廣西濱海公路上跨欽防高鐵橋型方案研究

廣西濱海公路上跨欽防高鐵橋型方案研究

0選取施工方案的必要性隨著廣西高鐵的建設(shè)和使用，未來隨著項目道路與高鐵運(yùn)營線的交叉口越來越多，受地形條件和其他客觀因素的限制，必須采取道路橋梁上的高速鐵路方案。由于鐵路部門對公路橋梁上跨高鐵營業(yè)線有著極為嚴(yán)格的要求和規(guī)定,這就對公路橋梁的結(jié)構(gòu)形式和施工方法提出了更高的要求,因此選取合適的橋型方案和合理的施工方法對施工期間減少對高鐵正常運(yùn)營的干擾、維護(hù)高鐵的運(yùn)營安全、節(jié)約工程造價等有著極其重要的意義。本文所討論的廣西濱海公路企沙至茅嶺段長壢分離式立交大橋即為此類橋梁。1跨高鐵方案方案廣西濱海公路企沙至茅嶺段起點位于防城港市企沙鎮(zhèn)牛路村附近,終點位于防城港市茅嶺鄉(xiāng)大寶壩村附近,與已建成的防城至東興高速公路茅嶺互通相接。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為:雙向四車道一級公路;設(shè)計速度為100km/h;路基寬度為33.5m,終點附近為26m;汽車荷載等級為公路-Ⅰ級。擬建公路在終點附近分別與已運(yùn)營欽防高鐵和南防鐵路相交。由于路線終點與茅嶺互通相接處高程比欽防高鐵軌頂高程高出約7.7m,而水平距離僅300m左右,無法采用公路下穿高鐵的方案,因此采取修建長壢分離式立交大橋上跨欽防高鐵和南防鐵路的方案。擬建橋梁的難點是上跨欽防高鐵的橋梁結(jié)構(gòu)形式及其施工方法的選取,其也是本文討論的主要內(nèi)容。2跨高鐵橋梁結(jié)構(gòu)形式上跨欽防高鐵的橋型方案設(shè)計主要考慮以下幾個因素:(1)橋梁方案的選擇遵循安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀以及施工方便的原則;(2)根據(jù)中國鐵路總公司運(yùn)輸局“運(yùn)工橋隧涵[2013]316號”文件相關(guān)要求,公路與已運(yùn)營高速鐵路交叉,“當(dāng)確須采用上跨鐵路的方案時,應(yīng)采用上跨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體施工方案”,因此所選擇的橋梁結(jié)構(gòu)形式應(yīng)具備采用轉(zhuǎn)體法施工的條件;(3)由于本橋橋面高程受欽防高鐵凈空要求以及與防東高速公路接順高程雙重控制,因此所選擇的橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度不能過高;(4)所選擇的橋梁結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿足跨度要求,使橋墩邊緣與欽防高鐵留有足夠的安全距離,避免橋墩施工時破壞欽防高鐵路基邊坡的穩(wěn)定性,影響其運(yùn)營安全。綜合考慮以上因素,橋梁上部結(jié)構(gòu)擬采用2×50m連續(xù)鋼箱梁上跨欽防高鐵,箱梁中支點處梁高3m,等高段順橋向長3m,跨中和端支點處梁高2.5m,梁高漸變段長9m,在梁底按直線線性過渡。鋼箱梁采用先按平行欽防高鐵方向搭支架拼焊鋼箱梁,然后再通過轉(zhuǎn)體設(shè)備旋轉(zhuǎn)就位的施工方法。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用蓋梁柱式墩,樁基礎(chǔ)。橋型方案如圖1所示。