64m钢桁梁高速公路桥梁.docx

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64m钢桁梁高速公路桥梁

1-64.0米钢桁梁跨越高速公路桥梁

反向拖拉架梁施工技术

1.工程概况

*崇贤特大桥全桥2台、114墩，全长3700.69米，是宣杭铁路复线的重点控制工程。

其中第40#～41#墩跨间梁部为1-64米单线栓焊下承式钢桁梁，跨越杭州北绕城高速公路崇贤高架桥。

铁路桥与公路正交，相对公路对称布置，交叉点公路里程K102+535。

钢桁梁桥址图如下所示：

*1.1地形地貌：

崇贤特大桥位于杭州市拱墅区和余杭区境内，沿线基本为水稻田，地势平坦开阔，河网纵横交错，其中35#～40#墩位于沿山港河道中。

*1.2工程地质：

桥址范围内大多有软基分布，其中35#墩～46#墩之间（DK207+353.43～DK207+729.92）地质情况自地表向下依次为①淤泥质粘土，灰褐色，流塑，地基承载50kPa，厚约8.5米；②粘土，黄褐色，软～硬塑，地基承载力150kPa；③圆砾土，褐黄色，中密饱和，地基承载力为200kPa；④砂岩，黄褐色，全风化～强风化。

*1.3气候条件：

杭州气候温和，属北温带海洋性气候，年平均降雨量在1300～1400mm之间，7～10月份为台风期，多有大暴雨。

全年平均气温16.1℃，历年最高气温39.7℃，最低气温-9.6℃。

*1.4地震裂度：

六度。

*1.5设计情况：

钢桁梁位于直线段，线路纵坡为平坡，轨底高程14.44米。

原地面高程在2.22～2.37米之间，铁路与高速公路交叉点处高速公路路面高程6.95米，钢桁梁梁底高程12.614米。

2.施工方案比选

*该钢桁梁跨越杭州市绕城高速公路崇贤高架桥，高架桥为双向六车道。

交叉处桥梁全宽34.4m，分为左右两幅桥梁，桥梁中间中央分隔带宽度70cm，并有一道宽度30cm通信电缆槽。

根据现场地形、地貌，为不影响公路交通，确定在41#～43#墩之间搭设拼装膺架，待钢桁梁拼装完成后反向拖拉就位。

*2.1初步确定三种拖拉架梁方案

*2.2.1方案一：

在高速公路两侧采用军用墩器材搭设临时支墩，在钢桁梁前端加设12米导梁，后端增加配重，进行反向拖拉施工。

*2.1.2方案二：

利用高速公路中央分隔带的空隙，浇筑钢筋砼薄壁式桥墩，作为拖拉临时支墩，钢桁梁前端加设16米导梁，在纵梁下设置连续上滑道，拖拉支墩上设下滑道，进行反向拖拉施工，如下图：

2.2方案比选

*2.3上、下滑道形式的选择

*若在主桁下铺设连续下滑道，由于下弦杆不能承受支点反力，则只能在大节点位置安装随钢梁一起移动的滑船（上滑道）。

因此，临时支墩需要有足够的长度，保证前后端的滑船始终能够在支墩上滑动。

上述方案中，只有方案一可采用，并须加设导梁和进行后端配重。

*在纵梁下设置连续上滑道，同时在临时支墩上设置下滑道，以保证上滑道在支墩上顺利滑动。

相对于在主桁下设置连续下滑道，方案三中在纵梁下设置连续上滑道，拖拉过程中最大悬臂长度19米，同时钢梁始终在三个以上的支墩上滑动，钢桁梁受到的支点反力小，有利于保证主桁杆件稳定性。

