1 前言
鐵道部隧道工程局一處承擔(dān)施工的南昆鐵路橫口3#大橋全長(zhǎng)369.45 m，其中6#跨、7#跨為2×64 m連續(xù)鋼桁梁、5#墩、6#墩、7#墩身高分別為57 m、61 m、38 m；八渡4#大橋全長(zhǎng)355.33 m，其中5#跨、6#跨為2×64 m連續(xù)鋼桁梁，4#墩、5#墩、6#墩身高分別為61 m、74 m、40 m。
兩座大橋由于溝谷深切、橋墩身高，原設(shè)計(jì)采用單向全懸臂拼裝，該方案鐵道部有成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，懸拼時(shí)結(jié)構(gòu)安全容易保證，但需拼裝及拆除64 m平衡梁，增加了一倍工作量，工期延長(zhǎng)，且高強(qiáng)度螺栓經(jīng)過一次使用后，表面狀況發(fā)生變化，扭短系數(shù)離散值增大，第二次使用施擰質(zhì)量難以控制。
經(jīng)過反復(fù)研究比選，決定借鑒預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁懸臂灌筑的方法采用自中間墩頂向兩側(cè)雙向?qū)ΨQ全懸臂拼裝方案，與原設(shè)計(jì)方案相比，實(shí)際采用方案投入設(shè)備少，施工周期短拼裝工作量減少，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。
2 工法特點(diǎn)及適用范圍
(1)相鄰墩臺(tái)不受懸拼影響，均可正常施工；(2)不需架設(shè)32 m軍用梁及滿布膺架；
(3)依靠鋼梁自重平衡，不需加壓重，主桁拼裝工作量減少一半，增加一個(gè)作業(yè)面；
(4)原設(shè)計(jì)20 t高架索道改為3×3.5 t高架索道，減小了索道造價(jià)，并充分利用索道運(yùn)輸能力，取消了軌道運(yùn)梁設(shè)備及拼裝吊機(jī)；
(5)本工法適用于高山深谷中連續(xù)鋼桁梁架設(shè)。
3 工藝原理
該方案雙向?qū)ΨQ懸拼， 依靠鋼梁自重平衡， 施工過程中保證結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵是墩、 梁間臨時(shí)固結(jié)措施， 經(jīng)過比選， 選用焊接工字型鋼板梁作為施工托梁， 與三角形墩旁托架相比， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、拆除方便。 施工托梁在鋼梁拼裝過程中使中間墩與鋼桁梁形成T型剛構(gòu)， 傳遞鋼桁梁恒載、 施工荷載、 不平衡力矩等， 中間兩個(gè)節(jié)間的拼裝平臺(tái)。
施工托梁的高度根據(jù)受力情況及鋼梁懸臂端撓度、支座高度、千斤頂工作高度等多方面綜合計(jì)算確定。因?qū)嶋H施工過程中不可能保持絕對(duì)平衡，施工托梁應(yīng)能承受不平衡力矩。
4 施工工藝
4.1 施工托梁
(1)考慮到施工托梁加工、運(yùn)輸方便及高架索道起重能力限制，每片托梁分為三段制造，在中間墩頂現(xiàn)場(chǎng)拼裝。
(2)施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工托梁的觀測(cè)，可用水準(zhǔn)儀觀測(cè)托梁撓度值，推計(jì)托梁內(nèi)力；有條件的話也可用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀觀測(cè)托梁應(yīng)變情況。施工過程中還有必要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)施工托梁的焊縫、栓接等部位，確保結(jié)構(gòu)安全。
