谢以顺

(中铁二十四局集团江苏工程有限公司 江苏南京 210028)

1 前言

随着我们社会经济发展，铁路交通路网建设日趋密集交错，跨越既有铁路钢桁架桥建设十分普遍[1-3]，其施工具有施工空间狭小、施工安全压力大及既有线施工封锁时间短等特点，其跨越施工多采用顶推施工[4-5]和拖拉施工[6-8]两种形式。拖拉施工作为跨既有线铁路钢桁架架设施工的主要方法，具有对既有线影响时间相对较短，且施工防护难度小等优点，在跨越繁忙路线工程中其优越性更加突显。以往跨线钢桁架多采用纵向拖拉施工方法[9-10]，横向拖拉施工运用相对较少[11]，采用少支架大跨径横向拖拉施工更为少见[12]。由于线路与既有线交角较小，施工场地受限等特点，夹北线大山一号、二号特大桥改建工程跨越京沪铁路48 m钢桁架采用少支架大跨径横向拖拉施工方法，提出了先搭设单跨长达15.9 m大跨径横向拖拉滑道，然后整体横向拖拉的施工技术，并针对这项技术进行了施工安全论证。

2 工程概况

既有京沪下行线为双线Ⅰ级电气化铁路，夹北线大山一号、二号特大桥改建工程上跨京沪下行线采用1跨48 m有竖杆整体节点平行弦三角钢桁架桥，节间长度8 m，桁高11.2 m，横向支座中心间距为7.2 m，全桥重量329 t。钢桁架桥与京沪下行线夹角为28.2°，桥墩边缘距京沪下行线线路中心最小距离为5.54 m，B10号墩距栅栏网最小距离约0.51 m，B11号墩距栅栏网最小距离约1.72 m，平面布置图如图1所示；钢桁架桥桥下最小净空为8.4 m，梁底距离承力索为0.337 m，距离接触网为1.727 m，桥梁立面布置图如图2所示。

图1 钢桁梁与京沪下行线平面示意(单位：m)

图2 钢桁梁与京沪下行线立面示意(单位：m)

3 横向拖拉施工技术

3.1 整体方案

钢桁梁构件采用在工厂制造完毕、预拼装且涂装完毕后，根据计划分批进场存放。在距离路线中心线左侧搭设临时拼装支架，拼装支架避开京沪下行线。利用吊机进行钢桁梁的安装施工，并完成高栓施拧、桥面焊接、桥位面漆施工；在经得铁路管理部门的同意下，进行要点施工，通过连续千斤顶将钢桁梁横移23.311 m至设计位置后，安装支座，落梁就位。

3.2 临时支架体系设计

受周围场地条件的限制，B10/B11跨钢桁梁现场不具备纵向拖拉搭设支架的条件，故只能采用横向拖拉施工方案，且因线路与京沪下行线夹角仅为28.2°，使得B10墩位置跨越京沪下行线的两个支墩距离长达15.9 m，这对临时支墩及滑道梁的设计及施工控制提出了较高的要求。钢桁架拼装临时支架设置于B10/B11墩左侧，拼装及拖拉支架基础均采用φ1 000 mm钻孔桩，拼装支架立柱采用φ630×8 mm钢管，纵梁采用3H900×300 mm型钢，联系撑采用φ426×6 mm钢管，斜撑为φ273×6 mm钢管；拖拉支架立柱除墩顶立柱外均采用φ820×10 mm钢管柱，墩顶立柱采用φ630×8 mm钢管，跨铁路滑道梁采用900 mm×900 mm焊接箱形截面，位于墩顶部分滑道梁采用3HN800×300 mm工字钢，两段轨道梁在钢管立柱墩顶处采用角焊缝进行连接。具体如图3、图4所示。

图3 钢桁架横拖支架平面布置(单位：mm)

图4 钢桁架横拖支架立面布置(单位：mm)

3.3 横向拖拉施工技术

跨铁路滑道梁采用900 mm×900 mm钢箱梁结构，材质Q235b，计算跨径15.9 m，在钢桁架每个支座位置各设置一个200 t重物移运器作为滑块，重物移运器组用4套8.8级M36螺栓固定在钢桁梁的支座板上。钢桁梁横移的拉锚采用60 t千斤顶装置，该装置与墩顶横移滑道梁电焊连接，墩顶滑道梁与桥墩上的预埋件用钢垫箱抄垫并电焊连接，在桥墩的侧面也设置了预埋件，用两根 45a工字钢斜撑在滑道梁的外底面上，使滑道梁满足拉锚的作用力。横移采用φ32 mm精轧螺纹钢和60 t千斤顶作为动力机构，利用千斤顶拉力，使精轧螺纹钢受力，带动整个钢桁梁沿滑道梁横移，精轧螺纹钢采用套筒连接，回顶后拆除中间精轧螺纹钢，依次循环，直至拖拉至设计位置。

