下承式变高度连续钢桁梁桥悬拼关键技术研究

摘要：对下承式变高度连续钢桁梁桥悬拼施工技术研究，通过设计、计算分析，采用整体临时支墩、上下爬坡式起重机、墩顶调节装置等一系列有效的技术措施。保证了下承式变高度连续钢桁梁悬臂施工顺利进行。

Abstract： This paper studies the cantilever construction technology of through variable height continuous steel truss beam bridge. Through the design and calculation and analysis， a series of effective technical measures are adopted， such as the integral temporary support pier， the climbing crane， the regulating device of top of the pier and so on. The cantilever construction of through variable height continuous steel truss beam is guaranteed.

关键词：下承式变高度；连续钢桁梁；悬拼施工；上下爬坡式起重机

Key words： through variable height；continuous steel truss beam；cantilever construction；climbing crane

中图分类号：U445.461 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）20-0102-03

0 引言

下承式变高度连续钢桁梁桥有着桥体自重轻、跨越能力大、结构形式合理、美观等优点，这几年来连续钢桁梁桥在桥梁工程中广泛应用。本文研究目的是将变高度连续梁桥悬拼技术推广到连续钢桁梁桥施工技术中。本文以黄河桥为实例，阐述了如何采用整体临时支墩、上下爬坡式起重机、墩顶调节装置等一系列技术措施，解决传统起重机只能平行、上坡走行架设，不能翻越尖点、下坡走行进行钢梁杆件架设，临时支墩支垫、墩顶设置顶升量消除悬拼产生的挠度顺利通过墩顶等一系列技术问题，以促进连续钢桁梁悬拼施工技术的发展。

1 工程主要结构组成

铁路黄河特大桥的主桥为（120+4×180+120）m下承式变高度连续钢桁梁桥，主桁采用N形桁上弦变高桁式，边支点桁高14m，中支点桁高32m，桁高变化方程为：y=18x2/842+14（0≤x≤84）。节间长12.0m。钢桁梁结构组成：主桁结构、桥面系、联结系、检查设备、纵向阻尼器、支座。桥型布置图如图1如示。

2 钢桁梁架设方案

2.1 总体架设方法

分别在97#至98#墩（具体布置节点为E1、E2、E3、E5、E8）、103#至102#墩（具体布置节点为E1’、E2’、E3’、E4’、E6’、E9’）之间设置临时支墩，在中跨98#～99#、99#～100#、102#～101#跨中各设置两组临时墩。利用两台80t龙门吊机和两台70t全回转起重机在支墩上分别架设两端边跨钢桁梁，杆件通过栈桥运输至桥下，利用两台70t全回转起重机进行悬拼架设钢桁梁。

2.2 钢桁梁架设工艺

第一步：分别在97#墩、103#墩各安装1台80t跨线龙门起重机，龙门在临时支墩上分别拼装前4个节间。并在前4节间钢桁梁顶面分别安装一台70t全回转架梁起重机。

第二步：悬拼起重机进行第5～10节间架设。钢桁梁均采用汽车运输至架设地点架设。

第三步：边跨架设完成后，利用97#（103#）墩和98#（102#）墩顶千斤顶起顶钢桁梁，并抄垫，再利用98#（102#）墩顶千斤顶调整边跨钢桁梁标高及线形以满足钢桁梁继续架设到99#（101#）正式墩时，能够跨过。悬拼起重机过尖点，继续架设中跨钢桁梁至跨中第一个临时墩，并抄垫。继续架设跨中钢桁梁（98#～99#、102#～101#）至跨中第二个临时墩，并抄垫。

第四步：架设跨中钢桁梁剩余节间至正式墩顶。利用正式墩顶千斤顶起顶后拆除跨中临时墩顶临时垫梁，然后通过正式墩顶千斤顶调整钢桁梁标高和线形满足101#墩继续架设到合龙口，继续悬臂架设至100#正式墩时，能够刚好跨过，再利用同样的架设方法悬臂架设钢桁梁至中跨钢桁梁合龙处。

3 钢桁梁架设关键技术

3.1 临时支墩设置与分析

3.1.1 边跨临时支墩

东岸边跨受条件限制，设置6组12个临时支墩。西岸边跨设置5组10个临时支墩。在最不利工况下各临时支墩的最大受力，采用midas建模计算结果如表1所示。

3.1.2 中跨临时支墩

为满足悬拼时钢桁梁杆件受力最小及最有利消除悬拼时钢桁梁的挠度，在中跨E18、E22、E33、E37、、E18'、E22'节点设置共6组12个临时墩，合龙口设在100#-101#节点（E32'-A32'）。在最不利工况下各临时支墩的最大受力，采用midas建模计算结果如表2所示。