*2.4最终确定的施工方案

*经过方案比选和论证，最终采用了方案三。

在高速公路两侧和中央分隔带位置设置三个拖拉临时支墩，保证最大拖拉跨度不大于19米。

沿线路前进方向，依次称为1#临时墩、2#临时墩和3#临时墩。

如下图所示：

*2.4.1临时支墩

*1#、3#、4#和5#临时墩采用C15混凝土扩大基础，支点反力较大的支墩设置部分木桩基础，墩身采用“六五”式军用墩搭设。

2#临时墩采用三层C20钢筋混凝土扩大基础，并设置木桩基础。

由于中央分隔带狭窄，同时有一道通信电缆槽，所以2#临时墩采用[30槽钢拼装墩身，间隔80cm焊接水平撑和斜撑，墩上放置2根Ι55工字钢作为盖梁。

*2.4.3钢梁拼装

*在膺架梁上用枕木搭设9组（18个）拼装支墩，高度为60cm，以保证一个人能在下面进行施工作业。

拼装支墩设在主桁节点下，间距8.0米。

钢桁梁拼装先将较小杆件预先拼在较大杆件上，再利用一台35吨履带吊车和一台16吨汽车吊车吊装拼装。

*2.4.4滑道

*上滑道设在钢桁梁纵梁下面，采用每侧纵梁倒扣两根并排P43钢轨。

下滑道设在各桥墩和临时墩上，采用P43钢轨弯制成型。

上下滑道间采用φ70mm钢辊轴滑动。

2#墩上的下滑道采用滚动轴承滑道。

*2.4.5拖拉

*拖拉架设前安装牵引设备，卷扬机放在42#墩两侧，3#临时墩上安装定滑轮，起到转向作用，动滑轮设在钢桁梁后端。

同时在43#墩安排一台卷扬机，若拖拉时出现故障，以便将钢桁梁及时拖回原位。

整个拖拉过程分为两个阶段进行，第一阶段是将钢桁梁拖拉到3#临时墩，在一切准备就绪后，进行第二阶段跨公路拖拉。

钢桁梁拖拉到位后用4台千斤顶进行落梁作业，并与桥梁支座连接好。

3.施工准备

*3.1施工场地平面布置

*在41#～43#墩右侧租用1600m2土地做钢桁梁杆件存放场地和预拼场，预拼场地采用碎石硬化，防止杆件被污染。

场地四周设排水沟，以利排水。

*3.2临时墩施工

*3.2.12#临时墩

*⑴设计步骤

*根据钢材性能初步拟定墩身和盖梁所用槽钢、工字钢型号及墩身结构形式，进行相应强度和稳定性验算。

然后拟定混凝土墩身尺寸并进行相关检算。

最后根据地基承载力情况，设计基础，并进行稳定性检算。

由于地表为淤泥质土，地基承载力较小，不能满足要求，所以设置了木桩基础。

*⑵在进行2#临时墩检算时，已经考虑到拖拉时水平推力的影响。

但为保证施工安全，防止出现意外情况，施工中采用了4根φ25光圆钢筋将2#临时墩和41#墩连接在一起，以承担水平推力。

*3.2.2其它临时墩

*⑴使用“六五”式军用墩器材搭设，采用2×5等截面形式，横向（垂直线路方向）5排，顺桥向2排。

军用墩支柱中心距离纵向横向均是2.0米，采用水平拉撑、立面斜拉撑和平面斜拉撑进行连接，上、下铺设工字钢垫梁。

*⑵基础形式根据拖拉过程中最大支点反力确定，采用一层80cm厚的C15混凝土扩大基础。

*⑶拖拉过程中钢桁梁会对1#、3#临时墩产生水平推力，并且3#临时墩上设置了一个转向滑轮，对临时墩产生水平拉力，大小同钢桁梁的牵引力。

为平衡水平推力或拉力，一是在混凝土基础内预埋连接筋，和军用墩垫梁连接牢固，二是采用军用墩立柱将临时墩和桥墩连接起来。

*3.3杆件进场、检查及存放

*3.3.1钢桁梁杆件用挂车运至工地。

*3.3.2杆件分种类及拼装顺序存放在枕木上，与地面保持10～25cm的距离。

