郑焦城际铁路黄河大桥钢桁梁架设施工方案研究

马永强

【摘 要】新建郑州黄河大桥为郑焦客运专线铁路暨改建京广铁路跨越黄河的公用桥梁，为四线铁路特大型桥梁。主桥上部结构为11联（2x100m）下承式连续钢桁梁，两孔一联，共11联，总长2200m。结合钢梁结构形式、桥位环境、成本投入及工期等因素确定主桥钢梁架设方案为顸推与悬拼施工相结合，即黄河南岸7联采用顶推施工，北岸4联采用悬拼施工。

【期刊名称】《铁道勘察》

【年(卷),期】2012(038)004

【总页数】4页(P74-77)

【关键词】郑焦城际铁路黄河大桥;连续钢桁梁;顶推;悬拼

【作 者】马永强

【作者单位】中铁大桥局集团第一工程有限公司,河南郑州450053

【正文语种】中 文

【中图分类】U445.46

1 工程概况

新建郑州黄河大桥为郑焦客运专线铁路暨改建京广铁路跨越黄河的公用桥梁，为四线铁路特大型桥梁。大桥位于黄河大景观区东北侧，黄河下游河道的最上端，距既有京广铁路郑州黄河大桥下游110～190 m处，线路走向与既有京广线夹角约2°。本河段黄河主槽宽度约为2 000 m，主桥长2 200 m。主桥采用大跨度钢桥，滩地引桥以预应力混凝土简支箱梁为主。主桥采用四线合建形式，引桥部分郑焦线与京广线分行。

黄河主桥桥墩墩号范围为67号～号墩，上部结构为11联(2×100 m)下承式连续钢桁梁，两孔一联，共11联，总长2 200 m(如图1)，为郑焦新线、京广改线共建段。钢梁架设到位后各联之间(仅下弦杆)通过纵向防落梁措施连接为一体。横桥向在支座位置设防落梁挡块。一联钢梁总重约6 668.4 t(不含高强螺栓)。(第一、十一联重约6 360.6 t)。一联高强螺栓约23万套。

如图2所示，刚桁梁每联梁长199.8 m，跨度99.1 m+99.1 m。钢梁主桁采用三角形变高度桁式，边支点处桁高14 m，中支点处桁高25 m。边桁与中桁的中心间距12.5 m，纵向节间长度布置为(11.6+14×12.5+11.6)m。桥面从左至右布置为郑焦双线，京广双线铁路，线间距4.6 m+8.2 m+4.4 m。

下部结构67号～78号墩位于河槽中，其余79号～号墩位于滩地。中墩承台尺寸19.1×29.7×4.5，边墩承台尺寸13.8×29.7×4。墩身为圆端形，墩身尺寸由4.2

m×27.6 m，通过6 m过渡段过渡到6 m×30 m。墩高13～15 m。

图1 主桥桥式布置(单位:cm)

图2 一联钢桁梁(单位:m)

图3 钢桁梁断面(单位:cm)

2 钢桁梁架设方案

2.1 方案讨论

钢梁架设方案一般采用顶推及悬拼施工。郑州黄河公铁两用桥为钢桁梁，采用多点同步顶推施工;正在施工的桃花峪黄河大桥为钢箱梁，采用多点同步顶推施工;中南部通道黄河桥为钢桁梁，采用悬拼施工。郑焦黄河特大桥位于主河槽中，钢梁杆件无法通过水上运输到桥位进行拼装，若通过栈桥运输到桥位，则需投入设施太多，增加成本太大，且对黄河防洪度汛干扰很大。位于滩地部分钢梁可通过陆地运输到桥位进行拼装。根据桥位处场地布置、桥跨布置、运输条件的及设施投入等综合考虑，确定钢梁架设方案为位于主河槽(南岸)部分钢梁采用顶推施工，位于滩地(北岸)部分钢梁采用悬拼施工。

