合宁客运专线1～64m双线钢桁结合梁跨高速公路施工技术研究

摘 要：客运专线对线路高平顺性、高稳定性以及高耐久性的要求越来越高，大跨度桥跨采用钢桁结合梁的形式一跨跨越就是满足上述要求。本文结合合宁线1-64m双线下承式钢桁结合梁施工进行技术研究并对拼装工艺、架设顺序进行探讨，取得了良好效果。

关键词：客运专线；钢桁结合梁；拼装；工艺；研究

1 工程概况

合宁客运专线1～64m双线下承式整体节点钢桁结合梁设计时速为250km，为铁道部第一次应运于我国客运专线的桥梁工程，位于合芜高速公路匝道约50m处，采用整体节点板拼装控制、无纵梁的结合梁拼装技术、结合梁桥面板施工技术钢结构在铁路钢桁梁施工中亦属首次。钢梁轴线与合芜高速公路正交，钢梁桥跨中线偏合芜高速公路中隔带西安侧约3.1m。主桁跨度64m，全长66m，主桁中心距15m，主桁高度11.5m，钢桁梁自重不含支座及桥面附属工程约897t。主桁结构为无竖杆整体节点平行弦三角桁架下承式钢桁结合梁。

2 设计方案

设计考虑跨高速的原因，方案为：采用膺架拼装架设法施工，即在合巢芜高速公路及其两侧搭设四个临时支墩，在支墩上膺架拼装。先在高速公路或架设场地搭设临时支墩（支架），接着在支墩（支架）上膺架拼装钢梁，然后施工结合结构的桥面和涂装，最后落梁就位、安装支座。临时支墩（支架）可采用万能杆件、钢管桩等承重性能好，弹性变形量小的材料搭设，临时支墩的结构形式设计必须满足高强度高刚度的要求。

3 拼装顺序和施工工艺研究

3.1 整体节点钢桁结合梁拼装架设作业基本程序（见图1）

3.2 钢梁拼装顺序图（见图2）

3.3 拼装工艺及设施设计的主要内容

3.3.1 临时支墩设计

针对该工程，设置4个临时支墩。临时支墩采用混凝土基础，墩身采用万能杆件拼装而成，单个临时支墩底平面尺寸为2m×4m及2m×2m两种，顶平面2m×2m，临时支架高5.46m，上设一组2[36b槽钢作为横向分配梁。

为考虑临时支墩系统的沉降量，两端节点处的临时支墩墩顶标高应大于设计支座顶标高。拼装过程中，临时支墩的沉降和横向稳定性对拼装速度和质量起着至关重要的作用，为此，在满足临时支墩承载力的条件下，还要考虑临时支墩的横向稳定性，墩顶需加固：临时墩顶部N7号万能杆件柱头及2[36b型钢分配梁应设置水平联系，增强其横向刚度和抗扭性能，见图3临时墩布置及结构设计图。

4个临时支墩的杆件，联结螺栓及墩顶分配梁均按最大支墩反力进行验算。各临时支墩的最大支反力如图4所示。

3.3.2 钢梁预拼、拼装

64m双线钢桁结合梁因主桁节点为整体节点，上下弦杆、斜杆及横梁可以直接拼装，不需要预拼。上平纵联，桥门架及横联可根据实际情况进行预拼。

钢梁杆件拼装前，在钢梁下弦节点处的临时支墩设置预拱度，预拱度设置采取在临时墩顶抄垫钢片的方法，预拱度设置应考虑临时支墩完全承重时临时支墩的沉降量，其标格按钢梁实设预拱度控制误差在2mm内。

3.3.3 拼装的重点工艺

与普通钢桁梁不同，该梁采用整体节点，节点处不设置联接系统，联接设在从节点延伸的腹杆和弦杆上，除了普通的联接方式，弦杆采用箱型截面与箱型截面的四面对接式，腹杆和弦杆的联接采用箱型截面与箱型截面的四面插入式、箱型截面与箱型截面的四面对接式，且其连接处均不位于节点处，导致杆件拼装过程中每一联接所产生的误差都不易甚至无法消除，形成误差积累，最终导致上弦无法合拢。同时该类型钢梁杆件自重大，不易调整。所以拼装工艺的关键，体现在以下几个方面：

