龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
高速铁路大跨度钢桁拱梁关键施工技术
作者：施春阳
来源：《中小企业管理与科技·上旬》2010年第12期
摘要：结合南钦高速铁路三岸邕江双线特大桥钢桁拱架设施工为实例，介绍在钢桁拱安装施工技术，可以为今后类似工程施工提供经验参考。 关键词：高速铁路 钢桁拱梁 上下弦杆 大跨度桥梁
1 工程概况
本标段三岸邕江双线特大桥中心里程为DK9+175，桥长2537.05m，孔跨布置为2（4×24m+8×32m+2×24m+9×32m+(132+276+132)m钢桁拱+39×32m简支梁）。设计采用圆端形桥墩、T形空心桥台、钻孔桩基础。桥下邕江属于内河Ⅱ级航道，桥梁设计洪水流量18400m3/s。
邕江特大桥主桥为(132+276+132)m三跨连续单拱钢桁梁，边跨为平弦钢桁梁，主桁形式采用N形，桁高16m，桁宽15m，节间长度12m，中间支点处设加劲弦，加劲腿高16m；中跨为276m为带系杆的刚性钢桁拱，拱肋采用变高度N形桁架，中间支点处高36m（含加劲腿高度），跨中桁高10m，拱顶至桥面高度63m，矢高60m（拱肋桁架中心距），矢跨比1：4.6，拱肋上下弦杆采用不同的抛物线。拱肋与系杆之间采用吊杆连接，吊杆最大长度55m。桥面系采用纵横梁体系，明桥面。 2 施工工序简述
钢桁梁架设采用从两侧往跨中双向架设、跨中合拢的方案。
2.1 按施工进度安排，完成主桥桥墩的桩基、承台和墩身施工。设边跨临时墩N1～N10。利用龙门吊机，在临时墩上拼装两岸边跨端部第一～第三节间的钢梁。利用龙门吊机在钢梁上弦安装架梁吊机。
2.2 利用龙门吊机提升构件至主桁下弦桥面。利用运梁小车运至前端。利用架梁吊机，分别拼装两岸钢梁至24#、25#桥墩。
2.3 按设计要求，在边跨桥面上压重，重量为200KN/m。（亦可采用拉索压重）通过船舶运送钢桁梁构件至拱肋前端。（已考虑通航要求）。利用架梁吊机，继续悬拼拱肋、吊杆和系杆。为减轻悬拼状态的荷载，系杆区段的桥面、吊杆之间的横向联结构件暂不安装（需采取防
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
风振措施）。安装吊索塔架塔柱及塔顶锚箱，安装过程中设置临时支撑斜腿以保证塔柱的稳定。
2.4 利用船舶运送钢桁架构件至拱肋前端。利用架梁吊机，继续悬拼拱肋、吊杆和系杆。安装吊索塔架拉索。吊索塔架进行初张拉。继续悬臂拼装钢梁杆件至合拢点。
2.5 通过调整索力、吊机位置等措施调整拱肋下弦相对高差后，拱肋下弦杆合拢，然后上弦杆合拢。合拢后及时释放25#墩顺桥向水平约束。调整系杆相对位置，系杆合拢。吊装吊杆间的横向联结系构件及系杆区段的桥面系。逐步释放吊索拉力，拆除拉索及吊索塔架。调整支座标高，安装支座。吊机逐步后撤至拆除位置，拆除吊机。
2.6 拆除施工辅助设施，施工挡渣墙、道渣、电缆槽、栏杆、电气系统等。全桥完成最后一道面漆的整体涂装。竣工验收。 3 关键技术 3.1 架梁爬行吊机
3.1.1 桅杆起重机：桅杆起重机由机架、臂杆、变幅机构、起升机构、安全装置组成。各卷扬机均采用液压传动，前回转立柱支承在可绕轴线转动的横梁中部，后支点反力由两套螺旋机构传递给变坡底座。
3.1.2 变坡底座：变坡底座由两根底梁和联接系以及可绕轴线转动的前横梁组成。下面装有行走轮，后部装有螺旋调平机构，牵引机构直接牵引变坡底座，架梁作业时，变坡底梁与钢梁杆件相对锚固。
