1、西宝客专常兴渭河特大桥节段拼装施工及控制技术吴浩 1 苏永会 1 赵战 1 郑和晖 1,2 郭万中 1 王敏 1,2（1.中交第二航务工程局有限公司，湖北 武汉 ；2 长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室，湖北 武汉 ）摘 要 ： 西安至宝鸡客运专线常兴渭河特大桥采用 2000t 下行式架桥机节段拼装 48m 简支箱梁施工技术。文中介绍了箱梁节段预制、架桥机整跨拼装等施工工序，重点探讨了梁段精确定位、预应力张拉及梁体脱架、现场监测等关键问题，可为类似工程提供参考。关键词: 西宝客专；箱梁；架桥机；节段拼装；控制技术0 引言在我国目前的快速铁路桥梁中，简支箱梁跨度大部分为 24 m、32 m
2、等，而在跨越深谷、江河时出于施工可行性、经济比选及通航的考虑，大跨度的简支箱梁越来越多被应用于铁路桥梁中，如跨度为 56m 的太中银铁路小东川桥、跨度为 64m 的温福客运专线白马河桥。由于受到现有架桥设备的制约，整跨预制架设的施工方法难以实现，在此情况下，出现了新的施工配套技术节段预制、架桥机整孔拼装技术 1-2。该技术拥有较多优点，首先是采用预制构件能保证箱梁制作质量，混凝土收缩徐变小，能最大程度满足快速铁路对长期变形的要求；其次是可以集中机械设备，提高现代化桥梁建设水平；最重要的是能采用流水化施工，箱梁预制安装可分开进行，互不干扰，大大缩短工期；此外还有利于桥位的环境保护，减小对桥下既有
3、交通的影响。1 工程概况西安至宝鸡客运专线常兴渭河特大桥 DK581+721.40DK582+663.89 范围内布置 19跨 48m 简支梁。箱梁截面为单箱单室形式，梁高 4.6m，梁顶宽 12.0m，梁底宽为 5.5m。单跨梁体共分成 21 段，预制梁段间均有湿接缝，其中预制梁 11 段，分为2.7m、4.0m、4.3m 三类；湿接缝 10 段，每段长度为 0.6m。预制梁段最大吊重 140.4t（墩顶段） ，图 1 为梁体结构形式。梁体内预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线，锚固体系为 OVM 系列，箱梁底板布置8 束 12- s15.2，腹板布置 24 束 15- s 15.2，张拉控制应
4、力均为 1246MPa，采取单端张拉。梁体混凝土等级为 C50，为尽量减少收缩徐变对变形的影响，规定梁段预制完成后存梁 45 天后方可进行组拼。支 座 中 心 线12345湿 接 缝7064063064/2对称中心线 120546.8360图 1 简支箱梁结构形式（单位：cm）2 架桥机节段拼装施工关键技术该桥上部结构采用架桥机施工，通过运梁小车将预制梁段运至架桥机，待全部梁段就位后，在架桥机上整孔组拼，现浇湿接缝，张拉预应力后梁段就位脱离支架，将支架移到下一孔，重复梁段安装工作，施工关键技术如下：2.1 节段预制箱梁节段预制共投入 5 套底模板、5 套外模和 5 套内模系统进行施工，模板全部
