铁路64m双线简支箱梁综合施工技术(SX32/64型造桥机节段拼装)1 概述随着我国铁路建设水平的提高和运输能力的大增，新建铁路要求开通能力大、速度快，同时现今修建的铁路桥梁大多是一次建成双线，因单箱单室的宽桥面预应力混凝土梁具有稳定性好、横向刚度大、运行平稳、易于维护等特点而成为客运专线双线梁的首选。预制节段拼装施工技术主要优点如下：（1）可因地制宜设置梁场，梁场规模及布局可灵活选择，所以不受整孔梁运输设备和运输通道的限制。（2）梁体分段预制，施工质量好，风险小。上部结构几何线形容易控制。（3）施工速度快，工期短。上部结构可与下部结构同时施工。（4）施工机械化程度高，特别适合于长大桥梁快速施工。（5）节段养护时间长，加载龄期晚，成桥后梁体徐变上拱和预应力长期损失小。（6）造桥机在墩台顶面移动过孔，不受地面条件限制，尤其适用于跨越深沟峡谷的高桥及基础费用高、施工难度大的深水桥梁。（7）对桥址周围自然生态环境破坏下小，对桥下现有交通及周边环境影响小。在我国铁路建设过程中，自1993年建成的灵武铁路杨家滩黄河特大桥采用了节段拼装法修建了10孔48m单线预应力混凝土箱梁以来，到目前为止已建或在建桥梁达30多座，近400孔，单箱单线最大跨度为64m，单箱双线最大跨度为48m，而该大桥64m单箱双线预应力混凝土简支箱梁还是第一座，填补了国内空白。xx铁路通道xx当至xx段新建双线设计时速客运为200Km/h，货运为160Km/h。义南xx特大桥位于xx省xx县和xx县境内，跨越xx及既有西延铁路；孔跨布置为7-32m简支箱梁+11-64m简支箱梁+2-32m简支T梁，全桥长1038.50m，桥宽9.5m，最高墩高65m。其中0#至7#墩7孔为32m简支箱梁结构，7#至18#墩11孔为64m简支箱梁结构，全桥位于曲线半径R=3500m和R=5000m反向曲线上。其中64m简支箱梁梁长66.2m，计算跨度64m，梁高5m，梁宽9.5m，梁面设2双向横坡，按C60高性能混凝土设计。该梁为单箱单室断面，梁体采用分段分块预制、安装、现浇和张拉施工技术，纵向分15节段，现浇湿接缝宽60cm，如图1。图1 64m梁1/2结构分块图(单位：cm)节段梁块长度分别为3.1、3.8、4.0m三种，高5.08m，顶宽9.5m，箱宽5.5m，如图2。单块最重为梁端节段1#块，混凝土量为54.0m3，质量为l40.4t。一孔箱梁节段质量1794.78t，湿接缝总计94.8m3，箱梁混凝土总质量为2041.3t。图2 64m梁跨中断面(单位：cm)2 SX32/64节段拼装造桥机结构组成2.1 简介SX32/64节段拼装造桥机是为适应32-64m双线箱梁施工需要而研制的集制、运、架为一体的大型联合施工设备，该机具有适应能力强、结构简单、机械化程度高、操作方便、性能稳定等特点。它采用下行悬吊式桁架结构形式，改变了传统传统单线造桥机正向喂梁的模式，而是将预制梁段正常方向上旋转90，待预制梁段吊运至造桥机底部时再利用回转天车将梁段回转至正常位置，这样就完全对桥面的宽度限制大大减小，非常适应宽桥面、大荷载的双线节段拼装梁的施工。同时它即能架32m跨也能架 48m和64m跨双线箱梁。2.2 造桥机的主要技术性能额定承载力：2200 0 kN架设桥跨：单线32m64m；双线32m64m架设曲线桥半径： 1500 m容许工作纵坡：15回转天车的纵移速度：重载04 m/min；空载010 m/min横移速度：00.14 m/min回转天车起升速度：0.4 m/min主梁结构形式：双主桁桁架型外形尺寸：147212.9112.29 m整机质量：1300 t技术速度：815天/孔配套运梁设备：320型轮轨式运梁车（自行）运梁车速度：重载21.5m/min,空载43.0m/min2.3 SX32/64造桥机主要结构部分介绍桥机主结构为桁架式结构，全长147.2m，主结构分为：导梁、主梁、后尾梁、前支腿、中支腿、后支腿、后支点小车、梁段悬吊体系、回转天车、回转地车。