4.2 施工準(zhǔn)備
高架索道是桿件吊裝的關(guān)鍵設(shè)備，人員亦需通過索道上橋，施工前應(yīng)對(duì)高架索道進(jìn)行加載試驗(yàn)，確保索道安全；
鋼梁桿件進(jìn)行清點(diǎn)，按拼裝順序堆碼整齊；
預(yù)拼場(chǎng)地進(jìn)行清理，砌筑預(yù)拼臺(tái)座；
中間墩頂設(shè)工字型施工托梁，調(diào)整中線標(biāo)高。
4.3 桿件預(yù)拼
為加快架設(shè)進(jìn)度，減少高空作業(yè)量，根據(jù)鋼梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工方案特點(diǎn)、高架索道起吊能力等因素，對(duì)鋼梁桿件在橋下預(yù)拼，主要方法如下：
(1)下弦桿懸臂前方的節(jié)點(diǎn)板、拼裝板、填板、下平縱聯(lián)節(jié)點(diǎn)板與下弦桿預(yù)拼裝，為方便下個(gè)節(jié)間下弦桿安裝入檔，保留適量沖釘，所有高強(qiáng)度螺栓均未擰緊。
(2)斜桿單獨(dú)安裝。
(3)上、下游豎桿與鐵路橫梁及橫向聯(lián)結(jié)器預(yù)拼成整體吊裝，為方便上弦桿安裝入檔，按規(guī)定保留適量沖釘，高強(qiáng)度螺栓不擰緊。
(4)上弦桿單獨(dú)擰緊，為方便下節(jié)間上弦桿安裝入檔，上弦桿懸臂端上部拼裝板暫不安裝。
(5)平縱聯(lián)交叉桿在橋下預(yù)拼為整體吊裝。
(6)縱梁安裝時(shí)由于橋上施工場(chǎng)地較好，不在橋下預(yù)拼。
桿件預(yù)拼前檢查桿件編號(hào)、尺寸、保護(hù)涂裝情況，對(duì)少量銹蝕脫落的噴鋁面按要求補(bǔ)噴。
每組桿件預(yù)拼后，均由檢驗(yàn)員全面檢查拼裝件的各部分尺寸、編號(hào)、數(shù)量、位置、方向等是否符合設(shè)計(jì)要求，確認(rèn)無誤后，填寫預(yù)拼桿件檢查表，并在桿件上標(biāo)識(shí)橋上安裝位置及“合格”字樣。
4.4 懸臂拼裝
(1)鋼梁有代表性的節(jié)間為E6、E4，拼裝時(shí)應(yīng)盡快使主桁形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，兩側(cè)桿件必須對(duì)稱拼裝，保持兩側(cè)平衡，減小不平衡力矩，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，盡快安裝好縱橫向聯(lián)結(jié)系，保證鋼梁結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性；先裝的桿件不妨礙后裝桿件的安裝。
(2)架梁用沖釘，材質(zhì)為35號(hào)碳素鋼，直徑?φ22.7(-0.05～+0)，HRC～40。
(3)主桁桿件拼裝時(shí)，按孔眼總數(shù)的50%均勻分布打入沖釘和上足30%的高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊后方可松鉤，其他桿件上足30%沖釘、30%高強(qiáng)度螺栓后松鉤，松鉤后立即補(bǔ)足剩余孔的高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊，然后將這部分高強(qiáng)度螺栓按施擰工藝逐一循序初擰和終擰。
(4)第二步將沖釘換成高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊，一次卸下的沖釘數(shù)量，最多不超過沖釘總數(shù)的20%；將全部沖釘換成高強(qiáng)螺栓后，按工藝進(jìn)行初擰和終擰。
