城市桥梁跨既有铁路营业线施工关键技术

黄羲钟

摘 要：

金桥大道跨铁路桥是中国第一跨陆地斜拉桥，是湖北省武汉市重点工程武汉大道重要控制部分，主梁采用挂篮一次性悬浇施工，挂篮主要构件自重387t，梁段浇筑最重达805t，为国内第一。挂篮悬浇施工过程中为确保施工结构安全，加快施工进度，在挂篮荷载试验方面进行深入研究。结合实际情况，将挂篮整体预压施工方案调整为将挂蓝分解各构件预压施工，确保临近铁路既有线施工安全，缩短了挂篮施工周期，节约了施工成本。

关键词：

斜拉桥；挂篮；静载试验；施工方案；优化

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.10.089

1 工程概况

武汉市黄浦大街——金桥大道快速通道工程（工农兵路～三金潭立交）跨京广铁路桥工程桥梁全长260m，跨度组成为138m+（81+41）m，为独塔双索面预应力混凝土箱梁斜拉桥，桥式布置图详见图1。138m主梁主跨由北向南跨越京广、合武线、动车运用所站线、位于金桥大道下穿铁路桥涵的正上方，公铁交叉现状铁路共有11股道，均为电气化铁路。

主梁为双边箱梁截面形式，桥面标准宽度39.0m，从里程K2+346.144至K2+177.6方向由39m宽渐变至49.899m。主跨分MB1号～MB21号共21个节段，除塔梁固结段（0号、1号节段）、主跨MB15号～MB21号节段采用支架现浇外，主跨MB2号～MB14号节段（共13节段）均采用挂篮悬臂浇筑施工。

2 施工特点

（1）施工技术难度大。金桥项目是武汉历史上的第一座陆上斜拉桥，大桥创下国内同类型桥梁的三项记录：主跨138m为全国陆地斜拉桥跨度第一；桥体重量为国内同类桥第一；桥面也是同类桥第一宽度，最宽处近达50m。

（2）主梁挂篮悬浇施工难度大。主梁为双边箱梁截面形式，主跨侧主梁变宽段主梁顶板宽度由39.00m线性变宽至49.899m（详见图2）。采用挂篮施工，梁体混凝土（285～304m3）一次性浇筑完成。挂篮施工荷载在国内同类桥最大。

（3）主梁挂篮悬浇施工跨11股电气化铁路线，安全风险大。

3 挂篮静载试验原有施工方案

为验证挂篮结构的可靠性，消除非弹性变形，量测弹性变形值，确保施工安全。本挂篮静载试验主要对主桁架、前后悬吊系统及底模平台系统（含滑道梁及吊挂点），检验其受力状况和变形情况，为箱梁悬浇施工控制提供参考数据。

主跨主梁混凝土浇注从MB2节段开始采用挂篮施工，挂篮预压安排在MB2节段进行，预压荷载模拟梁段混凝土等效加载。连续梁悬浇最重节段MB16节段块重805t，试验荷载取最大荷载的1.2倍，即966t。

加载时采用混凝土预制块压重，现场预制砼块尺寸3.0m×1.0m×0.6m，重量为4.32t/个，计224个。

3.1 施工流程

（1）主跨MB1节段采用支架现浇施工，支架搭设完毕后，底模采用挂篮底模系统（滑道梁、下横梁、纵梁、防护平台）。

（2）主梁MB1节段现浇完成后，及时张拉纵向施工预应力钢束及横隔板预应力束，预应力张拉完成后，在主跨侧0、1#节段拼装挂篮主桁架。

（3）完善防护设施、挂篮验收。1#斜拉索挂设完成，挂篮走行至主跨MB2节段，开始挂篮整体预压、观测、卸载、验收。

3.2 挂篮预压

混凝土预制块采用2台塔吊及25t汽车吊（在桥面上停放一台）吊装。预压试验模拟混凝土浇筑时施工顺序进行，按照0→20%→50%→80%→90%→100%→110%→120%分级加载。过程中按前后、左右两侧对称进行（含堆码重量及堆码位置的对称）。

在每级加载完成后，暂停3小时，安排专人检查挂篮的关键受力部位的杆件，特别是焊缝、拼接部位及销轴等，测量人员观测测量挂篮主要构件的变形。在压重块堆码全部完成后，持1d，进行测量观测，人工检查挂篮各部分变形，拼接部位等有无松动现象。

压重的拆除按加载反程序进行，卸载顺序120%→80%→40%→0，遵照前后对称、左右对称的原则逐步、分级卸除压重荷载。受主塔塔吊资源分配的影响，预压开始至卸载完成预计需要12d。

3.3 情况分析

优点：挂篮拼装完成后整体预压，能够准确模拟施工荷载检验挂篮的各构件的受力状况和变形情况。

不利条件：静载试验的荷载太大，预制块数量较多，堆码高度高（局部达4.7m），受吊装机械的影响，施工操作难度大且施工时间较长；挂篮（对应主梁MB2节段）正处在京广上行货车联络线正上方，预压涉及塔吊侵入铁路线安全风险较大。

