王 平,刘 博,于祥君

(中铁大桥局集团第二工程有限公司,南京 210015)

1 工程概况

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路的控制性工程,也是沪汉蓉铁路跨越长江的通道,同时搭载南京市双线过江地铁[1]。其主桥全长1 615 m,由北向南孔跨布置为2联(84+84)m连续钢桁梁+(108+192+336+336+192+108)m六跨连续钢桁拱桥,南引桥合建区由北向南孔跨布置为(37+60+37)m预应力混凝土地铁连续箱梁+32 m预应力混凝土地铁简支箱梁+(37+60+37)m预应力混凝土地铁连续箱梁+17×32 m预应力混凝土地铁简支箱梁。

32 m地铁简支箱梁分布在S3号～S4号、S7号～S24号墩间,全部为直线箱梁,位于各墩盖梁两侧悬臂上,共36片。箱梁横向布置见图1。

图1 32 m地铁简支箱梁横向布置(单位：cm)

横移架设支架主要由型钢支腿、贝雷横梁、纵梁、横移滑道、纵移滑道、提升及下放系统等组成。

地铁简支箱梁利用原铁路梁为预制平台,为了保证刚度及稳定性[2～4],外膜采用钢模板,内膜面板采用竹胶板,内膜支架采用建筑施工扣件式钢管脚手架[5～6]。梁体预制完成并张拉压浆后,利用横移架设支架将地铁简支梁起吊，横移至指定位置下放并安装。梁体安装完成之后,贝雷纵梁沿横移滑道横移返回至原铁路梁上方同贝雷横梁、型钢支腿沿纵移滑道整体纵移至下一孔预制地铁梁位处,继续横移下一孔地铁梁。

2 横移架设方案比选

若采用架桥机[7]对地铁简支梁进行架设安装,则无法实现已预制好的地铁简支梁从原铁路梁顶预制台座处到安装位置处的横移；如果将梁运至安装孔位正下方,再用架桥机进行起吊安装,需要大型运梁车及起吊设备,且施工周期长,高空作业量大、成本高,对施工场地要求较高。

若采用支架原位现浇[8～9],需要大量钢管桩和贝雷梁,且由于钢管桩平面位置在承台范围以外,需对地面软土地基[10～11]进行处理,工程量太大。

若采用横移架设支架,施工周期短,高空作业量相对较小,投入少,横移架设过程中结构安全、稳定、可控,对施工场地要求较低。因此，决定采用横移支架方案(图2)。

提升系统采用4根吊带、2根扁担梁及纵梁顶的千斤顶进行提升,并设置保险销轴装置,保证梁体提升、下放过程安全可控。

贝雷梁纵梁、横梁由贝雷梁拼装而成,横梁通过型钢支腿支承于已浇筑的地铁简支梁垫石基座顶或已架设的地铁简支梁梁端顶部,与预埋件连接。横移滑道固定在贝雷横梁上,通过250 kN穿心式千斤顶与钢绞线实现贝雷纵梁平稳横移。

整个横移架设支架纵移是在原铁路梁上铺设的纵移滑道上进行的,可安全平稳有序进行。

3 横移架设支架设计

3.1 横移架设支架结构组成(表1)

3.2 横移架设支架的计算

3.2.1 主要计算内容

(1)提升装置受力计算,包括分配梁受力计算,扁担梁计算,吊带计算[2～3]；

图2 横移架设支架方案

表1 横移架设支架主要组成结构表

(2)贝雷纵梁计算[12]；

(3)贝雷横梁[12]；

(4)支腿计算[2～3],包括支腿A、B、C；

3.2.2 主要计算工况

工况1：贝雷纵梁提升地铁简支梁；

工况2：贝雷纵梁在贝雷横梁上滑移；

工况3：地铁简支梁下放。

3.2.3 计算结果

利用MIDAS6.71计算程序建立仿真模型,按空间结构进行三向应力验算。经过计算,贝雷纵梁、横梁、各支腿受力及整体稳定性均满足规范要求。只在贝雷纵梁支点处对弦杆加强,弦杆局部采用加焊加劲板及贴板的方式进行加强。

4 横移架设支架试吊

横移架设支架拼装完成后按照门式吊机方式进行试吊,合格后方可使用。

支架为梁体横移架设的主要受力结构,梁体吊挂于纵梁,纵梁支撑于横梁(横梁上部设有横移滑道)。通过提升装置将梁体提升,然后通过千斤顶及钢绞线将梁体牵引横移至指定位置。待梁体横移架设完成后,将纵梁移回初始位置,与横梁锁定,拆除轻轨部分横梁,然后进行支架纵移。

4.1 空载试验

(1)将提升装置上下升降2次,观察支架提升及锁定有无异常。

(2)将纵梁空载沿横移滑道往复横移2次,观察结构横移状态有无异常,检查纵梁、横梁结构、横移滑道及支腿结构,检查各部件之间连接是否可靠。

4.2 静载试验

利用支架将梁体提升0.34 m,将提升装置锁定,停止10 min,由测量人员检测纵梁挠度是否满足设计要求。

检查支架结构,各连接部分有无松动、提升装置有无异常、锁定装置是否良好。

4.3 动载试验

先后起落贝雷纵梁1 m左右。检查提升系统有无异常、保险装置是否灵敏有效。

4.4 横移试验

利用支架将梁体提升0.34 m,停止5 min,检查支架结构有无异常、千斤顶工作状态是否稳定。将提升装置锁定,检查锁定装置是否良好。利用支架将梁体下放,注意观察梁体下放过程中支架结构有无异常,千斤顶工作状态是否稳定。