*⑴弦杆一般堆三层，竖杆、斜杆堆三至四层，各层间的垫块在同一垂直线上；

*⑵节点板和小部件分类堆放整齐，便于选用；

*⑶带有整体节点的上、下弦杆，单独存放，不叠放在一起；

*⑷高强度螺栓等易锈部件，均分类存入库内；

*⑸每堆杆件间留有30cm的宽度，以便吊装人员操作和核对；

*⑹需预拼的构件，按预拼顺序堆放在预拼台座附近。

*3.3.3钢梁杆件进场后，按照设计文件和现行《铁路钢桥制造规范》（TB10212）验收。

*3.3.4杆件矫形

*杆件因装卸运输而产生局部变形或缺陷，经修复矫正后不影响质量的，一般在现场修复。

现场不能矫正的退厂处理。

杆件距焊缝较近部位的变形，一律不在工地上矫形。

*3.4技术准备

*拼装前对桥墩顶水平、中线、跨距进行复测，误差在允许范围内方可进行拼装。

做好临时墩、支架及其它施工结构放线定位测量工作。

4.主要施工工艺

*4.1施工工艺流程图

*4.2预拼工艺

*4.2.1杆件单元的预拼

*杆件预拼按预拼顺序将杆件预拼成单元，预拼单元质量不得超过吊车额定起重量。

预拼后经全面检查符合质量要求方可栓合。

*4.2.2杆件的预拼工艺

*⑴主桁弦杆节点预拼

*将大节点板预拼在弦杆上时，在打入少量冲钉后，节点板的悬空部分用枕木垛支托，以保证安全，防止产生错孔现象。

下弦节点板可成对地预拼在下弦节点上；上弦节点板为便于安装，将其中一块附在弦杆上，一块附在竖杆上。

预栓合的范围在不妨碍正式拼装的原则下争取多栓，但在大节点板与弦杆预栓合时，为使以后插入弦杆时略有余地，从弦杆末端算起，空出四排钉孔不预栓合，只装一部分螺栓。

弦杆预拼时对拱度图中的伸节点和缩节点要做调拱处理。

*⑵竖杆预拼：

三角桁架竖杆与上弦相联结的小节点，可预拼一块节点板，其他一块不预拼。

*⑶纵横梁预拼：

将左右两根纵梁用联结系拼成整体，组拼后的两片纵梁间距尺寸容许误差为±1mm，平面对角线的容许误差为±2mm。

*⑷主桁上下平纵联预拼：

上、下平纵联斜杆与中间的联结板应尽量拼成一个单元。

*⑸顶紧节点预拼：

为保持两杆件互相垂直的光滑平直，组拼时必须按工厂的编号对号入座，不得调换调边或翻身。

*4.2.3预拼质量要求

*⑴预拼部件与设计图相符，无错号或反向。

*⑵弦杆、节点板、拼接板预拼定位后，其空孔重合率应满足：

95%的孔能自由通过较设计孔径小0.5mm的试孔器；100%自由通过较设计孔径小0.75mm的试孔器。

*⑶支承节点磨光顶紧范围内接触面缝隙不大于0.2mm的密贴面积不小于75％。

*⑷扩孔或投孔的允许公差：

φ21、φ23、φ25的孔径公差为+0.5～-0.2mm。

*⑸预栓合的施拧质量和预拼杆件的油漆质量应符合规范要求。

*⑹由板厚小于32mm组成的板束，其板层密贴情况应满足0.3mm插片深入板层缝隙深度不大于20mm。

*4.3主梁拼装

*1、钢梁拼装采用分层分段拼装，其拼装顺序为：

*下弦→横梁→下平联→纵梁→竖杆→斜杆→横联→上弦→上平联

*4.3.2拼装工艺

*⑴捆吊：

栓捆前先校对由预拼场发来的杆件是否符合拼装顺序，同时检查接头处有无泥垢等杂物，连接板是否已经上好，有无妨碍安装的螺栓存在，以免返工。

捆吊时按照杆件上标示的重量和重心位置，使弦杆、纵横梁等尽可能保持水平，竖杆保持垂直，斜杆保持40°～50°的倾斜度。

拼装用脚手架事先挂于节点板或其附近，随杆件一同起吊。

*⑵对孔:

