遵义市凤新快线建设工程第三标段1L跨钢箱梁拖拉施工控制

祁伟超

(大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司 大连市 116024)

1 工程概况

遵义市凤新快线建设工程第三标段主线高架桥由简支钢桁架梁和钢箱梁组成，桥梁跨径布置为：50m(1L跨)+80.75m(2L跨)+85(3L-1跨)+80.75m(3L-2跨)+85m(4L跨)+85m(5L跨)+85m(6L跨)+45m(7L跨)+2×40m(8L跨)=681.5m，其中第1L、7L、8L跨桥梁上部结构为钢箱梁，第2L～6L跨桥梁上部结构为钢桁架梁。

第1L跨桥梁为简支钢箱梁结构形式，桥梁上跨既有川黔铁路，同时箱涵下穿川黔铁路，箱涵已施工完成。桥梁与铁路斜交角为71.65°，桥梁梁底至铁路轨面高差为10.804m，桥墩承台距铁路中心线最小距离为13.62m、桥墩距铁路中心线最小距离为17.718m。桥梁跨径为50m、桥梁宽31m、梁高为2.5m，第1L跨钢箱梁立面和横断面如图1、图2所示，钢箱梁采用拖拉法施工。由于此处交叉工程多，相互影响因素多，需要实时监测钢箱梁、桥墩、支架系统、下穿箱涵的受力状态，确保钢箱梁拖拉施工安全性，因此，1L跨钢箱梁的施工监控尤为重要。

2 钢箱梁拖拉施工方案

钢箱梁分段运至施工现场后，采用吊车将钢梁节段、导梁吊装到现场搭设的临时支架上进行拼装作业。钢箱梁安装、拖拉施工工艺流程：临时支架搭设→安装拖拉装置→钢箱梁在支架上组拼→安装拉锚器、锚具和钢绞线→启动泵站、调压拖拉→钢箱梁分阶段拖拉→起落梁，调整到位。

根据钢箱梁各吊装节段在加工方案中分段最大重量和拼装时最大起重高度，选定使用300t汽车吊机进行吊装作业。

本项目的钢梁拼装支架系统由钢管柱、工字钢、槽钢、贝雷梁等组成，辅助墩7#、8#支架采用Ф426钢管柱进行搭设，其他辅助墩、临时墩均采用Ф273钢管柱进行搭设。

在拼装平台上安装临时支墩及滚轮小车、限位装置，钢箱梁节段在平台上吊装、拼装施工后，落梁至滚轮小车上，拖拉千斤顶通过反力架固定在永久桥墩顶部上(13#主墩)，钢绞线固定在钢梁尾部拉锚器上。通过连续穿心千斤顶循环施力，对钢箱梁进行连续拖拉，50m钢箱梁在各墩顶滚轮小车上逐渐向前滑动。循环以上工序，直至全联钢箱梁拖拉就位。

具备拖拉条件和准备工作完成后，在川黔铁路线铁路封锁点时间段内分六次拖拉跨越川黔铁路。具体拖拉工况如下：

工况一：钢箱梁在支架平台上拼装，拼装有效时间45d；

工况二：第一次拖拉，钢箱梁在支架平台预拉10m，预拉有效时间30min；

工况三：第二次拖拉，拖拉距离18m，拖拉有效时间90min；

工况四：第三次拖拉，拖拉距离11m，拖拉有效时间90min，拆出11m导梁；

工况五：拖拉距离10m，拖拉有效时间90min，拆除7.7m导梁，将7.7m导梁安装到钢箱梁尾部，拆除3.2m导梁；

工况六：拖拉距离6.99m，拖拉有效时间90min。

3 钢箱梁拖拉施工监控

3.1 钢箱梁拖拉施工监控重点

拖拉过程的施工监控，将采取理论计算模拟与现场实时数据监测相结合的控制方法。根据以往监控经验，以下几点为本次监控的重点：

(1)监控拖拉过程两个千斤顶同步。千斤顶不同步可引起梁在平面扭转与倾斜，导致支架受力不均匀，锚具受弯，钢绞线断裂等安全隐患。

(2)监控拖拉过程中钢箱梁纵向轴线是否偏位。

(3)监测导梁变形，防止出现异常状态，造成导梁与支架碰撞引起桥梁整体振动。

(4)监测拖拉过程中钢箱梁的竖向挠度及应力值。

(5)监测13#永久桥墩墩顶水平位移与倾斜，桥墩水平位移监测采取分级预警机制，确保桥墩处于弹性变形范围，防止其混凝土开裂。

(6)监测支架水平位移及应力变化状态，支架水平位移监测采取分级预警机制，确保整个支撑系统安全，防止出现个别杆件局部失稳造成整体垮塌。

3.2 钢箱梁拖拉施工监控控制内容

(1)临时墩的受力安全

钢箱梁拖拉过程中，临时墩受到摩阻力及竖向力的作用，墩底布设振弦式应变计监测应力，墩顶布设倾斜仪器监测转角，设置分级预警，通过无线数据传输设备，能够实时监控临时墩的受力安全。

