，横向为两根，分别与钢箱梁腹板连接。导梁相邻节段之间及导梁与钢箱梁之间均采用高强螺栓连接。导梁采用变高度工字形断面，梁高１．５－４．４５ｍ，梁宽１．２ｍ旧Ｊ，顶板采用３６ｉｎｎｌ和２４ｒａｉｎ两种厚度钢板，底板采用３４ｍｉｌｌ和２４ｍｌｎ两种厚度钢板，腹板采用２０ｍｍ厚钢板Ｍ１．导梁结构见图１０、图１１。图１０钢导梁结构（单位：ｍｍ）—ｒ』塑ｒ』～４２Ｑ缉§§！！』２＾ｉｉ！丝ｌ２ＱＱｌ，图１１钢导梁断面（单位：ｍｍ）由于钢混结合段与钢导梁之间需要临时连接，故钢混结合段顶、底板原设计开槽暂不开槽，且腹板处需加长，做成接头以便与钢导梁连接，待顶推施工完毕后再恢复设计形状。３．２．３步履吊机吊机额定起吊能力为４５０ｔ，起吊高度１００ｍ，吊幅６．５～１０．５ｍ，吊机自重约２００ｔ。梁段通过驳船运输至架梁点正下图１２架梁吊机三维图方，由架梁吊机取梁吊装（见图１２～图１５）。凸凸图９东岸顶推支墩布置（单位：ｍ）图１３吊机站位（单位：ｍｍ）图１４吊点布置（单位：ｍｍ）铁道建笳技术ＲＡｆＬ¨伪ｙＣｏＮＳ丁开ＵＣ丁『ｏＮ丁￡洲０ＬＯＧｙ２０１８僻Ｊ万方数据・桥粱工程・！丝童皇：苎！丝量丝：苎前顶升油缸．］１Ｉ一垫堕＿Ｔ．后顶升油缸ｙ，～－盯ｌｙ恫ｙ钢箱梁●●●●●●匿ｌｌｌ『］赳蜮０［０．砂●●●●●图１５吊机支点及锚点布置（横向）３．２．４步履式顶推器顶推器为步履式平移顶推器，布置三向千斤‘顶５｜。步履式顶推器见图１６、图１７。图１６顶推器三维图图１７顶推器实物（１）竖向千斤顶为４台４５０ｔ千斤顶，最大顶升力１８００ｔ，单次最大顶升行程３５ｃｍ。（２）纵向千斤顶为４台３５ｔ千斤顶，最大顶推力１４０ｔ，单次最大顶推行程３５ｃｍ。（３）横向千斤顶每侧２台，共４台，最大横向调整力８０ｔ，单次调整行程５．５ｃｍ。①（４）工作性能：竖向调节能力《３０②ｃｍ；横向纠偏能力《５③ｃｍ；最大顶推速度ｇ：２０ｍ／ｈ。（５）工作原理：就位－＋起顶、触梁＿顶起桥梁－÷平移１个顶推行程＿÷落梁－＋脱离＿平移顶回程旧Ｊ。３．３顶推施工步骤边跨钢箱梁采用顶推施工方案，具体顶推步骤以西岸边跨为例进行说明，见步骤图１８。图１８西岸边跨钢箱梁步履式顶推施工步骤步骤１：在临时墩４上拼装钢导梁和架梁吊机，导梁及吊机就位，拆除临时支撑，吊装钢混结合段，往边跨顶推１个梁段，解除钢导梁前端压重。‘步骤２：吊机前移１个梁段，吊装ＷＳｌｌ梁段７｜，拆除顶推器３，顶推器１往边跨方向移动３ｍ。步骤３：循环吊装、顶推钢梁旧Ｊ，当吊装起ＭＳ２梁段后，顶推６．９８Ｉｌｌ，钢导梁前端正好达到铁路变线处，架梁吊机前移一个梁段一Ｊ，吊装ＭＳ３梁段。步骤４：连续顶推２０．５Ｉｎ，跨越铁路，并重复吊装、顶推作业，钢梁顶推到位，拆除前端导梁¨０｜。４结束语鹅公岩长江轨道专用桥主桥边跨钢箱梁架设采用多点同步步履式顶推施工方案¨１｜，充分结合了现场水文、地形等特点，综合考虑工期、大临结构、设备投入和施工难易程度，提出混凝土主塔与钢箱梁同步施工、节约工期的先进理念，解决了边跨钢箱梁架设的难题，同时降低了难度，可加快施工进度，节约成本¨２１。参考文献［１］张奉春．双线铁路超大跨度连续钢桁梁多点同步顶推施工技术研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１６（４）：１０一１４．［２］杨兴华．顶推法施工自锚式悬索桥关键技术与控制［Ｄ］．沈阳：沈阳建筑大学，２０１５．［３］张立青．隋明国．客运专线大跨度、大吨位钢桁梁顶推架设技术及应用［Ｊ］．铁道标准设计，２０１０（６）：４８—５２．［４］杨辉．钢箱梁步履式平移顶推受力特性与施工技术［Ｄ］．南昌：南昌大学，２０１０．［５］李雁鸣．步履式顶推钢箱梁高位落梁技术研究［Ｊ］．铁—道建筑技术，２０１６（７）：４４４７．［６］姚发海．大跨长联钢桁梁顶推关键技术［Ｊ］．桥梁建—设，２０１１（２）：１４．［７］彭仕国．跨铁路钢箱梁顶推施工技术［Ｊ］．铁道标准设—计，２００９（７）：４５４７．［８］杨京．探讨公路桥梁钢箱梁顶推施工技术［Ｊ］．商品与—质量・建筑与发展，２０１０（６）：２１２２．［９］白云．公路桥梁钢箱梁顶推施工技术［Ｊ］．中国新技术—新产品，２００９（１０）：６９７０．［１０］郭胜飚．公路桥梁钢箱梁顶推施工技术探讨［Ｊ］．中外—建筑，２００８（７）：２０２２０４．［１１］涂满明，姚发海．超大跨连续钢桁梁多点顶推架设施—工技术［Ｊ］．交通科技，２００９（１）：１９２１．［１２］苗兰弟，任国庆．浅谈箱梁顶推施工工艺［Ｊ］．甘肃科—技，２００９（２０）：１４２１４３．铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８僻Ｊ７７万方数据