5、为钢模。节段钢筋采取先绑扎成型、再整体吊装入模的施工工艺，混凝土的浇筑顺序为：底板腹板、横隔梁顶板。单个标准节段生产周期为 79h，其中模板定位及钢筋吊装 22h、混凝土浇注 5h、节段养护 48h。底模 、 外侧模系统就位钢筋绑扎及钢筋骨架吊装波纹管及预埋件安装内模安装端模板安装混凝土浇筑养护模板拆除梁段转运存放模板测量调校图 2 箱梁预制工艺流程图图 3 箱梁预制现场2.2 节段拼装架桥机（1）架桥机主要结构TPZ48 节段拼装架桥机主要由墩旁支架、支承台车、主框架、扁担梁及撑杆、前导梁试题答案学习安防试卷及横联、后补梁、前支腿、起重天车、天车吊具及辅件、模板工作车、液压系统、电气系统、运
6、梁平车系统等组成。TPZ48/2000 移动支架架桥机最大架设跨度 48 米，最大承载2000 吨。图 3 TPZ48/2000 架桥机组成（2）架桥机组拼架桥机组拼的主要过程：在首跨跨中搭设临时支墩；安装墩旁支架（现场应采取多根精轧螺纹钢筋对拉的措施以确保支架竖向承载能力） ；吊车起吊主框架及起重天车；分节段安装导梁及横梁；安装液压系统及电气系统；吊装扁担梁及模板工作车；进行架桥机荷载试验。（3）架桥机过孔过孔前首先检查将要达到墩墩旁支架的承载性能，然后启动后支腿两台液压千斤顶开始架桥机顶推，待到架桥机主梁尾部前移完毕后，启动中支腿千斤顶继续顶推，直至前后支腿倒换完毕，架桥机到位。2.3 箱
7、梁节段安装架桥机的安装就位后，运梁平车尾部喂梁，起重天车走行到后补梁上，将所有 11 个节段从前到后逐支撑于主框架中间的扁担梁上，扁担梁与梁底面间设可调撑杆，用于梁段标高定位。在完成梁段精确定位后，绑扎湿接缝钢筋，安装湿接缝内模和外模，然后进行湿接缝混凝土施工，待养护完毕，张拉预应力并逐步拆除撑杆，至此梁段施工完成。详细的施工步骤如下：（1）支座安装及墩顶块定位：预先在墩顶节段梁底预埋钢板，并在地脚螺栓孔中填入细石混凝土；在墩顶节段下落过程中安装好支座地脚螺栓，然后待节段定位后进行支座灌浆。墩顶节段定位应首先调节梁段横向端的设计里程，到位后再调节高程，最后调节轴线。（2）梁段组拼与定位：先将梁
8、段按顺序编号布置在架桥机腹内，支撑于扁担梁上，后进行精确定位。（3）湿接缝浇注：从缝口两侧箱梁的翼缘板处起吊湿接缝外模板系统，绑扎湿接缝钢筋，安装预应力波纹管并用防水胶带缠绕严密；安装内模系统并利用其夹具将内外模与两端的箱梁固定；浇筑湿接缝混凝土，振捣密实。（4）预应力张拉及梁体脱架：当混凝土达到设计张拉强度后，张拉预应力束，并逐步拆除撑杆，完成梁体脱架，待到架桥机过跨后完成孔道灌浆。图 4 撑杆拆除与梁体脱架3 梁段架设施工控制由于梁段间采用湿接缝，在预制过程中均采用独立的模板系统进行小节段制作，无需通过相互匹配，因而该工艺施工控制重点在于现场的架设控制。梁段架设控制主要是支座的安装、节段梁
9、定位、湿接缝施工、预应力张拉及梁体脱架。3.1 节段定位节段初步就位主要是由天车纵向移动来实现节段纵向放置位置；节段纵向、横向的精确定位是调整吊挂装置上的纵向、横向调整装置来实现的，竖向标高和横、纵坡的精确定位是通过千斤顶调节扁担梁上方撑杆长度来实现的。节段调位是一个反复循环调整过程，故在施工中按先纵向调整-横向调整 -竖向调整的次序反复循环调整，直到满足线形要求。3.2 预拱度设置及调整节段梁安装顺序由两侧向跨中左右对称进行，整孔节段梁就位后进行线形精确调整。梁段平面位置和转角以运梁天车微起调整，高程则由每块梁底扁担梁上方的 4 台 50 t 千斤顶进行调整。根据施工工艺流程，梁体标高线形应