方案一:北岸滩地87号～号墩钢桁梁共1联采用悬拼施工，剩余67号～87号墩钢桁梁共10联采用分别从南北两岸同时向跨中顶推合龙，采用多点同步顶推。

方案二:北岸滩地79号～号墩钢桁梁共5联采用采用悬拼施工，剩余67号～79

号墩钢桁梁共6联采用从南岸向北岸顶推，采用单点同步顶推。

方案三:北岸滩地81号～号墩钢桁梁共4联采用采用悬拼施工，剩余67号～81号墩钢桁梁共7联采用从南岸向北岸顶推，采用单点同步顶推。

2.2 方案对比

钢桁梁架设方案比选见表1。

通过以上分析可知，方案三最优。通过双悬臂拼装与顶推相结合的施工工艺，合理划分施工区段，可有效避免北岸冲刷区对钢梁架设的影响。

3 钢桁梁架设方案

第一到第七联采用顶推施工，剩余四联采用悬臂拼装施工，顶推施工采用单联单点连续(一次顶推12.5 m，一个钢梁节间)顶推，各联自成体系。由于钢梁自身刚度大，因此钢梁前端不设导梁，两主墩之间不设临时墩。

如图4所示，在南岸67号～69号墩设置钢梁拼装支架和2台65 t门吊(45 m高，跨度45 m，20 t小钩)。钢梁通过既有栈桥运输至拼装支架位置，利用两台65 t龙门吊机从68号墩分别向两侧同时对称拼装第七联钢梁，拼装完毕后，起顶拆除垫块落梁至滑块上。利用设置在钢梁尾端的2台350 t千斤顶拖拉钢梁向81号墩行进，顶推滑道系统设置在各主墩墩顶。在拼装支架空出位置继续拼装第六联钢梁，如此循环，完成钢梁顶推架设。

表1 钢桁梁架设方案比选

____________________________________________________________________________________________________________________________________________方案一__方案二__方案三方案简介(1)87号～号墩悬拼施工(2)87号～77号墩顶推施工(3)67号～77号墩顶推施工(1)号～79号墩悬拼施工(2)67号～79号墩顶推施工(1)号～81号墩悬拼施工(2)67号～81号墩顶推施工顶推方式 多点同步连续顶推 单点连续顶推 单点连续顶推主要大临设施悬拼托架1套，顶推拼装平台2套，顶推滑道梁系统19套，新增运输栈桥10 m×240 m悬拼托架5套，顶推拼装平台1套，顶推滑道梁系统11套，新增运输栈桥10 m×240 m悬拼托架4套，顶推拼装平台1套，顶推滑道梁系统13套，新增运输栈桥3 m×240 m优点 施工速度很快，四桥旧料可重复利用施工速度较快，顶推重量小，顶推同步控制及偏位调整难度小。可减少滑道系统，四桥旧料可重复利用施工速度较快，顶推重量小，顶推同步控制及偏位调整难度小。解决因79号墩冲刷影响悬拼的问题，四桥旧料可重复利用缺点大临增多，成本加大;多点同步控制难度大，顶推重量大，到位后精调难度大，偏位控制___________难度大79号墩由于冲刷可能影响悬拼门吊走道安全，悬拼门吊走道安全风险及投入加大 滑道梁系统投入稍多，顶推距离增大

图4 钢桁梁断面(单位:mm)

顶推时，采取一联一顶推。边桁主动顶推、中桁在边桁带动下被动顶推。每顶推一个节间长度(一般为12.5 m)，向后倒换滑块一次。

4 钢桁梁顶推施工大临设施

4.1 拼装支架及65 t门吊布置

钢梁拼装平台设置在67号～69号墩之间，基础采用钢管打入桩结构。钢管桩顶设置桩顶分配梁，分配梁顶设置垫块支撑钢梁，设置千斤顶调整钢梁拼装线形。

65 t门吊为跨墩门吊，门吊走道为双轨，设置在拼装支架上下游。为满足钢梁最重节段吊装，门吊设计最大起吊能力为65 t(含吊具)。由于60%钢梁杆件均在20 t以下，为提高效率，特另外配置20 t电动葫芦配合吊装作业。为适应钢梁最高位置吊装，门吊设计净高为45 m。

4.2 滑道系统

墩旁滑道梁系统包含墩旁立柱、墩顶滑道梁、滑块及钢梁拖拉锚座等四大部分。

钢梁传到立柱顶竖向反力很大，最大约为2 650 t，为提高立柱受压承载力，墩旁立柱设计为钢管混凝土柱。以墩中心为对称中线，沿桥梁横向分别与主桁对应位置布置，即边桁2根，中桁1根。柱顶纵向间距13.8 m(柱顶与钢梁节点或起顶加劲位置对应)，横向间距12.5 m。中桁为φ1.5 m，边桁为φ1.4 m，壁厚δ=14 mm，内填充C50混凝土，立柱间设置钢管连接系。