导梁：导梁长度为67.2m，变截面桁架结构，双桁变单桁、桁高分三种，3m桁高、6m桁高、7.5m桁高。下设中支腿倒运轨道，以便中支腿自行过孔上墩。主梁：主梁为桁架结构，共分17个节间，13个4.8节间、3个1.6m节间、1个2.4m节间，以适应不同跨度的梁体架设。主梁分左右两幅，每幅为双桁片，两幅计算间距为5.8m，单幅双桁计算间距3m。采用平联、及立面联结系，将左右幅主梁联接为整体。中 支 腿后 支 腿悬吊系统回转天车前 支 腿后 尾 梁主 梁导 梁图3 SX32/64桥机三维模拟施工立面图幅间立面联接系天车走行轨道幅间平联桁间平联图4 SX32/64桥机三维模拟施工平面图后尾梁：结构形式与主梁相同，长度为11.2m。设有可拆卸立面联结系，当梁段由尾梁进入造桥机时，打开左右幅联结系，当造桥机准备完成整孔梁体架设时，闭合立面联结系。前支腿：前支腿与造桥机铰结，并设有顶升装置用于调节支腿高度。前支腿的功能为桥机上墩以及中支腿倒装支撑。中支腿：中支腿为桥机关键结构部分，所以采用箱型杆件并设横联及铰斜撑。中支腿底部用精轧螺纹钢与桥墩顶帽锚固。顶部设置滚轮箱，作为桥机前行的下滑道。在中支腿上部设有倒运轮组，当桥机达到过孔状态时，中支腿依靠倒运轮组可实现自行至前方墩柱。后支腿：后支腿为箱形结构，长13m、宽1.8m、高1.7m，为方便倒运设有拼接部分。顶部设有滚轮箱，作为桥机前行时下滑道。后支点小车（运梁车）：后支点小车采用轮轨式，高度为1.677m，轨距5.16m，承载能力3200kN，为确保起动平稳走行驱动部分采用变频驱动电机，重载运行速度为21.5m/min，空载运行速度为43.0m/min；当桥机前移过孔时该车作为后支点小车，当桥机进入梁段吊装环节时，该车经过简单改装成为运梁车。回转天车：回转天车是该机的关键结构部分，用于将运梁车上的预制梁段转移至造桥机设定位置上的配套设备，可以完成梁段的起升、移运、回转、横移等功能。该天车走行部分采用变频调速技术，走行平稳，速度为010m/min无极调速；起升部分采用2台慢速卷扬机，起升速度为0.4m/min。回转装置采用大小齿轮啮合传动，旋转过程中梁段最外缘线速度控制在3m/min以内，保证梁段回转平稳；梁段横移由2套250 kN液压缸提供动力，横向调整范围为300mm。回转地车：回转天车是该机的附属结构部分，用于解决梁段预制方向与梁段入机方向及梁厂布置与线路方向垂直的矛盾。可以方便、安全地完成梁段水平360自由旋转。造桥机达到悬挂梁段状态时，梁段首先吊装到运梁车上，运梁车运载梁段到达回转地车，地车带动运梁车及梁段回转90，运梁车启动运载梁段到达桥机喂梁吊装位置。梁段悬吊体系：梁段悬吊体系，是该机的配套组成部分。该体系由悬吊纵梁、扁担梁、吊具、液压泵站组成。可以完成梁段纵向、横向的控制和微调，使梁段精确就位。过孔装置过孔动力采用2台80 kN慢速卷扬机作为动力,利用已成混凝土梁作为锚固点,采用上滑道连续、下滑道分置的方式滚动过孔。2.4 结构分析造桥机总体结构空间分析，采用MIDAS2006大型空间分析程序，结构采用了三维梁单元组成的空间刚架模型；主体结构采用梁单元模拟。