跨既有线转体桥梁中跨合龙施工技术

跨既有线转体桥梁中跨合龙施工技术

武继海

中铁十四局集团第四工程有限公司山东济南250001

摘要：近年来随着我国高速铁路迅速发展，跨越铁路、公路的桥梁也越来越多，多数受施工场地、施工时间和空间及施工工艺的影响，增加了施工难度。通过设计简易托架，转体桥梁在既有铁路上方顺利合龙，解决了类似工程在多种影响因素下难以施工的难题。

关键词：转体桥；既有线；中跨合龙；简易吊架

1引言

一般来说，既有线施工具有更大的危险性，其中又以在既有线上方作业内容最为复杂，事故频频发生，影响社会稳定，因此，既有线施工必须保证在有限时间和空间下的行车安全。对于难以用传统方式进行施工的内容，必须扩宽思路，研究设计新的施工工艺，并在安全基础上做到经济效益最大化。

2工程概况

青荣城际铁路跨济青高速公路特大桥与胶济铁路上、下行交角分别为23°44′00″、23°53′00″，采用（60+100+60）m预应力混凝连续梁上跨通过，梁底与既有接触网最近距离2.85m。为最大程度保证既有线安全，本处连续梁采用转体法施工。在既有线两侧支架法施工梁体，转体就位后，进行中、边跨合龙段[2]施工，如图1、图2所示：

图1转体桥平面图2转体桥正立面图

3施工难点分析

3.1安全风险高

中跨合龙段正好位于既有胶济线正上方，跨既有线施工安全风险极高，受既有线运行影响大。

3.2跨度大

本桥与既有线交角较小，中跨跨进既有线59.1m，跨越既有线范围大，大型设备操作难度大。

3.3工作面空间小

转体就位后，梁体底部距离既有胶济铁路接触网线最小距离2.85m，施工空间较小。

4施工方案的选择

经现场研究，跨胶济铁路（60+100+60）m预应力混凝连续梁中跨合龙有以下几种方案可供选择：

4.1挂篮施工

转体前将菱形挂篮安装于梁体前端，底部设置传统安全防护托盘。转体就位后，平台行走，吊架施工中跨合龙段。施工完成后，挂篮退后至墩底拆除。

4.2防护棚架施工

先在合龙段下方搭设安全防护棚架，安装普通吊架施工中跨合龙段，合龙段施工完成后现场拆除吊架、防护棚架。

简易吊架施工

制作简易吊架，能实现人工推动快速行走、悬挂底模板及外模板、有安全防护等功能，转体前将简易吊架安装于梁体前端，转体就位后，吊架就位，施工中跨合龙段。施工完成后，人工推行吊架后退至墩身附近下落拆除。

4.4方案比较

将以上三种方案优劣进行比较如下表1：

表1中跨合龙段方案比选

通过方案比选，青荣城际铁路跨胶济铁路（60+100+60）m预应力混凝连续梁中跨合龙方案定为简易吊架施工。

5既有线上中跨合龙简易吊架施工技术

5.1简易吊架设计构想

（1）转体前，简易吊架要提前固定于梁端，施工完成合龙段后，人工推行系统退回墩旁拆除，走行时间要严格控制，因此设计的吊架走行结构为轮式结构。为减少既有线施工内容，梁体转体前，梁面附属工程如挡渣墙、电缆沟槽等施工已完成，其中挡渣墙结构最高78cm，因此走行结构净空要求大于80cm。（2）简易吊架（加模板）要求重量不大于30t，简易吊架上仅放置供底板及外模板悬挂的上横梁。上横梁要求悬臂端承重距离大于0.5m，要有足够的强度，初步设计上横梁由2I40b组成。（3）简易吊架要求防水渗漏、防小型杂物坠落既有线内。梁体距离回流线最小距离为2.85m，吊架系统在走行的过程中，从上至下底板结构为，20cm预留走行空间+10cm系统底板+20cm分配底纵梁I20b+40cm底横梁2I20b+14cm垫梁2[14b小+精扎螺纹钢双螺帽及富余长度（8+8+10）cm=130cm，剩余空间1.55m。接触网放电安全范围2.0m，无法按传统方法设置安全防护底托盘，因此在底模板与底纵梁之间设小型托盘。

