铁路新型80m钢—混凝土组合桁梁桥施工技术.pdf

8 铁道建筑 Ra i l wa y Eng i n e e r i ng 文 章编 号 ： 1 0 0 3 - 1 9 9 5 ( 2 0 1 2 ) 0 8 ． 0 0 0 8 ． 0 3 铁 路新型 8 0 m 钢一 混凝土组合桁梁桥施工技术 秦瑞耀 ， 张 晟 ， 朱晓强 ( 西平 铁路有限责任公 司 ， 陕西 西安7 1 0 0 5 4 ) 摘 要 ： 8 0 m 钢一 混凝 土组合桁 架梁桥是 一种 新型 的桥 梁结构 形式 ， 它能 充分发 挥 不 同材料 的优 点 ， 具有 重量轻 和跨 越 能力 强等特 点 。西平铁路 后 河村 8 0 1 T I 钢一 混凝 土组合 桁 梁桥 是 目前 世界 上 此 种 结构跨 度最 大 的铁路 桥 ， 也是 国 内第一 座采 用这种 结构 的桥 梁 ， 技 术 含量较 高 ， 施 工难 度 大 ， 是铁 道部重 点科研 项 目。本 文介 绍 了该 组合 桁 梁的工程 特点 ， 施 工方法及 施 工控制 。 关键 词 ： 新型铁路 桥8 0 m 钢一 混凝 土组合 桁 梁桥施 工 中 图分 类 号 ： U 4 4 8 ． 2 1 1 ； U 4 4 8 ． 3 8 文献标 识码 ： B D O I ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 3 ． 1 9 9 5 ． 2 0 1 2 ． 0 8 ． 0 3 1 工 程 概 况 新 建 铁 路 西 ( 安 ) 至 平 ( 凉 ) 段 后 河 村 特 大 桥 长 1 5 2 0 ． 5 1 1 1 1 ， 跨 越 银 武 高 速 公 路， 铁 路 本 段 位 于 2 0 0 0 I I 1 的曲线 上 ， 与高 速公 路 斜 交角 度 为 4 5 。 。设 计 采用 1 孔 8 0 m钢一混凝土组合桁梁跨越 高速公路见 图 1 。梁长 8 2 m， 计算跨径 8 0 m， 桁高 9 m， 节间距 1 0 m， 桁 中心距 6 ． 7 IT I 。桁架 形 式 为 无 竖杆 的三 角 形 ， 上 弦 杆为 钢筋 混凝 土结 构 ， 下 弦 为预 应 力 钢 筋混 凝 土 结 构 。上 弦杆 采用 1 ． 1 m宽 ， 1 ． 2 m 高 的钢筋 混凝土矩形 截 面 ， 下弦采用高 1 ． 5 m 的槽型截 面 ， 梁端 高 2 ． 0 1T I 。道 床板 为厚度 4 0～ 4 5 c m 的钢 筋混凝土板 ， 梁端板 厚 9 0～ 9 5 c m， 梁 底宽 7 ． 8 m， 顶宽 9 ． 4 m。端横撑 为 高 1 ． 0 i n ， 宽 0 ． 8 m 的混凝 土截 面 ， 中横 撑 为宽 0 ． 3 5 m， 高 0 ． 6 m 工 字钢 。下 弦纵向为全预应 力结构 ， 横 向受力 为钢筋 混 凝 土结构 。腹杆 采用 6 5 0 m m x 5 5 0 m i l l 的矩形 钢箱 ， 钢 箱 材质为 Q 3 4 5 q E ， 桁架梁立 面见 图 2 。 2 工程特点 图 1 钢一 混凝 土组合桁梁 8 0 IT I 钢一 混 凝 土组 合 桁 架 梁桥 是 一 种 新 型 的桥 梁 结构 形式 ， 它能充 分发 挥不 同材料 的优点 ， 具有 重量 轻和跨越能力强等特点。