关键词：电气化铁路 钢桁梁 横向拖拉 建模计算 监控量测
1 引言
跨铁路钢桁梁在很多项目中有所涉及，目前在中国铁路上海局范围，拖拉均采用纵向拖拉法。本工程桥梁与既有铁路夹角28.2°，纵向拖拉需要拖拉48m，导梁长度及工装需要大量的钢材，成本较高，工期较长，固首次采用横向拖拉法施工，拖拉长度25.3m。
2 工程概况
夹北线大山一号、二号特大桥改建工程B10/B11跨钢桁梁上跨京沪下行线为单线桥，主桁为有竖杆整体节点平行弦三角桁架，节间长度8m，桁高11.2m，横向支座中心间距为7.2m，纵向支座中心距为48m，单座桥全长49.6m，全桥重量329吨。B10/B11单线桥钢桁梁与京沪下行线交叉处桥下最小净空为8.4m，与京沪上行线夹角为28.2°，桥墩边缘距京沪上行线线路中心最小距离为5.54m。B10号墩距栅栏网最小距离约0.51m，B11号墩距栅栏网最小距离约1.72m。（见图1）
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图1 钢桁梁与京沪下行线平面位置关系
3 方案选择
京沪铁路下行线为电气化繁忙干线，封锁点时间为180分钟，桥梁与既有铁路夹角28.2°。选用纵向拖拉有两种方案，拖拉中悬挑长度48m，需配备导梁及配重。方案1：从B9-B10方向拖拉，由于B9-B10段被既有的京沪上、下行线及既有的夹北线环绕，通行最大涵洞宽度为4m、高度3.4m，此涵洞高度无法满足大型吊装设备，宽度无法满足桥面板运输。方案2：从B12-B11方向，考虑悬挑长度，支架需要搭设至少96m，B12-B13号墩东侧临近厂房，西侧临近铁路，空间狭小，同时B13-B14号墩间为地方道路，车流密度较大，焊接及高空作业量大，安全风险高，导梁长度及支架需要大量的钢材，成本较高，工期较长。选横向拖拉有两种方案，拖拉长度25.3m，不需要导梁及配重。方案1：从B10-B11右侧拖拉，作业环境同纵向拖拉方案1。方案2：从B10-B11左侧拖拉，道路有原施工便道，场地为荒田及小池塘。固经过四种方案比选，采用从B10-B11左侧无导梁横向拖拉法施工。
4 整体施工流程
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5 临时设施及钢桁梁拼装
临时支架设置于B10/B11左侧，既有京沪下行线东侧，临时结构自下向上依次为φ1m钻孔桩、钢管柱（820*10及φ630*8钢管）、联系撑（426*6钢管）、斜撑（273*6钢管）滑道梁（3H900*300mm型钢）。
图2.临时支架布置图
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图3.钢桁梁拼装效果图
6 拖拉设备选型
横移采用φ32mm精轧螺纹钢和60t千斤顶作为动力机构，精轧螺纹钢的拉锚点设置在重物移运器组上，重物移运器组用4套8.8级M36螺栓固定在钢桁梁的支座板上，φ32mm精轧螺纹钢用螺帽锚固在重物移运器组上，与横移滑道梁中心线对齐。（图4）
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图4精轧螺纹钢拉锚点横断面布置图
跨铁路滑道梁采用900*900mm箱型结构，长度16m，跨铁路净距15.9m，材质Q235b。滑块采用200t重物移运器，设计拉锚点。（图4）
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图5 重物移运器
8钢桁梁拖拉
拖拉采用60t千斤顶装置，利用千斤顶拉力，使精轧螺纹钢受力，带动整个钢桁梁沿滑道梁横移，精轧螺纹钢采用套筒连接，回顶后拆除中间精轧螺纹钢，依次循环。该装置与横移滑道梁电焊连接，滑道梁与桥墩上的预埋件用钢垫箱抄垫并电焊连接，在桥墩的侧面也设置了预埋件，用两根45A工字钢斜撑在滑道梁的外底面上，使滑道梁满足拉锚的作用力。
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图6.60t穿心千斤顶装置设置图
9落梁及相关控制措施
1）钢桁梁纵移到位后，首先做好临时稳固措施，做好防溜措施；落梁采用两端交叉落梁，首次落梁4cm，每端每次落梁8cm，确保两端高差不大，同时考虑每端的两台千斤顶通过一个液压控制设备控制，保证落梁高度同步。
2）钢桁梁落梁前，安装200T顶落梁千斤顶时，必须对称布置，必须左右两个千斤顶必须；
3）由一个泵站控制，做好千斤顶顶、落同步措施。
4）同一个盖梁上两个千斤顶顶、落梁高差控制在2cm之内，两个盖梁上的千斤顶前后高差小于5cm之内；
5）钢桁梁顶落梁，必须做好临时抄垫措施，临时抄垫钢垫箱低于钢桁梁抄垫位置2cm左右，随着钢桁梁顶落速度及时抄垫或抽出抄垫钢板；
6）钢桁梁顶落梁时，千斤顶的行程只能用到60%~80%之间，考虑钢桁梁在千斤顶顶升位置有弹性变形；
7）钢桁梁顶落梁时必须统一指挥，在指挥信号不明确的情况下，不能麻木乱操作；
8）钢桁梁顶落梁时，一个盖梁上两个千斤顶有动作时，另一个盖梁上的两个千斤顶不能有动作，只能等一个盖梁上操作完成并做好保险措施后，才能操作另一个盖梁上的千斤顶。