造桥机在使用过程中分两大工况进行计算:工作状态即浇注完成湿接缝混凝土工况和过孔状态即造桥机完成一孔梁的架设任务后过孔到下一孔位的工况，计算分析结果如下：跨中最大挠度fmax=86mm,f/l=1/7721/400工作状态位移图结构中最大应力max=205MPa1.05=1.05265=278 MPa工作状态应力图结构中最大应力max=89MPa1.05 =1.05265=278 MPa过孔状态应力图图5 各种工况位移及应力图3 造桥机施工及关键施工技术3.1造桥机施工工艺SX32/64节段拼装造桥机作为移动支架造桥机采用国际通用的下行悬挂式，其施工工艺流程如下图（见图6）。3.2 64m混凝土梁架设方案64m箱梁架设，前支点至中支点67.2m，中支点至后支点68.9m，后支点与已成孔支座纵向间距10cm。（见图7）梁段的吊装顺序为：15#段、14#段、13#段、12#段、8#段、11#段纵向偏位下放悬挂、9#段纵向偏位下放悬挂、10#段正位、11#正位、9#段正位。安装跨中横连上半部分；1#段、2#段、3#段、7#段、6#段纵向偏位下放悬挂、4#段纵向偏位下放悬挂、5#段正位悬挂、6#段正位、4#段正位。3.3 线形控制造桥机为桁架式弹性结构，在梁段摆放、湿接缝钢筋绑扎、模板安装、湿接缝浇筑等施工过程中，随着质量的变化，造桥机的挠度也在变化，从而影响到梁体的线形，如何控制线形是节段拼装的一个重点。在实际施工中，对造桥机的不同施工阶段进行观测，发现尽管和理论计算之间存在一定的误差，但这个差值趋于一个稳定的数值F，这主要是由于螺栓孔间隙产生的非弹性变形。反拱可按下式设置：F1i = FiF2i ，F1i：通过对梁段的调节（浇筑湿接缝前）使i截面处达到的线形挠度；Fi：张拉前，梁体i截面处的预留反拱值；F2i：增加湿接缝对造桥机形成的下挠。通过对施工的分析，梁段按45d的龄期上桥组拼，湿接缝强度按照3d达到设计强度进行张拉、二期恒载上桥时间按照60d，进行计算，按二次抛物线设置反拱。3.4 梁段的精确就位精确就位是指梁段纵向、横向和竖向三个方向的调位。由于每一个梁段均悬吊在四根精轧螺纹钢上，并且每个支撑点都有三个自由度，这三个自由度相互制约，调整其中一个必将影响其余两个，所以梁段调位是一个反复调整、逐渐趋近的过程。在施工中按先纵向调整横向调整竖向调整纵向调整横向调整竖向调整的次序反复循环调整，直至达到设计要求。就位调整通过回转天车及穿心式千斤顶来实现，以线路的中心线为基准，即线路中心线和梁体中心线重合；纵向两端的梁段预埋螺栓对正支座预留孔，考虑预应力张拉后及后期徐变引起梁跨收缩，梁段在摆放时，活动支座端梁长纵向比设计梁长多放出30mm作为收缩预留量。通过湿接缝调整，湿接缝长度根据其距固定支座的距离内插调整，端部梁段拼装时安装支座。拼装造桥机造桥机过孔就位梁段装车运输梁段吊入造桥机安装支座、梁段调整穿钢绞线、连波纹管、绑扎湿接缝钢筋立湿接缝模板浇注湿接缝混凝拆模、养生预应力钢筋张拉、调梁压浆、封端过孔准备工作检测梁体线形拆除造桥机图6 SX32/64造桥机基本施工工艺图7 64m跨施工方案立面图3.5 张拉调梁梁段按设计顺序摆放到造桥机上，随着梁段的增加，造桥机的挠度也增大。当浇筑完湿接逢后，梁体和造桥机的挠度达到最大。在预应力的施工过程中梁体承受着预应力索提供的压应力和弯矩，随着预应力弯矩的建立，混凝土对支架产生的下挠度逐渐减小，由于支架的弹性作用，使支架反弹，这样的反作用力使梁体承受一个弯矩，让梁的上翼缘产生拉应力，且随着梁体的逐渐上拱，拉应力的效果越明显。对混凝土梁来说，开始是由一个均布的荷载支撑着混凝土梁，随着张拉梁