钢结构部分只有腹杆 、 节点 、 横撑 ， 施工难度大。腹杆 、 节点板的加工精度 、 平整度 、 拼装精度要求高。钢结构安装过程 中， 需要设计临时 附属杆件 ， 以保证线形和稳定。在施工过程 中， 由于桥 梁结 构 的 空 间位置 随着施 工 进 度不 断 变化 ， 钢混 结 构 图 2 桁架梁立 面( 单位 ： I n in ) 收 稿 日期 ： 2 0 1 1 ． 1 1 ． 1 8 ； 修 回 日期 ： 2 0 1 2 — 0 4 ． 1 7 作者简介： 秦瑞耀 ( 1 9 5 7 一 ) ， 男 ， 河南省博爱县人 ， 工程 师。 在安装温度 ， 不 同施工阶段 的受力大小方 面产生的变 形协 调 问题极 为复 杂 ， 再考 虑到 施工 过程 中结构 自重 、 施 工荷载 以及 混凝 土材 料 的收 缩徐 变 ， 材 质 特 性 的不 2 0 1 2年第 8期 铁路新 型 8 0 m钢一混凝 土组 合桁 梁桥施工技术 9 稳定性和周边环境温度变化等因素影 响， 所有这些都 使施 工 过程 中桥 梁结 构各个 施 工 阶段 的内力 和应 力不 断 发 生 变 化 ， 结 果 可 能 出 现 结 构 体 系 与 预 期 值 的 偏 离 。 3施 工 方 法 3 ． 1施 工 总体方 案 总 体施 工方 案按 设计 要求 ， 结合 现场 实 际情况 ， 为 不影响桥下的正常通车运行 以及施 工安全可靠等 ， 采 用 支 架法 施 工 。跨 高 速公 路 采 用 3 2 1型 贝 雷梁 架 空 ， 梁 体下 支墩 采用 钢管 桩及 I o 工 字 钢 。 钢 管桩 支 墩 均 采 用 直 径 为 + 4 2 6 m m， 壁 厚 6 m m 的 钢管 结构 ， 钢 管支墩 顶部 设 自制 落梁 ， 为 了增加 其稳 定性 ， 钢管支墩之 间用连墩件连接。承重桁 架梁采用 2 7排 贝雷 梁 ， 每 排 贝 雷 梁 之 间 用 连 接 件 进 行 有 效 连 接 ， 左右 腹板 下 间 距 为 3 0 c m， 其 它 部 位 下 间距 为 6 0 e m。贝雷 梁 上 铺 设 1 0 c m x 1 2 e m 的 方 木 ， 间 距 2 5 c m。在方 木上 铺 设 1 8 m m 厚 的 竹 胶 板 作 为 底模 。在 梁体 外侧 横 向方木 上 纵 向安 装 4 3 k g ／ m钢 轨 ， 作 为 2 0 t 龙 门 吊的 行 走 轨 道 。外 模 采 用 木 模 ， 在 外 模 的 梁 底 和梁 顶设 拉 筋 以及 钢 管支撑 进 行加 固 。混凝 土采 用拌 合站 集 中搅拌 ， 罐 车运 至工 地 ， 输 送 泵车 浇筑 。 3 ． 2施工 工 艺流程 施工 准备 一地 基处 理一 临 时墩拼 装一 安放 落 梁顶 帽砂 筒一 墩顶 横 向分配 梁一 安装 贝雷 梁一 安装 横 向方 木 一 安放 竹胶 板一 支架 验收一 支 架预 压一 安装 支座 一 安 装底 、 侧 模板 一底 模 板 调平 一 支 架 及 底 模 调 整 一 预 埋 件 、 节点 板 、 腹 杆安 设 一 绑 扎 底 板 钢 筋 、 绑 扎 腹 板 钢 筋 一 安装 波纹 管一 安 装 端模 板 一 自检 、 报 检 一 混 凝 土 灌 筑一 混凝 土 养护一 松 动模板 一 预应力 初 张拉一 搭 设 腹 杆精 调 和上 弦杆 浇筑 支架一 精 调腹杆 一 安装 上 弦和 上 横梁 模 型一 浇筑混 凝 土 一 预 应 力 终 张拉 一 压 浆 、 封 锚 一养 护一 拆 除底模 板 和支架 。 