3.4 落梁定位

钢桁梁拖拉到位后，安装落梁千斤顶及辅助设施进行落梁施工，落梁采用行程200 mm，额定力250 t液压顶升器(顶升油缸)进行落梁，落梁高度为1 350 mm。落梁时钢桁架只允许一端的2个支点起顶或落梁，不得两端支点同时起顶或落梁。首次落梁40 mm，以后每端每次落梁80 mm调整升降垫片，依次反复直至调整至支座上，落梁工作结束。

4 横向拖拉过程受力验算

4.1 有限元分析模型

建立有限元分析模型，整体拖拉支架均采用梁单元模拟，支架整体受力时考虑桩土效应，支架下部采用铰接模拟支架与滑道梁的连接，计算中共考虑如下三种受力状态:(1)钢梁横移出拼装平台，后支点位于拼装平台立柱处；(2)钢桁梁横移至跨中；(3)钢桁梁前支点到达B10-B11号墩，模型中考虑了结构自重和风荷载。整体支架模型如图5所示。

图5 横向拖拉支架有限元模型

4.2 拖拉支架及滑道梁受力验算

拖拉过程支架的最大应力和位移如表1所示。由表1所见，立柱最大压应力为166.2 MPa，滑道梁最大拉应力为119.3 MPa，滑道梁最大压应力为118.5 MPa，最大位移21.0 mm<15 900/400＝39.8 mm，满足规范要求。

表1 拖拉过程支架的最大应力和位移

4.3 钢桁梁拖拉动力验算

B10/B11单线48 m钢桁梁合计329 t，计算按330 t考虑，钢梁与重物移运器组之间的滑道摩擦系数取0.08。

横移拖拉过程中滑动摩擦力为:

式中，f为滑动摩擦力(t)；μ为滑动摩擦系数；N为结构自重(t)。

拖拉采用2台60 t千斤顶作为横移动力，总牵引力为:

式中，F为千斤顶总的水平牵引力(t)；n为千斤顶个数(台)；λ为折减系数；T为单台千斤顶最大牵引力(t/台)。

由公式(1)和(2)可知，F>f，千斤顶总水平牵引力满足施工要求。

φ32 mm精轧螺纹钢采用PSB1080型号，其抗拉强度为1 080 N/mm2，允许抗拉力为:

式中，P为允许抗拉力(kN)；r为精轧螺纹钢直径(mm)；σb为抗拉强度(N/mm2)。

由公式(1)和(3)可知，P>f，精轧螺纹钢抗拉力满足施工要求。

60 t横移千斤顶采用BZ31.5高压泵站，系统压力为31.5 MPa，泵站流量为15 L/min，油缸内径D＝16 cm，横移千斤顶每次顶升1 m行程需要时间为1.34 min，千斤顶空载回油速度很快，空载回油速度可以忽略不计，千斤顶一个行程按2 min计算，共需要约25个顶升行程，中途倒换精轧螺纹钢每次需要10 min，共需要倒换5次，横移共需要时间t＝25×2＋5×6＝80 min，小于允许封锁施工时间120 min。

拖拉力是考虑的重点，拖拉速度也是跨电气化铁路必须考虑的重点，铁路封锁时间短，拖拉速度要满足铁路封锁点要求的同时，千斤顶停顿后产生惯性力，使千斤顶反向受力及精轧螺纹钢受弯，影响拖拉轴线控制。通过计算和现场施工验证，拖拉动力和速度均能满足要求。

5 横向拖拉过程应力监测

为了确保在拖拉滑移过程中滑道梁的受力安全，需在实际过程中进行监控、监测。根据仿真分析结果，分别在B10、B11号墩15.9 m滑道梁跨中位置布设应变传感器。经现场监测，B10号墩滑道梁跨中位置上翼缘最大压应力84 MPa，下翼缘最大拉应力90 MPa；B11号墩滑道梁跨中位置上翼缘最大压应力86 MPa，下翼缘最大拉应力94 MPa。上述应力监测不考虑滑道梁自重及风荷载的影响，只考虑钢桁架自重及水平拖拉力的影响，故应力值比仿真模拟要偏小一些，同时也进一步验证了滑道梁应力在安全允许范围内。

6 结束语

(1)针对夹北线大山一号、二号特大桥改建工程跨越京沪铁路48 m钢桁架，施工采用少支架大跨径横向拖拉施工方法，提出了先搭设15.9 m大跨径横向拖拉滑道，然后整体横向拖拉的施工技术，克服了施工平面场地狭小、施工干扰大和施工空间受限等问题。

(2)采用有限元软件，建立了整体横向拖拉支架计算模型，并对施工过程进行了模拟，分析得到:支架支墩最大压应力及滑道梁的最大拉应力和最大压应力均小于容许应力，支撑体系和拖拉滑道的最大竖向位移均满足规范要求。

(3)滑道梁跨中施工监控结果进一步验证了其应力在容许应力范围内，结构偏于安全状态。

(4)该桥于2019年12月顺利横向拖拉就位，可为类似工程提供参考。