5.2简易吊架图纸设计及检算

按照设计构想，设计吊架图纸如下图3、图4：

图3简易吊架侧立面图图4简易吊架正立面图

其中：平模底板δ=10cm，理论重量75kg/m2；底纵梁，I20b，实际长度300cm，有效长度250cm，间距（20×3+50×8+20×3）cm；底横梁及上横梁，2I40b，各设置两道，实际长度900cm，有效长度840cm；吊杆，Φ32精扎螺纹钢；走行轮式结构，轮胎直径100cm，允许荷载8T，轮子轴向连接2[20b槽钢，长度356cm，纵向连接2I40b，实际长度400cm，有效长度380cm；走行轨道2I40b，过合龙段有效长度200cm。简易吊架设计效果图如下图5。

图5中跨合龙吊架设计效果图

（1）走行过程中各杆件受力检算

底板自重W1=75×2.2×5.4×10=8910N，底纵梁自重W2=3×13×31.3×10=12207N，底横梁自重W3=4×9×73.8×10=26568N，外模板自重W4=15364N，上横梁自重W5=4×9×73.8×10=26568N，走行轮式结构纵向连接W6=4×4×73.8×10=11808N，走行轮式结构轴向连接自重W7=4×3.56×25.8×10=3674N。

Φ32精扎螺纹应力σ=F/S=1.2×（8910+12207+26568+15364）/（4×3.14×0.016×0.016）=23.5×106Pa<<830MPa；

上横梁受力检算：

正应力σ=23.6×106Pa<215MPa；

上横梁剪切应力：σ=F/S=18914.7/（2×0.0094）=1.01×106Pa<115MPa。

走行轮式结构纵向连接2I40b杆件检算：点荷载=18914.7+26568/4=25556.7N；

正应力σ=10.2×106Pa<215MPa；

走行轮式结构纵向连接2I40b杆件剪切应力：σ=F/S=25556.7/（2×0.0094）=1.40×106Pa<115MPa。

走行轮式结构轴向连接2[20b杆件检算：点荷载=25556.7+11808/4=28508.7N；

正应力σ=22.5×106Pa<215MPa；

走行轮式结构轴向连接2[20b杆件剪切应力：σ=F/S=28508.7/（2×0.0033）=4.32×106Pa<115MPa。

轮子压力=28508.7+3674/4=29427N=3t<8t。

经检算，走行过程中吊架各杆件受力满足要求。

（2）走行时跨越合龙段走行轨道受力检算

当走行轮在合龙段正中时，走行轨道应力最大。

正应力σ=M/W=29427×1/（2×0.00114）=12.9×106Pa<215MPa；

剪切应力：σ=F/S=29427/（2×2×0.0094）=0.78×106Pa<115MPa。

经检算，走行时跨越合龙段走行轨道结构安全。

（3）悬挂浇筑混凝土时各杆件受力检算

悬挂浇筑时，底板和翼板分别通过Φ32精扎螺纹钢锚固于底板和翼板混凝土上，走行轮式结构脱离。

合龙段梁高450cm，底板厚40cm，底板宽540cm，腹板宽50cm。模板荷载750N/m2，人员荷载200N/m2，机具荷载250N/m2。

腹板下纵梁线荷载q1=1.2×0.2×4.5×26000+1.2×0.2×750+1.4×0.2×（200+250）=28386N/m，作用于纵梁中心200cm位置。

其余纵梁线荷载q1=1.2×0.5×0.4×26000+1.2×0.5×750+1.4×0.5×（200+250）=7005N/m，作用于纵梁中心200cm位置。

建立计算模型如下：

反力图：应力图：

Φ32精扎螺纹应力σ=F/S=91789/（3.14×0.016×0.016）=114.2×106Pa<830MPa；

2I40b底横梁应力σ=25.5×106Pa<215MPa；

腹板下I20b底纵梁应力σ=58.5×106Pa<215MPa；

底板下I20b底纵梁应力σ=14.2×106Pa<215MPa；

经检算，悬挂浇筑混凝土结构安全。

7结束语

3月12、13日胶济铁路天窗点各110分钟，接触网不停电，简易吊架前行至合龙段顺利就位；3月22日浇筑混凝土；4月7日、8日天窗点各110分钟，胶济铁路下行接触网停电，简易吊架顺利后退至墩底，后退总位移45.6m；4月9日简易吊架拆除完成。在简易吊架施工跨中合龙段过程中，检验了此方案在既有线施工安全、占用时间及物资投入上的优越性，为后期类似工程的施工提供了宝贵的经验。

参考文献：

[1]王振东。客运专线预应力混凝土大跨连续梁转体施工监控[J].铁道建筑，2012（7）：26-29.

[2]铁道部经济规划研究院.TZ324-2010铁路预应力混凝土连续梁（钢构）悬臂浇筑技术施工指南[S].北京：中国铁道出版社，2010：33-40.