3 ． 3钢一 混桁梁 钢 结构 施工 钢结构加工委托具有加工生产资质 的专业制造厂 进行 。制造 厂首 先对 设 计 图进 行 工 艺 性 审查 ， 当 需要 修 改时 必须 取得设 计 单位 同意 ， 并 签署设 计 变更 文件 。 方案 确定 后 由制 造厂 根据设 计 图绘 制施 工 图并编 制制 造工 艺 。钢 混梁 钢结 构 部 分 ， 在 厂 内根 据施 工 图 和制 造工 艺加 工 ， 所有 加 工 的产 品 出厂 前 必 须 出具 出厂 合 格证 ， 且 建设 、 设计 、 施 工 、 监 理 四方 要进 行 出厂前 质量 验 收 。 3 ． 3 ． 1 工厂试 拼装 为确 保 现场 顺 利 拼装 ， 在 工厂 先 进 行 试 拼 装 。试 拼装 时 ， 保 证 板 层 密 贴 ， 螺 栓 用 量 为 总 螺 栓 数 的 1 ／ 3 ， 并且 用 试 孔 器 检 查 所 有 螺 栓 孔 ( 即节 点 处 螺 栓 孔 应 1 0 0 ％ 通过 较设 计孔 径小 1 ． 0 m m 的试 孑 L 器 ； 横 梁 的螺 栓孔 应 1 0 0 ％ 自由通 过 较设 计 孔 径 小 1 ． 5 mm 的试 孔 器方 可认 为合 格 ) ， 检 查 拼接 处 有 无相 抵 触情 况 ， 有 无 不 易施拧 螺栓 处 ， 检 查 完后方 可试 装 。 3 ． 3 ． 2 现 场 吊装 桥梁跨越高速公路 ， 与高速公路斜交 ， 桥墩身紧挨 公路 边坡 ， 施 工场地 受 到限制 ， 施 工条 件差 。另外 高速 公路 车 流量 大 ， 跨 公 路 施 工 ， 安 全 防 护需 得 到 有 效 保 障。经过现场考察后 ， 采用架设龙 门吊吊装方案。 钢桁 架腹 杆在 支架 平 台上 拼成 “ 人 ” 字 型后 ， 通过 2 0 t 门吊 吊置 于 支撑上 横梁 规定 的位 置 ， 见 图 3 。支撑 上横 梁支 承钢 桁架 腹杆 处设 有竖 向 、 横 桥 向 、 纵 桥 向调 整机 构 ， 便 于 钢桁架 线性 调整 。 ( a ) 钢构件 人字行拼接 ( b ) 构件安装 示意 图 3 构件 安装 示意( 单位 ： mm) 此方案的优点 ： ①桥下交通影响小 ； ②安装构件二 次调 节容 易 ； ③ 吊装 辅助设 备 材料 可 以重 复利 用 ； ④ 不 破 坏上 下 弦混凝 土 的 内部 构造 。 现 场 吊装 的安 装顺 序 如 下 ： 2 0 t 龙 门 吊架 设 完 毕 一 支撑 构件 的安 装一 上 下 节 点 板 、 腹 杆桥 上 人 字 形 拼 装 一人 字形 构件 安装 一 横 向支 撑 、 纵 向支 撑 安 装 一 检 查 调整 腹杆一 ( 浇筑 下弦混 凝 土 ) 一精 调 腹 杆一 ( 浇 筑 上 弦混 凝 土 ) 一 面漆 涂装 。 3 ． 3 ． 3检 查调 整 腹杆 、 螺栓 施 工 在 浇筑 下弦 混凝 土 槽 形 梁 之前 ， 应先 对 桁 架 梁 进 行 检查 、 调整 ， 然后 安装 并拧 紧 高强螺 栓 。 ①高强度螺栓 的施工分为初拧和终拧 ， 高强度螺 栓 的初拧 和终 拧应 在 同一工 作 日内完 成 。初拧 完毕 的 高强 度螺 栓逐 个用 敲击 法检 查 ， 检查 合格后 ， 用 白色油 漆在 螺栓 、 螺母 、 垫 圈 及 构件 上 划 一 直 线 标 记 ， 便 于检 查终 拧 时有无 漏拧 以及 垫 圈或螺 栓是 否转 动 。 ②终拧采用扭矩法 ， 使用前扭矩扳手必须标定， 其 扭矩误差不得大于使用扭矩值的 5 ％。每班操作前 及操作后必须对施工扳手进行扭矩校正， 校正结果填 人记 录表 中， 并 由校 正人 签 认 。 在操 作 后 进 行扭 矩 校 正时 ， 如 发现其 误差 超过 允许 范 围 ， 则应 对用 该扳 手终 1 0 铁道建筑 拧过的高强度 螺栓 全部 用检查扳手进行检查 、 处理。 终 拧完 成后 ， 应用 红 色油漆 在螺母 上 作 出标记 。 ③电动板手采用轴力计 ， 风动扳手采用表盘扳手 ， 人力扳手采用挂重法标定 。桁 架用的各种扳手 ， 每天 要有专人检查校正 ， 建立履历薄， 并登记。 ④高强度螺栓 的终 拧扭矩检查应 在终拧 4 h以 后 ， 2 4 h之 内完 成 。终 拧 检 查 ， 先 观 察 全 部 终 拧 后 的 高 强度螺 栓 ， 检查初 拧 后 用 白色油 漆 标 记 的 螺栓 与 螺 母相 对位 置是 否发 生转动 ， 以检查终 拧有 否漏 拧 ， 之 后 用 表盘扳 手进 行 紧扣检查 。检查合 格者 在螺栓 末端 点 以黄色油 漆标 记 。 下 弦混 凝土槽 形 梁 浇 筑形 成 后 ， 因混 凝 土 的 收缩 变 形 ， 在 混凝 土 的初凝 期 内对 钢桁 架进 行精 调 。 3 ． 3 ． 4 面漆 涂装 钢桁架涂装要求 ： 底漆为特制环氧富锌防绣漆 2 道 ( 4 0／ ．z m ／ 道) ， 中间漆为棕 红云铁环氧 中间漆 1道 ( 8 0 m ／ 道 ) ， 面漆为氟碳面漆 2道( 3 5 I,z m ／ 道 ) ， 涂装 质量应满足《 铁路钢梁保护涂装》 ( T B ／ T 1 5 2 7 --2 0 0 4 ) 的规 定 。本 构 件底漆 、 中间漆 、 一遍 面漆 已经在 工厂 加 工喷涂完毕 ， 现场只须喷涂一道面漆。 4施工控 制和监测 4 ． 1 施 工控 制 4 ． 1 ． 1 温度 应 力控制 本桥一次浇筑混凝土体积较大 ， 但断面较小 ， 底板 最大厚度 9 5 e m， 梁两侧最大厚度 2 0 0 e m， 部分属于大 体积混凝土 ， 为防止梁体混凝土开裂 ， 需要特殊温度控 制 。施 工时 注意 昆 凝 土 入 模温 度 及 浇 筑 速度 ， 必要 时 混凝土中掺人冰块并加缓凝剂。混凝土浇筑完毕 ， 及 时覆 盖 ， 洒 水养 护等 。 4 ． 1 ． 2混凝 土 收缩裂 缝控 制 严格 控制 水泥 和水 用量 ， 加高 效减水 剂 ； 在 满足 混 凝土浇筑工艺 的前提下 ， 控制混凝土坍落度 ； 加强振 捣 ， 保证混凝土密实； 浇筑时和浇筑后保证活动支座的 自由滑动 ； 必要时跨中设置工作缝 ， 工作缝最后用干硬 性 混凝 土填 塞 。 4 ． 1 ． 3主 梁线 形控制 浇筑梁体混凝土时， 根据施工荷载和理论计算挠 度 设 置反拱 ， 施 工 中进行施 工检 测 。