SX64/2200型移动支架无前导梁架设铁路64 m双线节段拼装梁施工技术

石 健 中铁第五勘察设计院集团有限公司工程师

1 概述

成昆铁路茨达河特大桥64 m 双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁第13 孔（末孔）架设采用SX64/2200 型移动支架，在无前导梁工况下进行架梁施工，其跨径为64 m，拼装重量为2 000 t。长146.4 m、重达1 200 t 的SX64/2200 型移动支架需拆除前导梁52.8 m（重201.9 t），此施工工况为国内首次[1]。由于施工节段多、荷载大、工艺复杂，相比传统移动支架架设节段拼装梁的施工工况，此工况施工风险极高，需要在施工前对施工过程进行结构建模计算、增加相应施工措施，并对施工过程进行严密的监控量测。在保证安全可控的前提下，高标准、高质量地完成了箱梁架设施工任务。基于此，对施工过程进行总结，为后期类似特种施工工况提供技术支持。

2 工程概况

成昆铁路茨达河特大桥为成昆铁路峨米段的控制性工程，位于四川省凉山州德昌县境内。桥梁孔跨布置为1～32 m 简支梁+12～64 m 节段拼装简支箱梁，桥梁纵坡为上坡12‰。由于大里程侧为万马石一号隧道，移动支架造桥机结构尺寸超出隧道内断面，末孔节段拼装简支箱梁架设必须将前导梁拆除。移动支架全长为146.4 m，重1 200 t，前导梁拆除52.8 m（201.9 t），剩余移动支架长93.6 m（重998.1 t）。SX64/2200 型移动支架正常架梁状态如图1 所示，拆除前导梁后架梁状态如图2 所示。

图1 SX64/2200 型移动支架正常架梁状态

图2 SX64/2200 型移动支架拆除前导梁后架梁状态

本桥64 m 箱梁采用制梁场内分段预制、移动支架上整体拼装、浇筑梁段间湿接缝、整体张拉预应力钢束成孔的施工方法。

一孔64 m 梁全长65.5 m，计算跨径为64 m，梁高5.5 m，分为15 个节段，沿桥梁中心线对称布置，梁段重分别为1#段184.6 t，2#段132.6 t，3#段119.9 t，普通段111.8 t（不含齿块），梁段间现浇14 条湿接缝共256.4 t。

3 数字化模型建立

采用Midas/civil 有限元分析软件进行计算，以实际杆件截面和尺寸建立结构模型，全部采用梁单元模拟，杆件间节点板螺栓群连接处采用固结[2]。移动支架主梁为静定简支结构，边界约束直接施加在主梁上，移动支架及附属重量以节点荷载施加。采用容许应力法，材质为Q345B 钢，其容许应力[σ]=210 MPa。

3.1 荷载

对于荷载自重，系数取1.05。对于荷载梁重，根据桥机实际吊装梁体位置，施加竖向荷载，即整孔梁减去一片端头段。对于天车荷载，天车活载为50 t，施加于移动支架上弦最不利位置（跨中）。

3.2 结果计算

在满载工况下（自重+天车荷载+梁重），计算出反力、位移以及应力。

后支腿最大反力 1 394.5 t，中支腿最大反力 1 265.3 t，最大值ω=130 mm，容许值[ω]=L/400=68 000/400=170 mm。位移量虽满足规范，但大大超出常规架梁状态最大值，超出 27.95%。组 合 应 力 最 大 值 为 171.7MPa，容许应力 [σ]=210 MPa，满足要求。

4 降低移动支架挠度的技术措施

由Midas/civil有限元分析软件计算可知，移动支架无前导梁架设64 m 节段拼装梁施工时，其主桁架下挠位移量较正常架梁状态严重偏大。对此应采取适当的技术措施，以减少移动支架下挠挠度，降低因移动支架变形量较大引发移动支架倾斜坍塌的风险。经研究，通过以下两种方式降低移动支架挠度。

4.1 增加中支腿位置处的负弯矩

移动支架的下挠增加量主要是因为拆除前导梁后，原作用于主桁架中支腿位置处的负弯矩大幅度减小，直接增大了主桁架的位移量。因此，在中支腿位置处增加负弯矩，这样就可以降低主桁架的下挠。结合现场实际情况，在中支腿大里程侧有限空间内施加配重。配重使用拆除下的移动支架杆件及混凝土预制块，约60 t。

