冯新府

中铁十四局集团第一工程发展有限公司 山东 日照 276826

1 .工程概况

青岛市新机场高速连接线（双埠-夏庄段）3标段的主线钢箱梁桥自西向东依次跨越胶济货线、胶济客专双线、青荣城际双线、机场专用线六条既有铁路。钢箱梁桥采用墩梁固结体系，结构形式跨径2*120=240mT构桥，分幅错位布置。采用转体施工工艺，转体前分别在平行铁路线方向支架拼装焊接，焊接完成后采用临时索塔进行临时拉索对称张拉拉起大小里程梁端、拆除支架后逆时针双幅同时转体90度。

钢箱梁主体结构采用Q345qDNH钢材全焊结构，工程总量约为7588T。钢箱梁单幅梁面宽度24.58m，中墩墩顶4.2m区段钢箱梁梁高7m，墩顶等高梁段两侧各40m区段梁高从7m按2次抛物线变化至4.5m，S4～S7区段梁高为4.5m，跨中梁高与跨径比值为1/26.667，中墩支点梁高与跨径比值为1/17.143，桥面为单向横坡2%，按设计要求设置预拱度。每幅按设计分为17个梁段，S0#段长度10m，大小里程S1、S2为12.5m，S3为15m，S4～S7每梁段为17.5m。左幅梁段在转体前全部采用龙门吊支架原位吊装焊接；右幅大里程方向S1～S7梁段、S0#段及小里方向的S1～S3梁段采用龙门吊支架原位吊装焊接，S5～S7梁段采用拖拉就位焊接，S4作为合拢段原位吊装焊接（如图）。

2 .施工方法选择

右幅大里程方向S1～S7梁段、S0梁段及小里程方向的S1～S4梁段临时支架全部在城市道路安顺路上，具备吊装设备直接原位吊装焊接条件，大里程S5～S7梁段支架投影落在白沙河桥上及旁边的河道中，不具备大型机械设备吊装施工，同时白沙河桥与相邻道路纵坡太大，龙门吊轨道基础无法施工，因此右幅大里程S5～S7梁段考虑采用三向千斤顶顶推或钢绞线拖拉方案沿纵向滑移到预定位置。经技术、经济、安全等方面比选采用钢绞线拖拉方案最为经济合理。

3 .临时支架及滑道梁设计

3.1 临时支架设计

根据钢箱梁分段情况，在每个分段处设置1排格构式钢管支架，右幅大里程S4梁段临时支架作为S5～S7钢箱梁拼装平台支架兼滑移支架，平台支架采用2排3组2.5m×2.5m格构形式，立柱采用4根φ478×8mm 钢管，立柱连接系采用L100×10mm 角钢，格构横向中心间距5m、纵向中心间距为17.5m。滑移支架（含拼装支架）10排2组2.5m×2.5m格构，2组格构横向中心间距5.6m、纵向中心间距8.8+8.7+7×7.5m。支架高度根据现场实测标高及梁底线性预拱度标高确定，支架顶部设置双拼HN300Х300型钢作为分配梁，分配梁上方设置调节钢管。

根据地基承载力不同和支墩承载类型不同，支架基础将设计不同形式的基础类型，城市道路上临时支架采用扩大基础，河道淤泥中采用钢管桩+承台基础。

3.2 滑道梁装置

支架立柱顶部为横向HN300×300H型分配梁，分配梁顶部为2道双拼HN700×300纵向滑道梁。横向中心间距为5.6m，纵向长度为74m。

滑道顶面铺设3mm厚的不锈钢板，点焊在滑道梁顶部。不锈钢板上放置倒U型滑靴，滑靴顶部根据梁段纵向线型设置不同高度垫块支撑，通过事前计算，确定顶推轨迹，按直线行走，立面按水平行走，根据钢箱梁纵向坡度设置不同高度垫块。拖拉过程中，通过控制下滑道标高来控制钢箱梁标高，通过滑靴横向限位装置控制钢梁的横向偏移，通过拖拉千斤顶的行程控制钢箱梁的纵向位移。

3.3 支架系统检算

3.3.1 滑移支架分析

右幅小里程S7-S5段处于水中，钢箱梁安装需采用拖拉法进行施工，钢箱梁吊装至支架上后，单个节段组焊完成，采用拖拉千斤顶分节段拖拉至理论位置，所需拖拉节段中S5节段单重最大，为253.6t，每个节段下设置4个滑移支点，单个支点受力最大按照1.2倍偏载考虑，则单个支点最大受力=253.6*1.2/4=76.08t，钢箱梁与滑道间滑移面采用MGE滑板与不锈钢，理论摩阻系数为0.03，施工时按照不利状态0.1倍摩阻力考虑。则滑移阻力约25.4t，每组支架所受摩阻力25.4/10=2.54t。

3.3.2 计算模型

钢梁在双拼HN700×300型钢滑道上进行纵向滑移，立柱纵向间距有2.5m和5m两种形式，当滑移支点位于5m跨径中间时，滑道受力最不利，当滑移支点位于钢管正上方时，单根钢管受力最不利。因此计算滑移支架结构时，选择纵向6根3组支架，前滑移支点位于5m跨中，后滑移支点位于钢管正上方的最不利状态进行计算。

