超大吨位造桥机长距离跨越连续梁施工技术

王卫宏

(中铁十二局集团有限公司 山西太原 030024)

1 工程概况

目前，铁路大跨度箱梁节段预制拼装施工技术以其施工速度快、质量标准高等优点而在桥梁建设中受到广泛关注[1]。基于大吨位造桥机的施工方法机械程度高、施工方法便捷、经济效益高，符合桥梁建造技术的发展趋势，在桥梁节段拼装施工中具有很大优势[2]。

新建银西铁路水北村泾河特大桥全桥孔跨布置为(隧道洞口端)1孔64 m简支梁＋(68＋120＋68)m连续梁＋5孔64 m简支梁＋(57＋84＋57)m＋(68＋120＋68)m连续钢构＋9孔64 m简支梁＋1孔56 m简支梁(车站端)。施工时根据现场条件及工期进度安排，将节段梁预制场设置在车站桥头一侧[3]，其中15孔简支箱梁采用SX64/2800型上行式移动支架造桥机节段预制拼装(湿接缝)施工[4]，造桥机施工完成10孔后要跨越两联连续梁再施工5孔；最后一孔64 m箱梁采用支架现浇施工。造桥机节段拼装梁孔跨布置如图1所示。

图1 节段拼装梁孔跨布置示意(单位：m)

2 施工难点

2.1 造桥机重量大

SX64/2800型上行式移动支架造桥机总长度150 m，总重约1 400 t。在施工完成前10孔节段拼装梁后，造桥机要跨越两联连续梁进行大桥中间5孔简支箱梁施工。如此大吨位造桥机非拆装跨越两联连续梁接续施工国内尚属首次，对造桥机的设备性能提出了很高的要求。

2.2 跨越距离超长

造桥机需要跨越的两联连续梁长454 m，采用拆装造桥机过连续梁对工期影响很大，无法满足施工组织设计对工期进度的要求，必须考虑造桥机长距离直接拖拉过孔连续梁，因此造桥机跨越行走距离超长，安全风险大。

2.3 对既有连续梁影响大

超大吨位造桥机拖拉过连续梁时的荷载工况需要经过计算并进行拖拉方案设计比选优化，要考虑避开连续梁最不利受力荷载工况，否则会对连续梁结构造成破坏性影响。

3 拖拉方案

3.1 方案选择优化

参考当前已有的对节段拼装梁各种施工方案探讨[5]和本工程工期进度，排除拆装架桥机过连续梁方案，确定铺设轨道连续拖拉造桥机过孔。但连续梁跨中的荷载承受是否满足重载过孔成为首要考虑的难题。经过对比国内当前各种节段拼装梁包括双孔连做等工程实例对造桥机使用的创新思路方法[6]，最终方案优化采用增加造桥机后支腿以及前支点小车，循环采用后支腿(两个)跳跃式倒用前移，固定后支腿横梁、前后支点小车在连续梁上的受力停放位置，避开连续梁跨中等最不利受力支撑点，形成4个荷载支撑体系3个承载分阶段拖拉造桥机行走机制，实现安全连续过孔滑行是可行的拖拉方案。

3.2 过孔荷载工况检算

(1)计算前小车过连续刚构和连续梁时的反力分布。

(2)计算后小车过连续刚构和连续梁时的反力分布。

(3)计算后横梁在连续刚构和连续梁支撑位置的反力分布。

(4)规避连续梁最不利受力的荷载位置，形成前、后小车、后横梁在过孔时的静止固定受力位置。拖拉造桥机过孔时连续梁支撑受力点位置(即造桥机静止时支撑点)固定，不随意挪动。

3.3 静力支撑点定位

(1)水平定位:通过测量精确放样，在连续梁桥面上标出前后小车、后横梁停置点，沿桥面横向用红油漆划出位置横线。

(2)标高定位:对前后小车行走的轨道进行铺设并调平，轨道铺设严格按技术规程执行并保证安全[7]。铺设完成后要对轨道的平顺和水平按规范标准进行平顺度验收[8]。

4 架桥机拖拉过孔流程

4.1 过孔准备

运用造桥机自带的回转天车将扁担梁倒运出造桥机桁架，以减轻过孔过程中桥机重量。运用临时前支点小车作为顶升支点，顶升前导梁，安装前支点小车以及支点小车大横梁。

为了实时监测造桥机拖拉过连续(刚构)梁应变及挠度变化情况，在造桥机过孔各工况支点以及桥梁受力最不利断面处布设监测点，对连续(刚构)梁跨中与支点截面应力及挠度进行监测，与规范理论值相比较，验证过孔的理论可行性。