(5)鋼梁拼成立體系統(tǒng)，經(jīng)檢查桿件編號(hào)和數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求，板束密貼情況滿足規(guī)定即可進(jìn)行栓合。主桁節(jié)點(diǎn)栓合方向，應(yīng)由節(jié)點(diǎn)中心向外呈輻射狀擴(kuò)展栓合。
(6)為保證鋼梁安全和設(shè)計(jì)預(yù)拱度，主桁節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)度螺栓終擰應(yīng)不落后于懸拼端兩個(gè)節(jié)間。
(7)安裝過程中，對(duì)施工臨時(shí)荷載及其位置必須嚴(yán)格控制，不得任意搬運(yùn)多余施工用具和施工材料進(jìn)入懸臂端；當(dāng)懸臂安裝接近相鄰墩時(shí)，對(duì)鋼梁上所有臨時(shí)荷載進(jìn)行一次全面檢查，以保證施工安全，為盡量減小鋼梁自重，鐵路縱梁、檢查設(shè)備等暫不安裝，待鋼梁上到兩相鄰墩后再安裝。
(8)桿件對(duì)孔時(shí)，應(yīng)用數(shù)個(gè)沖釘均勻地插入孔中，再用小錘輪番輕擊沖釘，使桿件孔眼重合，嚴(yán)禁用大錘猛擊沖釘強(qiáng)行過孔。
(9)懸拼過程中，對(duì)鋼梁的平面和立面位置應(yīng)隨時(shí)測(cè)量并做好記錄，以便指導(dǎo)施工。
(10)高強(qiáng)度螺栓應(yīng)按規(guī)定、規(guī)格、方向安裝，不得以長(zhǎng)代短或以短代長(zhǎng)，同一節(jié)點(diǎn)同一規(guī)格不宜使用兩種或兩種以上批號(hào)的高強(qiáng)度螺栓，造成多種施擰扭矩上橋，不便管理。
(11)安裝過程中，制動(dòng)聯(lián)結(jié)器不能成為完整的體系，使其不能受力。
(12)為避免平縱聯(lián)因主桁變形產(chǎn)生拼裝應(yīng)力，在拼裝過程中，僅對(duì)上下平縱聯(lián)兩端的高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行初擰，以保證拼裝過程中鋼梁的剛度和空間穩(wěn)定性，鋼梁拼裝完畢并調(diào)整位置后，再把上下平縱聯(lián)兩端高強(qiáng)度螺栓放松重新施擰。
(13)懸拼至相鄰墩后，支點(diǎn)附近各大節(jié)點(diǎn)和其相關(guān)的聯(lián)結(jié)系，應(yīng)在起頂前栓合完成。
(14)因懸臂拼裝時(shí)下弦桿將產(chǎn)生下?lián)希瑫?huì)造成斜桿及上弦桿安裝困難，可在斜桿及上弦桿一端安裝就位后，用一5 t倒鏈牽引其另一端就位。
5 質(zhì)量控制
5.1 桿件存放及預(yù)拼
(1)桿件堆放場(chǎng)地，應(yīng)平整穩(wěn)固，并有良好的排水系統(tǒng)，以防止地基沉降不均引起桿件歪斜傾倒。
(2)桿件支點(diǎn)應(yīng)設(shè)在自重作用下桿件不致產(chǎn)生永久變形處。同類桿件多層堆放不宜過高，各層間墊木應(yīng)在同一垂直線上。主桁弦、斜、立桿疊放不得超過五層。
(3)防止雨水在桿件表面積存。
(4)桿件應(yīng)在存放場(chǎng)或預(yù)拼場(chǎng)預(yù)先涂裝面漆至少一遍，如因條件限制，可在架設(shè)后涂裝第二道面漆，但第三道面漆必須在回梁完成后涂刷。
(5)鋼梁桿件進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)對(duì)照設(shè)計(jì)文件清查數(shù)量和編號(hào)，并按設(shè)計(jì)文件、《鐵路鋼橋制造規(guī)則》，對(duì)制造廠提供的技術(shù)資料和實(shí)物桿件進(jìn)行檢查或抽查。質(zhì)量檢查主要內(nèi)容如下：