4 挂篮静载试验实施施工方案

通过对挂篮原有静载试验方案深入分析，为确保铁路既有线营运安全，加快施工进度采用对挂篮各主要受力构件分别进行静载试验。

4.1 主要构件静载试验

（1）滑道梁的前后结构受力吊挂点进行千斤顶反顶试验；

（2）底模系统下横梁及下纵梁均布荷载试验；

（3）主桁钢箱梁后钩板试验；

（4）前吊挂钢吊带（含锚梁、销轴）张拉试验；

（5）对主桁采用千斤顶对称加载法进行加载试验。。

本试验方法建立的基础是力学结构内力平衡原理，其特点是将两片主桁架对称拼装，利用液压千斤顶加载，通过控制读数大小来控制加载、减载过程，并可以反复试验，其观测点便于布置、观测。由于挂篮施工时前端挠度主要是由于主桁架的变形引起的，试验时要测出力与位移的关系曲线，作为施工时调整底模板的依据。

4.2 挂篮主要构件静载试验

4.2.1 滑道梁的前后结构受力吊挂点进行千斤顶反顶试验

滑道梁前吊挂及前临时吊挂采用钢吊带+扁担梁及千斤顶进行反顶试验来检测滑道梁吊挂吊点的受力。后吊挂采用Φ32mm精轧螺纹钢筋+扁担梁及千斤顶进行反顶试验来检测滑道梁后吊挂吊点的受力。试验荷载按照MB14节段前后吊点最大荷载的120%控制加载采用0→20%→40%→60%→80%→100%→120%分级加载和120%→80%→40%→0分级卸载。每级加载到位后，用肉眼、放大镜等检查焊缝外观情况，并做好记录。挂篮滑道梁吊挂点现场试验照片详见图5。

4.2.2 前吊挂钢吊带（含锚梁、销轴）张拉试验

挂篮前吊挂钢带材质为Q345B，单根长度为701m，宽180mm，板厚为20mm，每根钢吊带采用通长钢板切割而成，无对接焊缝。钢吊带销轴直径为Φ80mm，全桥共16根。根据挂篮计算结果显示，单根前吊挂最大轴力为57.9t，按120%荷载控制。现场通过钢管立柱+锚梁+千斤顶进行反顶来检测钢吊带及销轴等受力状况。挂篮前吊挂现场试验照片详见图6。

4.2.3 三角主桁架试验

主桁采用千斤顶对称加载法进行加载试验。试验荷载按MB14节段前后吊点最大荷载的120%控制。挂篮现场试验照片详见图7。

4.2.4 底模下横梁及下纵梁均布荷载试验

每组下横梁长54.0m，由3根Ⅰ32b组成，每根Ⅰ32b腹板两侧通长焊接10mm钢板，3根Ⅰ32b采用断焊连接后，Ⅰ32b上下面通长贴16mm钢板。下纵梁由Ⅰ25b组成，全长8.3m，分成6.3+2.0m两段组成，其中6.3m段下纵梁无对接缝，安放在下横梁上（间距50m），承载节段混凝土及施工荷载，2.0m段下纵梁作为施工平台，与6.30段下纵梁采用螺栓连接。挂篮底模等效均布荷载结构布置图详见图8。

MB16节段（砼量304m3）与MB1节段（砼量28400m3）荷载相差约54t，但箱梁节段宽度由50m变至42.28m，对应横断面横隔板及顶板每延米4.123m3/m，重量约84.4t，单位截面荷载相当。因此，通过MB1节段混凝土施工荷载对下横梁及下纵梁进行检验。

4.2.5 后钩板试验

后垫座及后钩板安装在主桁钢箱梁后锚固位置，用于主桁钢箱梁的锚固支垫及走行时防倾覆。挂篮走行分主桁走行及底模系统走行两步，后钩板仅用于主桁钢箱梁走行时防止倾覆。挂篮主桁走行时最不利工况为：节段混凝土浇筑完及斜拉索挂设张拉结束，主桁钢箱梁前移至下一节段位置且后锚固尚未进行时。此时主桁架前端悬臂8.6m，后端搁置在走道梁上为1065m，根据图9显示挂篮主桁重心仍处在走道梁上。

为检验挂篮主桁走行时后钩板的防倾覆能力，根据施工现场条件拟在主桁拼装完成后，通过在主桁钢箱梁上焊接牛腿，通过千斤顶反顶的方式进行试验（详见图10）。主桁架（含主桁钢箱梁、联接系、钢立柱、钢拉带及销轴）的重量统计，每片主桁架平均重量为1472t/8=18.4t，取主桁架重量为后钩板的试验荷载。

在试验前通过主桁后锚固梁及精轧螺纹钢筋将主桁钢箱梁与已浇筑节段锚固连接（后锚固梁上预留25mm空隙），防止千斤顶顶压将后钩板损坏造成主桁钢箱梁倾覆。因加载荷载相对较小，一次性对称加载到位。荷载加载完成后，用肉眼、放大镜等检查焊缝外观情况，并做好记录。

5 结语

通过对挂篮静载试验方案优化，避开了在既有线上方堆载的不利条件；对主桁架采用液压千斤顶加载，可以通过控制读数大小来控制加载、减载过程，并可以反复试验，其观测点布置位置便于观测，准确度较高。同时为缩短主梁挂篮悬浇施工周期（8d/节段）创造了有利条件，目前金桥大道跨铁路桥工程已按期竣工通车。由此可见挂篮分解预压施工方案安全可靠，经济合理、有效加快了施工进度，为今后类似工程具有借鉴意义和推广价值。

参考文献

[1]金桥大道跨铁路桥施工组织设计[Z].

[2]金桥大道跨铁路桥主梁挂篮计算书[Z].