根据施 工 方法 ， 施 工荷载和施工工期等适当调整， 确定合理的立模高程， 确保梁体线形达到规范要求。在支架上浇筑桁架杆件 时 ， 在施 工时 和卸 架后 ， 组合 桁梁 要 产生 一 定 的挠 度 。因此 ， 为使组合桁梁在卸架后能满意地获得设计 规定 的线形 ， 须 在施工 时设 置一 定数值 的预拱 度 。 施工 时仅考 虑支 架 的 弹性 和非 弹 性 变形 ， 由支 架 预压 测量 结果 进行计 算 ， 首 先 确 定梁 跨 中及 墩边 的预 拱度 ， 其余位置按二次抛物线比例进行分配。 4 ． 2施 工监测 1 ) 施 工 监 测 的 目 的。组 合 桁 梁 内部 是 多 次 超 静 定 结构 ， 理想 的几何 线 型 与 合理 的 内力状 态 不 仅 与 设 计有关 ， 而且还依赖于科学合理的施工方法。为保证 桁 梁获 得预先 设计 的应 力 状 态 和 几何 线 形 ， 在 施 工 中 对桁 梁 结构进 行实 时监 测 ， 并根 据 监 测 结果 对 施 工 过 程 中的控制 参数 进行 相 应 的调 整 ， 使 桁 梁 的 内力 和 线 形达到设计及规范要求。 2 ) 施工监测的内容。①根据施工监控大纲 、 设计 图纸 、 施工组织设计等资料 ， 撰写施工监控规划和实施 细则 ； ②施工过程中整体结构安全性验算 ； ③施工过程 中主梁 应力 、 温 度测试 ； ④施 工过 程 中主梁 浇筑立 模 高 程预告 ； ⑤桥面铺设轨道高程预告； ⑥施工过程中施工 误差分析及成桥内力状态分析 ； ⑦施工过程 中参与重 大技术 讨论会 。 3 ) 施工监测的目标是通过对施工过程 的监测 ， 使 组合桁梁的内力及线形满足设计及规范要求 ， 达到以 下三个方面的目标 ： ①结构 内力达到设计要求或满足 规范； ②结构线形和顺 ； ③保证施工过程结构安全。 5 施工效果 西平 铁 路后河 村 8 0 i n钢 一混 凝 土 组 合桁 梁 桥 已 于 2 0 1 1年 8月份顺利完工， 施工监测结构 内力达到规 范标准， 结构线形控制满足设计要求 ， 施工过程结构安 全 。为 以后 同类 工程 提供 了可 借鉴 的经验 。 参 考 文 献 [ 1 ] 中华人 民共 和 国铁 道部 ． T B 1 0 0 0 2 ． 3 —2 O 0 5 铁 路桥 涵钢 筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范 [ S ] ． 北京 ： 中国铁道 出 版社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 中华 人民共和 国铁道 部． T B 1 0 0 0 2 ． 2 —2 0 0 5铁 路桥梁 钢 结构设计规范[ S ] ． 北京 ： 中国铁道出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 3 ] 中华人 民共 和 国铁 道部 经济规 划研 究院． T Z 2 0 3 --2 0 0 8 客货共线铁路桥涵工程施 工技术指南[ s ] ． 北 京 ： 中国铁道 出版 社 ， 2 0 0 9 ． [ 4 ] 景改萍． 成都北编组站大跨结合 梁施 工技术 [ J ] ． 铁道建筑 ， 2 0 1 0 ( 7)： 2 1 — 2 3 ． ( 责任 审编 赵其文)