①鋼梁試拼記錄；
②焊縫檢查記錄(包括桿件冷熱矯后，無裂縫的試驗(yàn)資料)；
③主桁弦、斜、立桿及縱、橫梁外形尺寸公差，重點(diǎn)檢查弦桿端頭(節(jié)點(diǎn)板和拼接板的覆蓋范圍)的寬度，以滿足節(jié)點(diǎn)摩擦力；
④桿件邊緣孔邊飛刺是否鏟除干凈；
⑤磨光頂緊部件公差；
⑥節(jié)點(diǎn)連接處板面出廠時(shí)的摩擦系數(shù)試驗(yàn)資料；
⑦由于運(yùn)輸和裝卸不當(dāng)造成的桿件損傷變形；
⑧桿件缺陷在工廠漏檢者；
⑨搬運(yùn)過程造成的桿件油漆或噴鋁面的缺陷。
(6)在拼裝前，應(yīng)用廠方附送的與鋼梁摩擦面同工藝處理的試驗(yàn)板進(jìn)行摩擦系數(shù)驗(yàn)證。
(7)每根桿件預(yù)拼后，均應(yīng)經(jīng)值班技術(shù)人員檢查簽認(rèn)，并填寫預(yù)拼桿件登記卡片，然后由質(zhì)量檢查人員檢查驗(yàn)收，對(duì)檢查合格的預(yù)拼桿件，值班技術(shù)人員和檢查人員共同簽字，并在桿件上作出“檢查合格”的標(biāo)記。
5.2 鋼梁拼裝
(1)主桁桿件拼裝時(shí)，按孔眼總數(shù)的50%均勻分布打入沖釘和上足孔眼總數(shù)35%的高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊后方能松鉤；其他桿件上足孔眼總數(shù)30%的沖釘、孔眼總數(shù)30%的高強(qiáng)度螺栓后松鉤。松鉤后立即補(bǔ)足剩余孔的高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊。然后將這部分高強(qiáng)度螺栓按施擰工藝逐一循序初擰和終擰，終擰后的高強(qiáng)度螺栓檢查合格后，用黃油漆作標(biāo)記。第二步將沖釘換成高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊。一次卸下的沖釘數(shù)量，最多不超過沖釘總數(shù)的20%。將全部沖釘換成高強(qiáng)度螺栓后，按工藝進(jìn)行初擰和終擰，終擰后的高強(qiáng)度螺栓檢查合格后，同樣用黃油漆作標(biāo)記。妨礙栓合的交叉型平縱聯(lián)桿件，可暫撥離，栓合完畢后復(fù)位，但兩交叉聯(lián)結(jié)桿件不得同時(shí)撥移，必須保持支撐的作用。
(2)桿件對(duì)孔時(shí)，應(yīng)用數(shù)個(gè)沖釘均勻地插入孔中，再用小錘輪番輕擊沖釘，便桿件孔眼重合。嚴(yán)禁用大錘猛擊沖釘強(qiáng)行過孔。
(3)高強(qiáng)度螺栓使用不得以短代長(zhǎng)或長(zhǎng)代短，同一點(diǎn)節(jié)不宜使用兩種或兩種以上批號(hào)的高強(qiáng)度螺栓，造成多種施擰扭矩上橋，不便管理。一個(gè)點(diǎn)最好不超過兩把扳手，扳手標(biāo)定扭矩要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
(4)為保證鋼梁安全和設(shè)計(jì)預(yù)拱度實(shí)現(xiàn)，主桁節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)度螺栓終擰應(yīng)不落后于懸臂端兩個(gè)節(jié)間。
5.3 高強(qiáng)度螺栓
(1)鋼梁桿件保管、運(yùn)輸、包裝方面應(yīng)采取一些措施，防止噴鋁面擦傷、污染、脫皮及疊合面局部變黑等。擦傷部分補(bǔ)噴鋁，污染的表面用汽油或丙酮清洗。栓接板面應(yīng)平整，無焊接飛濺物，無油污，孔邊板邊無毛刺飛邊，嚴(yán)禁在栓接板面上作任何標(biāo)記。凡表面狀況有變化的高強(qiáng)度螺栓，使用前需重新扭矩系數(shù)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)所得扭矩系數(shù)重新確定施擰扭矩。