4.2 降低主桁架施工荷载

移动支架主桁架下挠主要是因梁段悬吊对主桁架施加的施工荷载产生的，降低主桁架的施工荷载将会直接减小主桁架位置的挠度。结合桥位下的地形特点以及桥位处的桥梁净空高度等因素，确定在末孔10#段、11#段下方使用组合钢管柱、83 式军用墩搭设临时墩。临时墩采用钢筋混凝土扩大基础，在下梁施工过程中，将10#段、11#段通过砂箱直接放置在临时墩上，减小移动支架主桁架直接荷载2×111.8 t=223.6 t，直接减小移动支架主桁架位置的挠度。

4.3 相应挠度变化

通过增加中支腿大里程侧配重、搭设临时墩降低主桁架施工荷载的方式，经过有限元分析计算可得主桁架位移最大值减小至108.8 mm，大幅度降低了施工风险，较常规架梁状态挠度101.6 mm 增加了7.08%，处于可控状态。

5 施工过程测量监测

施工过程中测量监测的主要对象为移动支架主要杆件的应力变化和移动支架主桁架跨中位置的位移量[3]。

5.1 应力监测

应力监测主要对移动支架中支腿、后支腿、跨中的腹杆、弦杆等关键杆件进行应力监测，采用钢弦式应变传感器，通过测量测点应变换算应力值。由于移动支架材质为Q345B钢，其容许应力为210 MPa，移动支架计算最大应力值为171.7 MPa，因此在施工过程中，应实时监测移动支架各主要杆件的应力值不超过171.7 MPa。

5.2 结构位移

进行施工时，结构各部分的位移值反映了结构的刚度值。位移测点选择支点部位、1/4 截面，跨中、3/4 截面为位移测试截面。实时测量移动支架各截面的最大位移量，由于移动支架最大位移截面挠度值为108.8 mm，因此，在施工过程中应该实时监测移动支架各截面位移量，保证其最大挠度值不超过108.8 mm。

6 架梁施工

移动支架过孔到末孔架设位置、中支腿大里程侧配重施加完毕后，经过检查，移动支架、临时墩均可满足施工要求，进行末孔箱梁架设施工[4]。

6.1 梁段下放

按照从远及近的施工步骤依次进行梁段下放。首先下放1#、15#两个端头段，通过支座和砂箱直接放置在茨达河特大桥12#墩及13#桥台上。然后依次下放14#、13#、12#、11#、10#、9#、8#、7#、2#、6#、3#、5#、4#梁段，其中11#、10#梁段通过砂箱直接放置在移动支架下方的临时墩上，其余梁段通过扁担梁悬挂在主桁架悬吊纵梁上。梁段下放完毕后进行3#、5#梁段的上提，全部梁段下放完毕后进行梁段的粗、精调施工。

6.2 钢筋、模板、混凝土施工

对精调完成后的梁段进行湿接缝位置的钢筋绑扎、模板拼装，经过自检、报验后，进行湿接缝混凝土的浇筑施工。

6.3 预应力施工

浇筑完湿接缝混凝土的箱梁，经过覆盖洒水养护5 d 后，试验检测湿接缝混凝土同条件养护试件强度及弹性模量达到设计要求后，进行预应力张拉施工，并在预应力张拉过程中按顺序进行吊杆的松弛。经过一期、二期的预应力张拉及孔道压浆施工，茨达河特大桥末孔箱梁架设全部完成。

7 结语

经过有限元分析软件建模计算、增加施工措施、并在施工过程中实时监控量测，成昆铁路茨达河特大桥末孔64 m 节段拼装简支箱梁顺利完成架设。64 m 的大跨度、2 000 t 的大荷载、移动支架无前导梁工况的节段拼装梁架设施工为国内首次。通过Midas/civil 有限元软件进行数字化模型建模并计算分析，为安全、可控的施工做足了技术支撑，此桥的顺利架设可为今后相似类型特种工况下的节段拼装梁施工提供借鉴依据。