12个临时支墩按最大作用力设计，建模计算单根钢管桩基承载力最大F=1090kN。钢管桩桩长34.65m时桩周摩阻力p=1110kN均满足设计和施工要求。跨中临时支墩设计如图2所示。

3.2 变高度连续钢桁梁桥悬拼施工起重机采用70t全回转悬拼起重机，它的组成、工艺原理、作业工况及流程如下：

①全回转悬拼起重机主要由上部全回转吊机部分（上车）和下部底盘及走行部分（下车）组成。上车由吊臂、三角架、上转台、回转支承、起升机构、变幅机构、司机室组成，下车由上、下底盘、步履走行机构、前锚固、后锚固及调平机构组成。

②工作原理：利用上下盘四个角的四个油压千斤顶和四个调节丝杠的调节作用，上部转台一直保持水平，下盘由0～+23°，+23～-23°的转变过程，从而起重机能够在钢桁梁实现上弦行走、提升、变幅、全回转、底盘调平、整机前移及锚固的功能。

③作业工况及流程：作业工况分平坡、上坡、翻越尖点、下坡作业四个工况进行钢桁梁架设，在跨中进行合拢。示意图见下图3。其重点和难点在于架梁吊机在翻越拱顶时，下底盘角度由23°至-23°的工况转。流程如下：

流程一：进行油缸步履走行，将抗滑拉锚拉离轨道面。

流程二：继续步履走行，前走行轮箱翻越拱顶，将抗滑拉锚拉复位，翻越过程中坡度大于5度上底盘调平。

流程三：继续步履走行，前轮箱前轮走行越过尖点位置时，对上底盘进行第二次调平操作。（特别注意调平螺杆、调平油缸和平联相干扰时，调至非工作位过尖点）。

流程四：继续步履走行，当两轮箱处于拱两边上底盘调平后，将臂架转至走行反方向。

流程五：继续步履走行，当后走行轮箱前轮走行到下坡侧第1个轨道销轴位置时，将前后四个调平油缸复位，然后对上底盘进行再次调平。

流程六：当前走行轮箱前轮走行到正对A11与直段梁接口处位置时，到达了架设A12节段的站位点，将后侧抗滑拉锚复位，并安装轨道销轴，对上底盘进行第四次调平操作，对整机进行支顶站位及锚固操作，达到架梁状态。

3.3 调节装置设置与调整

调节装置是调整钢桁梁几何状态的重要手段，调节装置是在钢桁梁的起顶点下布置千斤顶及顶座。千斤顶分为竖向千斤顶及水平千斤顶，分别进行顶落梁和纵横移操作。在千斤顶下面布置MGE板加不锈钢板摩擦副作滑动面。纵横移操作时，将钢桁梁置于墩顶临时支座上滑动。钢桁梁起顶点下依次布置千斤顶、工钢组垫梁（带水平顶反力座）、钢垫块、分配梁等。千斤顶设置根据支撑需要确定，竖向顶采用自锁式1000t千斤顶，水平顶采用250t千斤顶。

3.3.1 钢桁梁架设过墩时调整 由于架设时钢桁梁的产生挠度，在每个临时支墩上只做支垫施工，在永久墩处设顶升施工，通过midas建模计算并采用牛顿迭代法优化，确定顶梁顶升量以梁端下缘高于支座顶面0.3m。

3.3.2 钢桁梁横移 每孔钢桁梁拼装完毕后，在永久墩顶利用水平千斤顶调整桁梁中线至预定位置。

3.3.3 钢桁梁纵合拢 如若偏位不大于时应优采用温差法或起落梁法进行调整。起落顶法即通过起落调整装置使钢桁梁及支点位移，然后转换体系，进行反向操作使钢桁梁位移，反复进行调整，直至钢桁梁纵移到设计位置。

4 结束语

工程实践证明，下承式变高度连续钢桁梁桥悬拼施工采用整体临时支墩、上下爬坡式起重机、墩顶调节装置等一系列技术措施，解决传统起重机只能平行、上坡走行架设，不能翻越尖点、下坡走行进行钢梁杆件架设，临时支墩支垫、墩顶设置顶升量消除悬拼产生的挠度顺利通过墩顶等一系列技术问题，在黄河桥实例中，与传统顶推施工技术（工期需要720天，施工成本1152万元）相比，工期缩短了三分之一，施工成本降低了25%，实现了良好的社会经济效益，也证明了该技术施工的可行性，也为类似工程的施工提供了宝贵经验。

参考文献：

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[2]张鸿主编.基本作业与临时设施[M].人民交通出版社，2014.

[3]欧阳效勇，任回兴，徐伟.桥梁深水桩基础施工关键技术[M].北京：人民交通出版社，2006.

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