4.2 过孔

4.2.1 后支腿锚固

安装后支点小车，运用千斤顶顶升后支点小车处后尾梁，使后支腿(1＃)脱空，采用回转天车将后支腿旋转90°成顺桥向，倒运前移至指定位置后，反向旋转后支腿，进行就位锚固；安装拖拉钢丝绳，拖拉造桥机前移。采用75 t汽车吊倒运后支腿(2＃)至造桥机内，利用天车顺桥方向组拼，组拼完成后利用天车倒运前移2＃后支腿至前支点小车尾部并顶升前支点小车，安装2＃后支腿至设计位置。造桥机过孔连续梁起始如图2所示。

图2 造桥机过连续梁起始状态

4.2.2 后支腿循环倒运并长距离连续拖拉过孔

桥机到位后采用天车倒运1＃后支腿跨越2＃后支腿，倒运至前支点小车临近的支点处，顶升前支点小车，将后支腿1＃安装至设计位置。造桥机循环倒运、前移2＃(1＃)后支腿并拖拉过孔连续梁。造桥机过孔连续梁流程见图3。

图3 造桥机过孔连续梁流程

4.2.3 连续梁应力实测

拖拉过程采用静态数据采集仪(JMZX300X巡检仪)连接粘贴好的JMZX211-23型应变计进行连续梁结构应变数据采集。同时采用KL-50型号精密水准仪对预埋好的高程观测桩进行测量，将实测值与理论计算值进行比较。确认数据都在理论范围内方可继续拖拉造桥机。

在(68＋120＋68)m连续刚构、(57＋84＋57)m连续梁最不利情况下应变以及挠度变化皆满足实测值小于设计计算值[9]。同时应力测点63个数据中，都小于计算值，也都小于规范限值(压应力16.8 MPa，拉应力-1.855 MPa)。挠度测点70个数据中，实测数据都小于计算值，也均小于规范限值(边跨35 mm，中跨80 mm)，故连续刚构、连续梁应力及挠度处于安全范围内。

(68＋120＋68)m连续刚构及(57＋84＋57)m连续梁各控制截面挠度值实测与计算值比较详见表1、表2。

表1 连续刚构各控制截面挠度值 mm

表2 连续梁各控制截面挠度值 mm

4.3 过孔到位准备节段拼装架梁

4.3.1 前支腿安装

造桥机前导梁临近连续梁末端时，预拼装并锚固中支腿、前支腿。

4.3.2 前支点小车拆除、前支腿过孔

造桥机继续拖拉，当后支腿分别布置在最后一个主墩两侧工况条件下，拆除前支点小车，顶升后支点小车，将后支腿1＃通过回转天车跨越后支腿2＃倒运至连续梁梁端就位锚固，拖拉过孔前支腿至下一孔墩顶位置。此时进入造桥机正常循环模式，应该严格按相关架梁技术规范施工[10]。

造桥机前支腿到达简支梁墩身如图4所示。

图4 造桥机前支腿到达简支梁墩身

4.3.3 中支腿过孔锚固

临时锚固前支腿，顶升中支腿，脱空中支腿并倒运中支腿至下一孔墩顶架梁设计位置并且锚固牢靠。

4.3.4 收缩前支腿，造桥机拖拉过连续梁结束

顶升后支点小车，脱空2＃后支腿并解体，采用75 t吊车倒运出桁架；同步解体前支点小车并倒运出造桥机桁架。造桥机继续拖拉就位，顶升桥机加刹车垫块，拆除斜撑及后支点小车，具备下一循环架梁条件。注意造桥机过孔时必须严格按相关安全规范操作[11]，过孔后进行节段拼装前要对造桥机主梁钢结构进行造桥机结构损伤探测[12]，确保施工安全。过连续梁结束状态如图5所示。

图5 造桥机过连续梁结束状态

5 结束语

1 400 t重SX64/2800型移动支架造桥机，一次性过孔跨越连续梁长达454 m，在国内没有先例。在水北村泾河特大桥施工中创造性地采用对造桥机增设后支腿，循环利用桥机拖拉前移、顶升后支点小车、脱空后支腿，运用天车拖拉后支腿跨越另一个后支腿跳跃到指定位置的方法，实现了造桥机长距离跨越连续梁过程中连续梁受力分布的合理化，避开了连续梁受力的薄弱位置，从而保证造桥机尽快形成整体受力状态，实现了安全、快速施工，施工监测连续梁受力均小于允许值。

造桥机拖拉跨越454 m连续梁总计用时15 d顺利完成过孔，避免了耗时耗力对造桥机安拆过孔，保证了桥梁工期进度和连续梁的受力安全，且大幅减少了设备及经济投入，可为后续同类工程施工提供参考和借鉴。