3跨鐵立交橋異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)中國鐵路總公司運(yùn)輸局“運(yùn)工橋隧涵[2013]316號”文件明確要求,上跨高鐵的公路橋梁應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土墻式護(hù)欄、防護(hù)網(wǎng)、異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)等可靠的防護(hù)設(shè)施。原鐵道部運(yùn)輸局“運(yùn)技基礎(chǔ)[2013]739號”文件也對公跨鐵立交橋異物侵限監(jiān)測裝置的形式和設(shè)置范圍做出了規(guī)定。本橋擬在上跨欽防高鐵范圍內(nèi)的鋼箱梁兩側(cè)分別設(shè)置兩道SS級墻式護(hù)欄,在內(nèi)側(cè)護(hù)欄頂設(shè)置防落網(wǎng),防落網(wǎng)頂距橋面高度為4m,同時對異物侵限監(jiān)測裝置進(jìn)行優(yōu)化,取消水平承重網(wǎng)和“L”型支架,直接將豎直監(jiān)測電網(wǎng)安裝在第二道墻式護(hù)欄頂,兩道墻式護(hù)欄間設(shè)置0.75m寬的檢修通道。4要有利于橋墩與梁同步轉(zhuǎn)體一般橋梁采用轉(zhuǎn)體法施工時,為了保證梁體在轉(zhuǎn)動過程中的穩(wěn)定,通常將轉(zhuǎn)體球鉸的位置選擇在承臺頂面與橋墩底之間,將墩梁臨時固結(jié)后使橋墩與梁同步轉(zhuǎn)體到位。由于本橋鋼箱梁較寬,且2號墩(中支點橋墩)位于高鐵挖方路塹所處的山包上,如果采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)體方式,轉(zhuǎn)心面積及整體體積勢必非常龐大,2號墩承臺的大面積開挖也會影響到高鐵路基的穩(wěn)定性,因此擬采用墩頂轉(zhuǎn)體的方法,即在墩頂施工支架上布置轉(zhuǎn)體球鉸對鋼箱梁進(jìn)行轉(zhuǎn)體后再落架就位。4.1鋼箱梁管理系統(tǒng)鋼箱梁轉(zhuǎn)體系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)體球鉸、轉(zhuǎn)體動力裝置、轉(zhuǎn)體平衡裝置、水平轉(zhuǎn)動和豎向鎖定裝置、轉(zhuǎn)體臨時斜拉索及鋼箱索塔等組成。4.1.1下球鉸固定、滑動摩擦滑動轉(zhuǎn)體球鉸主要由上球鉸、下球鉸、滑動摩擦板、銷軸以及支撐骨架組成,其中銷軸主要起定位固定的作用。施工時先將骨架固定在施工支架上,在骨架上放置好下球鉸并進(jìn)行調(diào)平,固定下球鉸底面,滑動摩擦滑板采用分片鑲嵌結(jié)構(gòu),放置于下球鉸頂面凹坑內(nèi),然后放置好銷軸,涂抹潤滑介質(zhì),安裝好上球鉸,并將上球鉸固定在鋼箱梁底板上。最后通過轉(zhuǎn)體動力裝置轉(zhuǎn)動上轉(zhuǎn)盤,使上下球鉸產(chǎn)生相對運(yùn)動,從而實現(xiàn)鋼箱梁的轉(zhuǎn)體對接。4.1.2張拉臺座組成轉(zhuǎn)體動力裝置由弧形圍板及固定架、鋼絞線和張拉臺座組成?；⌒螄寮肮潭芄矁山M,采用Q345qD鋼板制成,平行、對稱地焊接在鋼箱梁底板上,然后將15-7ue7884.1.3增加鋼板焊接成箱形轉(zhuǎn)體平衡裝置由平衡支撐腿和平衡滑道組成。平衡支撐腿采用400×400mmH型鋼加工而成,并增加兩道腹板焊接成箱形,底部焊接400×400mm鋼板,鋼板底部焊接成槽狀,內(nèi)鑲橡膠緩沖支座和聚四氟乙烯滑板,并與底部平衡滑道脫空5mm,保證轉(zhuǎn)體時平衡支撐腿不承載。