10 支架及拖拉控制要素
1）技术准备控制
①支架结构受力和变形控制
拖拉过程的结构受力及变形采用MIDAS CIVIL中建立支架模型计算。
表 1计算分析工况说明
横移过程中支架应力及变形
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图7 横移工况1
图8 横移工况2
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图9 横移工况3
经过建模计算，Φ820x10mm立柱结构最大应力166.2MPa,滑道梁结构最大应力136.8MPa,均小于205MPa，满足规范要求；支架结构最大竖向变形21.9mm＜15900/400=39.8mm满足最大变形小于L/400的要求，Φ820x10mm立柱桩底最大反力约1218.0kN。在施工工程中，应力通过安装应力监测装置，实测数据与计算数据基本相符。变形通过测量专用贴，测量变形数据与计算数据基本相符。
②跨铁路箱型滑道梁抗倾覆控制
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图10 箱形梁截面尺寸
根据钢结构设计规范4.2.4相关规定，900箱形梁相关参数计算如下：
因为h/b0=900/500=1.8＜6；L1/b0=15900/500=31.8＜95（235/fy）箱形梁的整体稳定性满足要求。
③钢桁梁拖拉动力及速度控制
B10-B11单线48m钢桁梁合计329t，计算按330考虑，钢梁与重物移运器组之间的静摩擦系数为0.08，滑动摩擦系数不大于0.05。
横移拖拉计算：滑动摩擦力为f=μ.N=0.08×330t=26.4t，折减系数为0.8，总的牵引力为F=2×60t×0.8=96t>f=26.4t，所以采用2台60t的横移千斤顶作为横移动力，满足要求。
每根PSB1080直径φ32mm精轧螺纹钢的抗拉强度为1080N/mm2,抗拉力P=3.14×16mm×16mm×1080N/mm2=868KN，P>f/2=264KN(满足要求）。
拖拉速度计算：60t横移千斤顶采用BZ31.5高压泵站，系统压力为31.5MPa，泵站流量为15L/min，油缸内径D=16cm，横移千斤顶每次顶升1m行程需要时间为：
S==1.34min,千斤顶空载回油速度很快，空载回油速度可以忽略不计，千斤顶按一个行程按2min计算，共需要约25个顶升行程，中途倒换精轧螺纹钢每次需要10min，共需要倒换5次。
总共横移需要时间为S=25×2min+5×6min=80min。
拖拉力是考虑的重点，拖拉速度也是跨电气化铁路必须考虑的重点，铁路封锁时间短，拖拉速度要满足铁路封锁点要求的同时，千斤顶停顿后产生惯性力，使千斤顶反向受力及精轧螺纹钢受弯，影响拖拉轴线控制。通过计算和现场施工，拖拉动力和速度均能满足本次施工。
2）拖拉过程施工控制
钢桁梁横移时，由一人统一指挥；在滑道梁上已设标尺，两侧观察人员利用对讲机每启动一次泵站，两端行程差预警值5cm；在每个重物移运器处安排专人量测限位轮与滑道梁间距（统一观察外侧），预警值2mm；达到预警值，由现场指挥按预案指挥调整。
3）测量监控控制措施
拖拉过程中做好测量工作，特别是滑道梁挠度的监测，当滑道梁下挠度出现临近限差并且有继续变大的趋势时通报现场总指挥，进行处理。本工程跨铁路滑道梁挠度变形是控制重点，根据计算得到拖拉过程中滑道梁出现最大挠度变形为21.9mm，在滑道梁预制时预先在滑道梁上设置了预拱度，预拱度设置为10mm，拖拉中采用全站仪观测竖向变形值，实测值为20.5mm，满足施工要求。
4）钢桁梁防溜控制措施
在钢桁梁拖拉过程中有5次换接精轧螺纹钢的环节，此时需要对钢桁梁采取防溜措施，使用楔块塞住重物移位器坦克轮，防止溜车。
5）拖拉过程中纠偏控制措施
钢桁梁横向拖拉使用的重物移位器使用用4套8.8级M36螺栓固定在钢桁梁的支座板上，重物移位器在滑道梁两侧有导向轮，保证重物移位器可以延滑道梁轴线行走；在滑道梁上张贴行程尺，梁端拖拉行程易于掌握，梁端滑道梁操作人员实时沟通，保障梁端同步拖拉。针对拖拉过程中两端不同步容易造成卡死现象，需要考虑两根滑道梁的轴线平行，考虑在重物移运器两侧设限位装置，同时在滑道梁上设行程刻度尺、设专人观测行程，确保两端同步拖拉。
11 总结
本文从施工方案选择、支架建模计算、拖拉设备的选型、跨铁路滑道梁的选型、拖拉过程的控制要素、监控量测的控制要素等做了介绍，为以后更大跨度的跨铁路钢桁梁横向拖拉提供宝贵经验及参考价值。
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论文作者:张磊
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1月第3期
论文发表时间:2020/4/22
标签：拖拉论文; 滑道论文; 千斤顶论文; 螺纹钢论文; 重物论文; 铁路论文; 横移论文; 《工程管理前沿》2020年1月第3期论文;