(2)高強(qiáng)度螺栓的施工分為初擰和終擰，高強(qiáng)度螺栓的初擰和終擰應(yīng)在同一工作日內(nèi)完成。初擰完畢的高強(qiáng)度螺栓逐個(gè)用敲擊法檢查，檢查合格后，用白色油漆在螺栓、螺母、墊圈及構(gòu)件上劃一直線標(biāo)記，便于檢查終擰時(shí)有無漏擰以及墊圈或螺栓是否轉(zhuǎn)動(dòng)。
(3)終擰采用扭矩法，使用900 Nm定扭矩電動(dòng)扳手。使用前定扭矩扳手必須標(biāo)定，其扭矩誤差不得大于使用扭矩值的±5%。每班操作前及操作后必須對(duì)施工扳手進(jìn)行扭矩校正，校正結(jié)果填入記錄表中，并由校正人簽認(rèn)。在操作后進(jìn)行扭矩校正時(shí)，如發(fā)現(xiàn)其誤差超過允許范圍，則應(yīng)對(duì)該工班用該扳手終擰的高強(qiáng)度螺栓全部用檢查扳手進(jìn)行檢查、處理。
(4)電動(dòng)扳手應(yīng)與控制箱配套使用，不得混雜，并應(yīng)獨(dú)立供電及配置穩(wěn)壓電源，使其與大型機(jī)具電源分開，避免起動(dòng)時(shí)電壓波動(dòng)影響電動(dòng)扳手輸出扭矩的準(zhǔn)確性
(5)終擰完成后，應(yīng)用紅色油漆在螺母上作出標(biāo)記。
(6)電動(dòng)板手采用軸力計(jì)，風(fēng)動(dòng)扳手采用表盤扳手，人力扳手采用掛重法標(biāo)定。鋼梁用的各種扳手，每天要有專人檢查校正，建立履歷薄，并登記。
(7)高強(qiáng)度螺栓的終擰扭矩檢查應(yīng)在終擰4小時(shí)以后、24小時(shí)之內(nèi)完成。終擰檢查，先觀察全部終擰后的高強(qiáng)度螺栓，檢查初擰后用白色油漆標(biāo)記的螺栓與螺母相對(duì)位置是否發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以檢查終擰有否漏擰，之后用表盤扳手進(jìn)行緊扣檢查。檢查合格者在螺栓末端點(diǎn)以黃色油漆標(biāo)記。
6 安全措施
所有拼裝架設(shè)作業(yè)均應(yīng)遵照《鐵路橋涵施工安全規(guī)則》(TBJ403-87)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，重點(diǎn)做好以下安全防范：
(1)電氣設(shè)備的絕緣防范；
(2)起重吊裝作業(yè)的安全防范；
(3)高空作業(yè)的安全防范。
7 效益分析
該工法由于減少了大量設(shè)備的投入，并且主桁拼裝工作量減少一半，每聯(lián)鋼梁主桁拼裝架設(shè)時(shí)費(fèi)用減少一半以上；每聯(lián)鋼梁拼裝架設(shè)時(shí)增加了一個(gè)作業(yè)面，主桁拼裝工期僅為原方案的1/4，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。
高強(qiáng)度螺栓沒有二次倒用，可確保施擰質(zhì)量。
8 工程實(shí)例
鐵道部隧道工程局一處承擔(dān)施工的南昆鐵路橫口3#大橋、八渡4#大橋溝谷深切、橋墩身高，主跨均為2×64 m上承式連續(xù)鋼桁梁，施工采用本工法，節(jié)約了大量人力、物力，優(yōu)質(zhì)、高效地完成了鋼梁拼裝任務(wù)。橫口3#大橋主桁拼裝僅用了27天，八渡4#大橋主桁拼裝僅用了30天。鋼梁預(yù)拱度完全符合設(shè)計(jì)要求，施工過程中沒有發(fā)生任何事故。