10、计入现浇湿接缝混凝土时架桥机变形的预拱度、梁体预应力上拱度和收缩徐变拱度。由全桥结构分析可知跨中梁体及架桥机的变形量，其中现浇湿接缝混凝土后架桥机跨中下挠为 3.7mm、梁体预应力张拉后跨中反拱为 18.7mm 、二期恒载及活载下挠为 21.1mm 、混凝土收缩徐变跨中上拱 9.4mm，如此跨中设置的预拱度为 3.3mm，梁段其余位置按二次抛物线设置预拱度。实际线形控制中，在箱梁每个节段共设置 2 个高程测点，横桥向布置于底板中央，顺桥向测点距离梁端面 5cm；根据标高指令以及复测数据调整节段梁下方四根撑杆的位置。3.3 预应力张拉及梁体脱架梁体脱架完成体系转换是该桥最为关键的工序 3-4。为
11、保证梁体在过程中应力及线形满试题答案学习安防试卷足设计要求，同时兼顾架桥机受力，需制定详细的预应力张拉及撑杆拆除方案。（1）梁体脱架方案箱梁在第一阶段预应力钢束张拉前，除墩顶节段外，箱梁全部重量支承于扁担梁上，每个梁段梁底的四个角上对称放置四台丝杠式千斤顶。当预应力钢束开始张拉后，箱梁上拱，部分自重转为由梁体自身承受，同时扁担梁反弹，上托力发生变化。随着预应力钢束逐步张拉，箱梁自我承受能力越来越大，最后箱梁重量由扁担梁承受转为箱梁承受。为了防止梁体预应力张拉时架桥机回弹而造成上翼缘开裂，采用边张拉预应力边拆除撑杆的工艺。针对箱梁预应力布置、张拉顺序原则以及实际情况（图 5） ，确定预应力钢束分
12、 3 批张拉：张拉第一批钢束，张拉后能使预应力平衡梁体自重，共计 20 束，钢束编号为6N7（底板内侧） 、2 N12 N3、2 N5 2 N6、2 N1、 2 N3，并拆除支撑跨内左右两侧各三箱梁节段内撑杆；图 5 梁体预应力钢束布置张拉第二批钢束，共 8 束，钢束编号为 2N7（底板外侧） 、2 N2、2 N52 N6，拆除中间剩余三个节段撑杆；完成体系转换，梁体脱架，架桥机前移过跨，并张拉第三批钢束，共 4 束，分别为2N4、2N4 。（2）梁体脱架的计算分析建立包括架桥机在内的全过程分析模型，对主要工况进行考察，其中可根据架桥机预压变形数据，采用等效刚度的方法模拟架桥机对梁体作用，同时
13、考虑所有撑杆。根据上述施工方案进行计算分析，主要结果如表 13（表 1 正值表示上拱，表 2 和表 3 负值表示受压）：表 1：混凝土梁及架桥机跨中变形（单位： mm）施工过程 张拉第一批后 张拉第二批后 脱架 张拉第三批后梁 体 17.3 21.4 18.1 21.7架桥机 17.1 - - -表 2：撑杆内力变化（单位：t）撑杆编号（从左往右） 3 4 5 6 7 8 9 10 11湿接缝浇注完成后 -85.5 -72.8 -68.3 -68.3 -68.3 -68.3 -68.3 -68.3 -68.3拆除第一批撑杆后 - - - - - - -93.9 -64.4 -64.0表 3：梁
14、体应力（单位：MPa）施工过程 张拉第一批后 张拉第二批后 脱架 张拉第三批后上缘 -0.6 -0.6 -0.6 -0.7支点下缘 -2.5 -3.8 -3.9 -4.4上缘 -1.1 -2.2 -2.5 -2.3跨中下缘 -8.4 -10.5 -10.0 -12.2从上述表中可以看出：1）架桥机在张拉预应力过程中始终对梁体有支撑作用（不考虑架桥机的分析表明梁体在预应力张拉后上拱 22mm） ；梁体脱架后，主梁有 3.3mm 的下挠，但随着第三批预应力的张拉，主梁上拱 3.6mm，线形能达到设计要求；2）从撑杆内力变化情况看，第一批撑杆的拆除并未导致剩余撑杆内力的突然变化；3）从梁体应力看，整