利用支架将梁体吊起横移0.5 m,停止10 min,注意观察支架结构有无异常,各部分连接是否良好。

5 横移架设支架施工

5.1 首孔横移架设施工

(1)在首跨墩顶各安装1个支腿A,支腿与地铁简支梁垫石基座顶的预埋件焊接固定,同时与基座周围水平限位框上的法兰进行栓接。

(2)在首跨原铁路梁上铺装纵向滑道,在滑道上安装支腿B。

(3)在支腿A、B上拼装横梁,在横梁上安装横移滑道,将滑道下板与横梁锁定。

(4)在横梁上拼装纵梁,将纵梁与横移滑道上板锁定。

检查签证,试吊,提升地铁简支梁，见图3。

(5)在贝雷纵梁上方安装提升系统,包括千斤顶、分配梁、吊带及箱梁底部扁担梁。

(6)利用提升系统将地铁简支梁提升,安装梁底支座。

(7)利用250 kN千斤顶、钢绞线及配套锚具牵引贝雷纵梁沿横移滑道横移至预定位置将梁体下放(图4)。

(8)梁体精确对位后进行支座灌浆,待浆体强度满足要求后,解除提升系统,将贝雷纵梁横移至原位,准备支架整体纵移。

图4 准备横移

5.2 横移架设支架纵移

(1)将纵移滑道接长延伸至第2孔预制地铁简支梁处。

(2)将贝雷横梁与支腿A之间的联接解除。

(3)在第2孔梁的前支点处安装A支腿；在后支点处,即在第1孔梁的梁端顶部安装支腿C,与梁端预埋件焊接固定。

(4)利用250 kN千斤顶、钢绞线及配套锚具牵引B支腿沿纵移滑道纵移至第2孔预制梁位处(图5)。

图5 地铁简支梁横移到位

(5)重复上述(5)～(8)逐孔架设安装其他的预制地铁简支梁。

6 注意事项

(1)在贝雷横梁与各个支腿连接处设置贝雷弦杆加劲板,在贝雷横梁与支腿连接处设置贝雷加强槽钢。

(2)支架纵移时在贝雷横梁与贝雷纵梁连接处现场设置2[10斜撑,纵移到位后,起吊箱梁前将其拆除。

(3)为保证吊带和贝雷纵梁受力均匀,在起吊、横移过程中要按照“同步、缓慢、匀速”的原则操作。

(4)在铺设预制台座底模时应预留梁底扁担梁的位置,以避免其无法安装。

(5)架设过程中为保证4个支点均匀受力,避免“三条腿”现象导致梁体结构受扭,将墩顶用作4个临时支点的千斤顶,按每端油缸两两并联工作,两端均衡给油进行顶升,以保持4个支点反力符合相关技术条件中“每支点反力不超过4个反力平均值±5%”的要求。

(6)2 000 kN千斤顶行程为200 mm,需配置电动油泵,提升时需同步进行；

(7)横移滑道滑动面采用不锈钢板+四氟板。

(8)提升简支箱梁时需将横移滑道与贝雷纵梁临时锁定,横移时须解除横移滑道与贝雷纵梁之间的临时锁定。

(9)第1孔梁横移时,前横梁支腿为支腿A、B,后横梁支腿为支腿A、B；其他孔位梁横移时,前横梁支腿为支腿A、B,后横梁支腿为支腿C、B。千斤顶张拉钢绞线牵引横移,并保持同步。

7 结语

京沪高速铁路南京大胜关长江大桥南引桥合建区32 m地铁简支梁横移架设支架施工方案在现有的条件下,最大限度地利用了现有资源,使关键工序施工周期缩短(支架纵移每孔10 h,支架横移每孔4 h,连续作业状态每孔地铁梁安装需3个工作日),提高了架梁效率。实践证明,该方案简单易行,结构安全可靠,效率较高,为项目取得了可观的经济及社会效益,并为类似工程施工积累了宝贵的经验,是一种值得推广的架梁移梁新技术。

[1]刘 博,等.南京大胜关长大桥移动支架导梁设计与施工[J].施工技术,2009(4)：19-21．

[2]汪一骏.钢结构设计手册(上册)[M].北京：中国建筑工业出版社,2004.

[3]何兆益,等.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社,2001.

[4]JGJ041—2000,公路桥涵技术规范[S]．

[5]JGJ130—2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S]．

[6]GB15831—2006,钢管脚手架扣件[S]．

[7]铁道部第三工程局.铁路架桥机架梁手册[M].北京：中国铁道出版社,2000.

[8]朱清华.现浇梁满堂支架的稳定计算[J].山西建筑,2007,33(4)：192-193．

[9]张海良.八七型钢梁与钢管满堂支架在50 m连续箱梁施工中的组合运用[J].西南公路,2006(2)：48-53．

[10]翁日添,等.软基上满堂高支架现浇高架桥箱梁施工技术[J].公路交通技术,2008(4)：82-85．

[11]GB50007—2002,建筑地基基础设计规范[S]．

[12]喻忠权.装配式公路钢桥使用手册[M].北京：人民交通出版社,1998.