杆件起吊就位后，对孔时在钉孔基本重合的瞬间（相隔10mm以内），将小撬棍尖端插入孔内将孔拨正,然后缓缓起落吊钩使杆件转动对合其它孔眼。

弦杆先对近端孔眼,竖杆先对下端孔眼,斜杆宜先成较陡状态,待下端对合后再徐徐降低吊钩对合上端。

冲钉使用小锤轻轻敲入钉孔内，以免孔边变形。

*⑶穿钉孔：

对好孔眼后先在钉栓群四周打入四个定位冲钉，随便安装4～6个安装螺栓。

在确定板缝间未留有任何杂物后，即拧紧螺栓，同时安装其余钉孔的冲钉和螺栓。

冲钉和螺栓总数不小于接头钉栓总数的1/3，其余冲钉占2/3，螺栓占1/3，作均匀布置，孔眼较少的部位，钉栓总数不少于6个或全部上足。

*4.3.3施工量测及拱度控制

*⑴放线定位测量：

拼装前在膺架上测设出钢梁中线、下弦的外侧边线各横梁中线。

*⑵钢梁拼装测量：

施工中用J2经纬仪观测立柱的倾斜度，用水准仪检测主桁左右节点的相对高差，发现问题可调整平台上垫木进行纠正。

*⑶结合钢梁拼装方案和工艺，拱度分两次调整设置，底盘拼装时各节点按设计拱度适当加一定沉落量调整一次，当节点高强螺栓终拧前再调设一次后，立即进行高强螺栓的终拧。

*4.3.4高强螺栓施工

*⑴高强螺栓进场后，进行抽样检验，经清点和分类造册后存入库房中。

*⑵高强螺栓全部存放在工地库房中通风干燥处，防止锈蚀。

施工中指定负责高强螺栓的存放及发放，并严防对螺栓的损碰。

*⑶高强螺栓施工采用扭矩法施工，施工分初拧和终拧。

初拧扭矩一般不小于设计轴力的20％，施工中采用终拧扭矩的50%。

扭矩系数由试验得出。

扭矩按公式计算：

M=K·N·d，其中K为扭矩系数，由试验测定，N=220KN为设计轴力，d=22mm为螺栓的直径。

*⑷高强螺栓的施拧顺序为由节点板中心开始向四周进行。

大节点板应从板的中央顺杆件向外进行，施工中按工艺要求做好施工记录。

*⑸高强螺栓施拧完毕应规定进行油漆标示，以防漏拧。

初拧后在螺栓上涂上黄漆，终拧后的螺栓顶面及时涂上红漆。

*⑹做好扳手的标定校核工作，上班前及下班后，对施工扳手均要进行标定检查。

*⑺高强度螺栓施拧后的检查验收。

施工中设有两名专职检查员，当天拧好的螺栓在当天内检查完。

主桁节点及纵桁梁连接每一螺栓群的检查数量为总数量的5%，每个主桁节点不得少于5个。

采用螺母松扣、回扣法检查，超拧值或欠拧值不大于规定值的10%者为合格。

每个栓群或节点抽验的螺栓，合格率不得小于80%。

对欠拧者应补拧，对超拧者应更换。

终拧合格的螺栓群，做出标记，并在螺栓、螺母、垫圈外露部分立即涂上油漆。

*4.4拖拉施工

*4.4.1牵引力

*此段线路为平坡，牵引力按公式F=K*ø*Q计算：

*式中：

F——牵引力（kN）；

*K——阻力扩大系数，3；

*φ——滑道阻力系数取0.015

*则计算F=1984×0.015×3=89.3KN

*施工中采用2台50kN卷扬机进行拖拉，并用3—3滑轮组将其固定在3#临时墩上。

制动设施采用1台3t卷扬机，穿3—3滑轮组，拖拉时随钢梁前进不断放松，但又要保持一定的牵引力以防万一。

*4.5钢梁就位

*4.5.1顶落梁

*⑴千斤顶：

使用4台2000kN千斤顶，顶程为20cm，带有保险圈、升程限位孔，使用时油管采用并联方式。

千斤顶使用前经过了校核。

钢梁受顶位置为支座底面位置，顶梁时两片主桁保证均匀受力，避免产生扭矩。

*⑵分配梁：

利用旧轨截成800～1200mm长度，组焊成扣轨束刨消平整后使用，安装在千斤顶的活塞顶面及支座底面，将集中荷载分布到较大范围内。

*⑶支垛和垫块：

支垛是顶落梁时直接承托千斤顶和钢梁的承重设施，随钢桁梁一同起落。

支垛是用枕木和钢质垫块纵横交错叠成，并以较薄的垫块来调整高度。

对支承面和顶梁支垛的面层用水平尺测量找平后再安放千斤顶。

*⑷随时观测钢桁梁纵向和横向高低差，每起落5cm高度停止一下，量测两桁高差不大于3cm时，再进行下一次顶落。

*⑸顶落梁时均设有保险支垛。

保险支垛和千斤顶的保险箍随梁的起落及时加高或降低，并用铁板等调整到与梁底面最大间隙不超过2cm。

*⑹钢梁暂时停止顶落时，须支在保险支垛上，同时让周围的千斤顶稍微受力，其压力在2MPa左右。