（1）制定出科学合理的杆件拼装顺序，见图5。

（2）严格控制钢梁体系的空间位置和结构尺寸，以此确保下弦平面弦杆和横梁的顺利联接。

（3）严格控制钢梁的预拱度，以此确保钢梁腹杆和上弦杆、上弦平面的顺利联接。

3.4 桥面板施工

结合梁的使用性能取决于剪应力的有效传递，使混凝土桥面板和钢梁的界面出有足够的共同作用。该工程利用横梁下翼缘钢板及钢梁加劲肋安装托架，在托架上安装模板。桥面板钢筋在钢梁拖拉前加工好，钢梁落梁后在梁上膺架绑扎。桥面板顶面钢筋绑扎要根据桥面坡度斜置，为保证钢筋净保护层厚度采用与桥面板混凝土同标号的混凝土垫块，最后浇筑混凝土。为达到理想的结合效果，混凝土浇筑时应注意以下几点：

（1）混凝土浇筑必须完成钢梁支座的安装。避免混凝土浇筑完成后再安装支座，从而造成钢梁拱度发生少许的变化而导致浇筑好的混凝土产生裂缝。

（2）灌注桥面板混凝土前，要彻底清除钢梁横梁上翼缘和剪力钉的锈蚀和污垢，使其表面保持清洁，校正剪力钉与结合面的垂直度，增强钢与混凝土的结合作用。

（3）为确保桥面板混凝土的连续性，必须从跨中向两端进行浇注且一次浇筑成型。

4 交通疏解和安全防护

该工程处位于合芜高速汇交匝道口处，车辆量大，路况复杂：由南京、合肥、徐州方向的车辆在此汇交合芜高速公路，由芜湖方向来的车辆也在此分流南京、徐州、合肥，见图6。为杜绝在施工过程中带来的行车安全隐患，技术攻关小组经过研究，采用单幅全封道的方法施工，杜绝行车安全隐患。

为确保安全，加强防护工作，需参照《公路养护作业安全规程》设置相关交通安全设施，结合本工程的实际情况采取科学的管理方法，加强人力日夜对高速公路安全防护措施进行检查，杜绝一切安全隐患。防护方案（还道封闭时采用相同的防护方法）见图7。

5 质量控制

鉴于整体节点钢桁结合梁拼装工艺的特殊要求，任何一个环节出现问题都会影响钢梁的顺利拼装架和施工质量，所有必须严格进行质量控制。

5.1 质量要求

（1）必须将每一步的拼装误差和每一节点的设计拱度误差降到最低，避免误差积累，确保钢梁的顺利合拢。

（2）优化后的钢桁结合梁为无竖杆整体节点平行弦三角桁架，桥面系为无纵梁的平行四边行结构，也即说该桥在纵向是一个几何可变体系。在拼装过程中必须对每个节间的几何尺寸进行严格的控制，避免拼装架设过程中桥面系的扭曲变形。

（3）严格控制进场的高强度螺栓质量，试验的施拧K值、标准偏差等均应符合现行《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定》（TBJ214）的有关规定，且施拧时保证电压稳定。

5.2 质量保证措施

（1）在施工组织中制定创优目标和相应的管理措施。

（2）严格技术交底，强化全员质量意识。

（3）人员、组织相对稳定，责、权、利相对明确。

（4）对各工序质量控制始终坚持上一道工序合格，方可进行下一道工序。

6 结 语

同拖拉法相比，不需设置上下滑道、拖拉系统、牵引设备，施工费用可节省30万，且工期提前了1个月。本文作者对此类新技术、新工艺，技术攻关小组大力开展技术攻关、精心组织施工，采用临时支墩法就地拼装架设，最终顺利完成拼装架设，并取得了良好的效果，该工艺可以在类似的工程中应用。

作者简介：吴家兴（1965-），汉族，硕士，高级工程师，主要从事土木建筑施工方面工作。