滑道采用双拼HN700×300型钢，材料为Q235，模型建立，边界条件固结。

3.3.3 荷载取值

（1）施工机具荷载

按简支梁可以求得施工人员及机具荷载作用下，横梁顶的集中力为161.3kN

（2）风荷载取值：

梁段立柱顶风荷载：

单根立柱所承受的顶端风荷载为37.8/8 = 4.725kN

（3）支架及横梁自重软件自行考虑

（4）荷载组合

参照《建筑结构荷载规范》

基本组合：恒载系数取1.35，活载系数取1.4，

标准组合：恒载系数取1.0，活载系数取1.0。

3.3.4 计算结果（稳定性计算）

计算结果：水平方向最大位移为2.9mm＜H/500=18000/500=36mm，竖向最大位移16mm＞5000/400=13.5mm，表明风荷载和滑移摩擦力作用下支架结构整体稳定性能满足规范要求。

结论：钢管立柱在钢梁滑移并组合风荷载工况下，强度、刚度、稳定性满足要求。

4 .拖拉系统及拖拉力计算

本工程拖拉装置主要由2部分构成，分别为2台200mm行程的300t水平千斤顶及其液压泵站和控制柜，拖拉装置安装在滑道梁末端。钢箱梁通过2束锚固在底板锚座上的钢绞线与固定在滑道梁末端的拖拉千斤顶连接。

限位纠偏装置：在拖拉过程中，为防止箱梁在拖拉过程中横向出现较大的偏位，采用倒U型滑靴扣在滑道上。

拖拉力计算如下：

钢箱梁自重G＝（253.59+248.25+229.33）=731.17kN

滑块（聚四氟乙烯板）与滑道（不锈钢板）摩擦系数μ＝0.1。

钢箱梁的最大拖拉力：

F＝χμG′＝1.2×0.1×731.17＝87.74kN

式中：摩擦力不均匀系数取χ＝1.2；G′为（S5、S6、S7）钢箱梁总重。

5 .施工步骤及监控

5.1 施工步骤

以右幅大里程S4支架位置为滑移区的钢箱梁拼装平台，首先采用龙门吊把S7梁段的分段吊至拼装平台上进行焊接，焊接完成后采用4台100T以上的千斤顶把钢箱梁整体抬起落在滑道梁上的4个滑靴上，滑靴上的调整块高度按S7最终线性标高控制。在箱梁底板两个锚座上分别穿上12根钢绞线采用滑道梁末端千斤顶把S7拖拉至S5设计位置。检测S7中心位置，在允许范围内开始吊装焊接S6梁段，焊接完成后同样采用4台100T以上的千斤顶把钢箱梁整体抬起落在滑道梁上的4个滑靴上，S6前端与S7末端对接好后码板进行环缝焊接。

环缝焊接完成后整体拖拉S7S6至S6S5设计位置，以此类推把S5S6S7最终拖拉至设计位置，考虑最后以S4梁段作为合拢段，为吊装方便，把S5S6S7整体按设计位置往小里程方向平移20cm，待S4原位焊接完成后，把S5S6S7整体往大里程方向平移20cm，S5与S4环缝对接好之后，选择稳定的温度时段进行环缝焊接合拢。

5.2 施工监控

5.2.1 钢箱梁监控

在S7钢箱梁前端中心以及两侧腹板共布置3个观测点，拖拉过程中必须始终控制这些观测点与钢横梁理论中心线的偏差在允许误差范围之内。

在拖拉过程中全程监控，利用设置在右幅2#墩S0#梁段顶面上的全站仪测量观测点的绝对坐标，绝对坐标包括各观测点的横向位移和竖向位移，拖拉轨迹中心线的主要控制目标是观测点的横向位移。阶段拖拉箱梁差2m将要就位时，开始不间断地观测和精确地纠偏，使箱梁首尾中线偏差控制在4mm范围内。最后就位时箱梁首尾中线偏差控制在10mm之内。

通过钢箱梁拖拉过程中对观测点精确全过程测量，对测量数据统计分析，综合考虑各点的偏移情况，确定各个观测点的纠偏值，使各个观测点在纠偏之后的误差满足要求。

5.2.2 滑道及支架检测

支架是拖拉钢箱梁的滑道基础，要求沉降特别是不均匀沉降应尽量小，支架的沉降尤其是不均匀沉降超出允许范围，将导致滑道的平整度无法保证。故在每个支墩均设置观测点，通过全站仪进行支墩的位移，位移包括纵向位移，横向位移和竖向位移。在拖拉过程中应对滑道进行测量精确控制，每隔10m设置1个观测点，要求其顶面标高的允许绝对偏差为±2mm，同墩两滑道的允许高差为±1mm，相邻墩同侧滑道允许高差为±1mm。

6 .结束语

钢箱梁安装采用顶推或拖拉方式是目前钢箱梁较为常见的一种工艺，这种安装工艺不受现场地形条件或施工环境所限制，青岛新机场高速连接线3标的钢箱梁转体桥采用拖拉工艺顺利将右幅小里程的3个梁段安装到位并满足设计要求，为后续节点工期提供了保证，此种施工工艺值得类似工程借鉴。