墩顶滑道梁沿桥梁纵向布置，与钢梁三片主桁对应共设置三道。每道滑道梁分为三段，墩顶一段，墩与立柱之间各为一段，各段之间通过螺栓连接为整体，各段滑道梁均为钢结构。滑道梁通过埋设在柱顶及墩顶预埋件焊接固定，在顶推过程中产生的水平力(摩擦力)通过滑道梁传到墩顶预埋件上，最后传给墩身。

边墩承台尺寸较小，为减小立柱施工难度和减小立柱沉降，设计为倾斜立柱。立柱柱底支撑在承台上，柱顶向远离墩身方向倾斜。由于立柱倾斜，在钢梁自重作用下，将产生一定的水平力(最大约为260 t，不含摩擦力)。此水平力处理措施为:通过设置在墩身两侧滑道梁上的对拉螺纹钢筋，将滑道梁与墩顶垫石连接为整体，将该水平力通过墩顶垫石传至墩身。

拖拉锚座设置在边桁滑道梁外侧。

滑块为铸钢块，设置在钢梁下弦杆与滑道梁之间，滑动面为MGE板与不锈钢板之间接触面。不锈钢板固定在滑道梁上，MGE板固定在滑块上，滑块布置在钢桁梁节点位置，保证钢梁节点受力。滑块一次滑移12.5 m(钢梁一个节间)。

4.3 顶推及起顶系统

钢梁顶推采用单点连续顶推，各联自成体系。一联钢梁自重和施工荷载约6 850 t，静摩擦力按8%设计计算约548 t，动摩擦力按5%设计计算约342.5 t。顶推动力采用2台350 t连续千斤顶，千斤顶操作平台设置在钢桁梁尾端，尾端同时设置有两台卷索盘用于收纳顶推用的牵引钢绞线，牵引钢绞线前端锚固在锚座上。

钢梁顶推过程中一般采用两点起顶倒换滑块或安装支座。各点共设置12台竖向千斤顶，其中中桁4台1 000 t顶，两边桁各设4台800 t千斤顶，千斤顶设置在顶推方向滑道梁尾端。

4.4 限位及导向

在小里程方向(顶推反方向)滑道梁上(钢梁外侧)设置横向限位及导向装置，各墩横向限位在横桥向左右对称设置，在各横向调整装置处各设水平千斤顶作为微调动力。

5 钢梁悬拼架设施工

北岸四联钢梁悬拼时，每一联采用原位拼装，各联分别从中墩向边墩方向施工。每一联钢梁施工时，利用两台65 t龙门吊机作为起吊设备进行钢梁悬拼施工。每一联悬拼完成后，门吊转场至下一联继续悬拼钢梁，直至完成北岸4联钢梁悬拼架设。

拼装时为防止钢梁纵向倾覆，特在墩旁位置设置支撑托架，托架立柱柱顶与钢梁节点对应，柱顶纵向间距为两个节间长度即25 m，横向与主桁对应间距为12.5 m。立柱柱底支撑在承台上，柱底间距为15.9 m，立柱柱顶最大竖向反力为1 460 t，亦采用φ1.2 m的钢管混凝土(C50)柱。为平衡由于立柱倾斜(约17°)产生的水平分力，特在立柱柱顶设置预应力，通过预应力将立柱与墩之间连接为整体，将水平力传给墩身。

6 结论

根据郑焦城际铁路黄河大桥主桥的结构特点，对主桥施工方案进行了研究，主要结论有:

(1)通过第一至七联钢桁梁施工方案比选，确定采用顶推法施工方案进行钢桁梁架设。

(2)通过第八至十一联钢桁梁施工方案比选，确定采用龙门式吊机悬臂架设施工方案

进行钢桁梁架设。

参考文献

［1］ GB 50017—2003 钢结构设计规范［S］

［2］ GB 50009—2001 建筑结构荷载规范［S］

［3］ GB 50111—2006 铁路工程抗震设计规范［S］