*⑺几个千斤顶同时使用时，当发现一个或几个千斤顶未顶出时应立即停止油泵并旋紧保险箍。

*4.5.2墩面横移梁

*钢桁梁拖拉后进行墩面横移，精确调整钢桁梁的位置。

在横梁加劲肋下放置千斤顶，在千斤顶的底座下安放钢板和辊轴，然后以水平放置的30t千斤顶横向施力使钢梁横移就位。

*4.5.3钢梁定位及支座安装

*⑴钢梁定位

*将拖拉完毕并经过纵横移大致对好位置的钢桁梁，调平各个支点进行一次精确测量。

确定出固定支座的精确里程及位置。

钢桁梁固定支座后，按设计落梁在活动支座上。

*⑵支座安装

*①40#、41#桥墩完成后，对桥墩垫石顶高程、中线及孔跨距进行复测，结合座板垫层等修正支承垫石顶面高程，用水平尺仔细找平至符合规范要求。

*②固定支座与活动支座的上、下摆既要密贴接触，又要使上摆能自由地绕下摆转动；上摆槽形与下摆弧形部分顺桥方向的前后空隙要相等，允许误差为±1mm。

*4.6工地涂装

*钢梁的除锈、喷涂底漆和两遍面漆均在工厂内完成，工地拼装后仅进行一遍面漆涂装。

主要过程：

清理板间的锈污→刮嵌腻子→打磨→第三道面漆。

施工采用喷漆枪喷涂，喷涂前先将油漆搅均，用160目筛过滤，掺入稀释剂到适当粘度。

喷涂时喷枪与工作面垂直，喷嘴与杆件距离保持在20～25cm。

5.交通安全措施

*5.1搭设临时墩。

*5.1.1公路两侧的1#、3#临时墩采用“六五”式军用墩搭设，搭设时离开公路边缘（防撞墙）50cm。

在杆件吊装过程中，由人工用绳子牵拉杆件，使杆件不侵入公路。

*5.1.2中分带位置的2#临时墩采用[30槽钢就地焊接拼装，施工中在交警的组织下，封闭两侧超车道，做好交通安全防护工作。

*5.1.3临时墩钢构件上涂刷红白油漆，并悬挂警示灯作为警示标志。

*5.1.4临时墩施工期间在高架桥墙式护栏边缘放置锥形标，以增强安全警示。

*5.2拖拉

*5.2.1拖拉前做好拖拉实施方案、交通组织方案和应急预案，由交警部门和路政管理部门审批后实施。

*5.2.2拖拉前梁底悬挂两层安全网，钢梁拖过3#临时墩后，边拖拉边展开安全网，防止向公路上落物，保证拖拉过程中桥下车辆的安全。

安全网高度不小于5.5米。

*5.2.3拖拉前应向气象部门了解拖拉期间天气情况，拖拉时风力不于5级。

*5.2.4拖拉过程中，在主梁前端支点到达40#墩时，方可停止拖拉。

*5.3应急预案

*应急预案是为保证公路行车安全畅通，预防在施工地点处发生车辆抛锚或行车事故造成行车不便制定。

*5.3.1应急预案中所需的各种标牌均准备齐全，存放于钢梁拖拉现场。

*5.3.2拖拉中若公路上出现影响交通的故障，立即将拖拉出去的桁梁反拖回，并按交警部门审批的交通组织应急预案的措施组织交通。

*5.3.3若左幅高速公路发生故障，完全不能通车，通过崇贤高架桥西侧和黄鹤山隧道西侧的中分带开口将车辆绕行到公路右幅，在右幅公路上组织双向通行。

反之将车辆绕行到公路左幅。

*5.3.4若拖拉过程中卷扬机出现故障或其它意外情况，则由设在44#墩上的卷扬机将钢桁梁拖回原位后处理。

6.结束语

*钢桁梁桥跨越能力大，施工方便、速度快，在铁路建设中应用广泛。

国内跨越高速公路钢桁梁一般是在公路两侧硬路肩位置设置临时支墩，或加设前端导梁进行拖拉法施工。

本工程跨越杭州市北绕城高速公路崇贤高架桥，由于桥梁宽，且桥上不能搭设拖拉支墩，施工极为困难。

施工中确定了在高架桥两侧采用军用墩搭设临时支墩，同时利用公路桥梁中分带70cm的空隙，采用[30槽钢搭设临时支墩，在不加设前端导梁的情况下进行反向拖拉，解决了正向拖拉过程对行车干扰的问题。

更为重要的是，本方案是在地形、地质情况较为复杂的高速公路高架桥位置，充分利用中央分隔带狭小的空间，根据型钢强度高、重量轻、尺寸小、便于现场加工成型的特点，现场焊接临时钢支墩，解决了拖拉过程中悬臂长度大，拖拉过程不安全等问题。

采用型钢搭设施工支墩，具有便捷、灵活、承载力高的特点，能够适用于复杂、狭窄的作业空间，不仅在桥梁拖拉中能得到应用，在现浇梁或拼装梁的膺架施工中同样也会适用。

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