(2)13#永久墩受力安全

13#桥墩为永久结构，钢箱梁拖拉过程中，其墩顶处为千斤顶作用点，在整个过程将承受水平力。通过墩顶布设倾斜仪器监测转角，设置分级预警，确保桥墩受力安全。

(3)钢箱梁的受力安全

钢箱梁在拖动过程中，由于其支承位置的不断变化，控制截面的位置及内力状态均发生变化，根据拖拉过程主梁内力计算结果，选取若干控制断面进行应力监测。

(4)钢箱梁轴线的监测

通过全站仪测出拖拉过程中的偏差，将钢箱梁首尾中线偏差控制在容许范围内，如发现偏差过大，则应进行纠偏，以保证拖拉过程的顺利进行。

(5)框构桥与铁路沿线沉降监测。

框构桥监测范围为各拼装支架辅助墩作用范围，选取各工况下受力最大支架附近以及框构桥横向跨中位置，布设水准观测点，分别在各拖拉前后进行标高测量。铁路沿线监测范围为铁路线路框构桥范围及两侧各延伸20m。布设水准观测点，分别在各拖拉前后进行标高测量。

(6)落梁的控制

钢箱梁拖拉就位后，应进行落梁作业，将梁段的线形调到设计值。

钢箱梁拖拉施工监测设备及监测测点布置如图5和图6所示。

(7)预警值

通过MIDAS/Civi建立1L跨钢箱梁拖拉施工上部模型、临时墩模型，分析得到拖拉施工全过程受力状态，得到施工监控预警值如表1～表3所示。

表1 13#永久桥墩分级预警值

表2 Φ273×12临时墩分级预警

表3 Φ406×8临时墩分级预警

13#永久桥墩采用五级预警，临时墩采用三级预警，永久桥墩及临时墩采用倾斜仪及应变计监测倾角及墩底应力，在钢箱梁拖拉施工过程中，当采集数据接近预警值，要密切关注结构关键部位受力情况，如发现问题应立即停止拖拉施工，查明原因后再施工。若采集数据接近最后一级时，应立即停止拖拉施工，检查结构，排出问题，确保钢箱梁拖拉施工过程安全。

3.3 钢箱梁拖拉施工监测

(1)钢箱梁试拖拉施工监测

试拖拉于8月30日5:54开始，7:30结束，共计96min；计划拖拉距离7m，实际拖拉距离8.2m,平均有效拖拉速度0.25～0.4m/min，过程顺利。

从实测数据来看，钢箱梁与滚动小车平均摩擦系数为0.058，整个过程13#墩墩顶水平变形最大9.8mm，支架系统墩顶水平变形最大2.5mm，支架钢管应力最大变化1.69MPa，均小于预警值；钢箱梁拖拉过程轴线偏位最大2.5cm，仍在允许范围内。本次拖拉施工过程可控，实测结果符合预期，钢箱梁结构、支架系统与拖拉系统满足相关要求。

(2)钢箱梁第一次正式拖拉施工监测

第一次正式拖拉于9月13日6:08开始，7:38结束，共计90min；计划拖拉距离31m，实际拖拉距离25.0m，平均有效拖拉速度0.28m/min，全程顺利。

从实测数据来看，钢箱梁拖拉吨位60t，钢箱梁与滚动小车平均摩擦系数为0.07，整个过程13#墩墩顶水平变形最大5.8mm，支架钢管应力最大变化3.32MPa，均小于预警值；支架系统墩顶水平变形最大7.2mm，钢箱梁前进瞬间和钢箱梁离开小车瞬间、限位装置卡住时有超过预警值，但支架系统整体刚度满足规范要求，其他主要控制测点正常，所以未停止拖拉，其他时段墩顶位移正常；钢箱梁拖拉过程轴线最终偏位2.3cm，仍在允许范围内。

(3)钢箱梁第二次正式拖拉施工监测

第二次正式拖拉于9月14日6:24开始，7:34结束，共计70min；计划拖拉距离11.3m，实际拖拉距离11.3m，平均有效拖拉速度0.16m/min。

从实测数据来看，钢箱梁拖拉吨位60t，钢箱梁与滚动小车平均摩擦系数为0.07，整个过程13#墩墩顶水平变形最大7.7mm，支架系统墩顶水平变形最大4.8mm，支架钢管应力最大变化2.83MPa，均小于预警值；钢箱梁拖拉过程轴线最终偏位9.5cm。

(4)钢箱梁第三次正式拖拉施工监测

第三次正式拖拉于9月27日7:26开始，7:56结束，共计30min；拖拉距离7.0m，平均有效拖拉速度0.23m/min，全程顺利。

从实测数据来看，钢箱梁拖拉吨位60t，钢箱梁与滚动小车平均摩擦系数为0.07，整个过程13#墩墩顶水平变形最大4.83mm，支架钢管应力最大变化2.65MPa，均小于预警值；支架系统墩顶水平变形最大4.71mm，其他时段墩顶位移正常；钢箱梁拖拉过程轴线最终偏位12.3cm。

(5)钢箱梁第四次正式拖拉施工监测

第四次正式拖拉于9月28日6:42开始，7:45结束，共计63min；拖拉距离4.7m，平均有效拖拉速度0.07m/min，全程顺利。

从实测数据来看，钢箱梁拖拉吨位60t，钢箱梁与滚动小车平均摩擦系数为0.07，整个过程13#墩墩顶水平变形最大3.5mm，支架钢管应力最大变化3.05MPa，均小于预警值；支架系统墩顶水平变形最大3.4mm，其他时段墩顶位移正常；钢箱梁拖拉过程轴线最终偏位13.2cm。

整个过程自动化监测数据采集、传递、传输正常，反馈信息可靠。通过对监测数据的分析可以判定，整个结构状态运行良好，符合设计要求。

4 结论

遵义市凤新快线建设工程第三标段1L跨钢箱梁上跨川黔铁路，采用拖拉施工方法施工。对本工程全过程进行了施工监控，通过实时监测数据，并与理论预警值对比，确保了1L跨钢箱梁拖拉施工安全。