3.1.3 后支承螺旋调平机构：后支承螺旋调平机构为两套，分别由螺旋杆、电动蜗轮蜗杆传动机构组成。螺旋机构可实现无级调整并可自锁，可将起重机底座调平，确保起重机在各种坡度状态下正常使用，并将支反力传给变坡底座。为了实现大范围的调整。螺杆机构分为可调部份和固定部份，在0～12°坡度范围内，变坡底座与起重机底座之间直接由可调螺杆连接实现无级调整；在12～24°范围内，在螺旋杆下部增加2.5米长的固定支座实现无级调整。螺杆下部固定接长部份的转换与安装由机构自行完成。
3.1.4 行走牵引机构：行走牵引机构由行走轮、导轨、油顶、牵引卷扬机、滑轮组、传力燕子板等组成。吊机行走采用卷扬机牵引，牵引力由燕子板传递给钢梁杆件上。吊机在行走过程中，轨道与钢梁杆件相对固定，当轨道前移时，吊机由油顶顶起，吊机与导轨交替动作，实现步履行走。
3.1.5 支承锚固系统：支承锚固系统由前支承座、后支承座、后锚固U型螺杆组成。起重机在起重作业及非行走状态时，前支座相对顶起并垫实，行走轮脱空，前支座通过连接杆与已
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
架钢梁销接，将下滑力传递给已架钢梁杆件，后支座同样相对顶起并垫实传递压力，用U型螺杆将变坡底座与钢梁杆件固定，传递上拉力。
3.2 吊索塔架设计 吊索塔架是一台庞大的专用设备，它受力大、精度高、结构复杂。本桥共需使用两台吊索塔架，高48m，横桥向宽15m。吊索塔架由主结构、张拉系统、辅助结构三部分组成，具体设计如下：
3.2.1 主结构设计 主结构，即中心立柱、支承座及垫座。吊索塔架的中心立柱的横截面为6根焊接H形鋼及连接缀杆组成的格构式压杆，分节制造，缀杆采用万能杆件。主结构各部分之间均采用精制螺栓连接，万能杆件部分采用粗制螺栓连接。上、下支承座均为栓、钉、焊、销结构，上支承座是中心立柱与下支承座相连接的过渡段，将立柱的荷载以集中力的方式传给下支承座。上、下支承座的连接方式为铰接。垫座安放在钢梁上弦杆翼缘面上，以磨光顶紧的形式将支承座上的荷载传递至钢梁上。
3.2.2 张拉系统设计 张拉系统，即吊索、锚箱、塔顶拉板、钢梁节点拉板。每台吊索塔架需8组拉缆：前方4组和后方4组。吊索采用高强钢丝制作，两端均采用可张拉的冷铸墩头锚。吊索上端通过上锚箱与塔顶顶部拉板销接，下端通过下锚箱与钢梁节点拉板销接。锚箱由分配梁、垫梁、拉板和盖板组成，用以组合各根分索共同均布受力。为了能够在挂索及初张拉时安置吊索的张拉千斤顶，上、下锚箱均设计有供千斤顶放置的空间，以利于调整吊索的操作。
3.2.3 辅助结构设计 辅助结构，即万能杆件系统。万能杆件系统与中心立柱连接组成完整的空间整体结构。
3.2.4 计算分析 设计荷载及约束条件：水平荷载（H）：风力，按《铁路桥涵设计规范》中公式进行计算；竖向荷载（V）：自重+吊索竖向分力；弯矩（M）：风力引起的弯矩；约束条件：塔底铰结，塔顶考虑拉索的扶正作用设顺桥向水平约束。稳定计算：吊索塔架的设计计算力学模式为轴心受压杆件。总体稳定按《铁路桥梁钢结构设计规范》中的偏心受压构件稳定计算公式进行计算。
3.2.5 电算 建立空间模型，加入荷载，并按上述约束情况计入边界条件，将中心立柱及连接缀杆、顶部拉板等均按其实际刚度及截面面积离散为若干梁元，计算出梁元的应力，进行截面设计。同时也可进行稳定分析，稳定系数必须大于规范要求值4～5。 3.3 合拢设计
3.3.1 跨中合拢是架梁过程中的关键工序，本桥合拢孔跨度大，受日照影响，钢梁平面弯曲变形、温度伸缩量亦大。合拢孔位于江心高空，气候变化因素复杂，为此，必须事先做好充分准备，应电算好各种资料，对施工人员反复交底，准备好一切不利因素的应变措施；全桥设置统一指挥，严密分工；选定无风、无日照影响，气温变化不大的一段时间（如傍晚或清晨）