15、个施工过程中，主梁上下缘都未出现拉应力；由于中间剩余撑杆的顶上托作用，导致主梁上缘压应力储备变小；在完成第三批预应力张拉后，主梁应力能满足设计要求。3.4 施工监测与现场控制在施工过程中，需要全程对架桥机主梁、架桥机墩旁支架的对拉精轧螺纹钢筋等进行应力监测，同时全程对架桥机、梁体本身等进行线形监测，随时掌握其受力状况，以为后续标准跨箱梁节段安装控制提供试验数据。随着预应力张拉工序的开展，也获得了一些重要数据，比如实测孔道摩阻系数等。在首跨梁安装时，参考架桥机荷载试验数据，给出了箱梁跨中调低 5mm 的标高指令，其余位置按二次抛物线变化，图 4 为首跨梁线形监测数据，其中正值表示梁体上拱。表 4
16、：首跨梁体变形数据对比（单位： mm）施工过程 张拉第一批后 张拉第二批后 脱架 张拉第三批后理论 17.3 21.4 18.1 21.7实测 17.0 22.0 15.0 18.0从表中可以看出，在张拉前两批钢束（28 束）时，理论与实测数据基本相同，差异出现在梁体脱架完成后，实际产生的下挠量比理论计算大 3.7mm。根据实测数据，重新复核预拱度后，在后续跨给出跨中调低 3mm 的指令。试题答案学习安防试卷4 结语伴随着更大跨度简支梁的应用，节段预制、架桥机整孔拼装技术由于自身的优势得到快速发展。结合西宝客运专线常兴渭河特大桥的工程实践，对该工艺有以下几点认识：（1）梁体脱架完成体系转换是该
17、施工工艺最为关键的工序，为防止梁体预应力张拉时架桥机回弹而造成顶板开裂，必须制定详细的实施方案。本文通过建立包括架桥机的全过程分析模型，进而评价方案可行性，可为类似大跨度简支梁架设作参考；（2）在施工过程中，应对架桥机主桁、墩旁支架、梁体进行线形应力监测。一方面可用以预拱度的设置，另一方面能随时掌握其受力状况，可随时对出现的不利情况进行调整；（3）该工艺也存在待改进的地方，如预制节段中预留的湿接缝钢筋造成节段难以定位，现场将预留钢筋先扒开，待精确定位完毕后再顺直，工作量非常大等等。因而还需在实践中对工艺进行改善，使之得以大力推广。（4）湿接缝施工是影响该工艺进度的重要因素，实际上还可在铁路桥梁
18、中尝试采用箱梁短节段匹配预制，胶接缝（或干接缝）拼接的技术，以真正体现工厂化预制，装配化施工的巨大优势。在文章的完成过程中，得到了胡冬勇、张永涛、张世奎、杨炎华、荀东亮等领导和同志的支持与帮助，特此致谢！参考文献1 张世奎，殷爱华，黄厚卿. 架桥机节段拼装56m 铁路双线箱梁施工技术 J，桥梁建设，2009（6）：54-57.2 刘春和. 移动支架节段拼装架桥机施工技术J ，铁道建筑，2010（4）：19-20.3 陶建山. 客运专线64mPRC简支梁节段预制3200t架桥机整孔架设施工技术J，桥梁建设，2007（增2）：49-53.4 涂满明. 64m跨双幅混凝土简支箱梁移动支架整孔架设施工技术 J，世界桥梁，2008（增1）：28-31.吴浩(1971-)，男，工学学士，湖北省武汉市人，高级工程师，土木工程专业，Email：