平衡滑道采用700H型鋼2片焊接成箱體,箱體上鋪不銹鋼板,不銹鋼板上涂硅脂潤滑劑,以減小摩擦系數(shù)。4.1.4鋼箱梁轉(zhuǎn)體施工水平轉(zhuǎn)動和豎向鎖定裝置為轉(zhuǎn)體施工前固定鋼箱梁而設(shè)置的,中支點處鋼箱梁焊接安裝好后,可用型鋼將鋼箱梁底板和支架焊接固定,當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工時再將其拆除。4.1.5鋼箱梁臨時斜拉由于鋼箱梁轉(zhuǎn)體施工時,兩懸臂端自由狀態(tài)下懸臂根部截面負(fù)彎矩很大,且梁端撓度過大,為了保證鋼箱梁在轉(zhuǎn)體過程中的自身結(jié)構(gòu)安全以及橋下高鐵運(yùn)營的安全,必須對鋼箱梁進(jìn)行臨時斜拉。在中支點處梁頂設(shè)置臨時鋼箱索塔,與鋼箱梁焊接,然后在鋼箱梁兩端各設(shè)2條斜拉索,上端錨固在中心索塔內(nèi),下端分別錨固在鋼箱梁端部的耳板銷軸上。索塔頂部箱內(nèi)設(shè)張拉槽,千斤頂置于塔內(nèi),錨具置于箱梁錨墊板后方,張拉力通過耳板銷軸傳遞至箱梁腹板。拉索采用LPES7-121平行鋼絲索,配套采用LPES7-121冷鑄錨。4.2鋼箱梁旋轉(zhuǎn)體施工程序4.2.1整體器向拼裝焊接鋼箱梁分段、分片在工廠內(nèi)加工,運(yùn)至現(xiàn)場進(jìn)行縱橫向拼裝焊接。鋼箱梁工廠制作時,同時焊接安裝好轉(zhuǎn)體球鉸的上球鉸、轉(zhuǎn)體動力裝置弧形圍板、轉(zhuǎn)體平衡支撐腿及連接斜拉索的耳板等。4.2.2軍梁或梁的搭設(shè)平行欽防高鐵方向現(xiàn)場拼裝鋼箱梁焊接支架。支架可采用八三式軍用鋼支墩,頂部鋪設(shè)六四式軍用梁,軍用梁頂部采用鋼枕分配梁作焊接平臺,在六四梁頂部繼續(xù)搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)拼焊胎架。支墩下設(shè)C25混凝土基礎(chǔ)。支架應(yīng)進(jìn)行各種工況情況下的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性檢算。在連續(xù)鋼箱梁中支點處支架還應(yīng)按準(zhǔn)確位置焊接安裝好轉(zhuǎn)體球鉸的下球鉸、轉(zhuǎn)體動力鋼絞線張拉臺座、轉(zhuǎn)體平衡滑道等。4.2.3橋面系附屬結(jié)構(gòu)施工將工廠內(nèi)分段、分片焊接好的箱梁運(yùn)至施工現(xiàn)場,利用吊車吊至拼裝支架上拼裝、焊接。中支點處鋼箱梁安裝時必須確保轉(zhuǎn)體系統(tǒng)準(zhǔn)確對接。鋼箱梁拼裝成橋后,進(jìn)行橋面系附屬結(jié)構(gòu)的施工。橋面系附屬結(jié)構(gòu)不得在轉(zhuǎn)體施工完成后再進(jìn)行施工,避免施工時異物墜落危及欽防高鐵運(yùn)營安全。4.2.4平衡重砂箱的確定根據(jù)計算結(jié)果和施工現(xiàn)場實際要求設(shè)置縱、橫向平衡重。為避免常規(guī)平衡重水箱在轉(zhuǎn)體施工時水箱內(nèi)部水的沖擊作用,以及防止在轉(zhuǎn)體過程中若水箱焊縫破裂而使水箱內(nèi)水流失,造成傾覆,改采用平衡重砂箱。平衡重砂箱的位置、重量一定要準(zhǔn)確,其底部要采用縱橫H型鋼抄墊水平,并與鋼箱梁頂焊接加固。4.2.5臨時傾斜設(shè)備和塔的安裝在鋼箱梁中支點處梁頂安裝臨時鋼箱索塔和平行鋼絲斜拉索,然后兩側(cè)對稱、同步張拉斜拉索,終拉達(dá)到設(shè)計要求。4.2.6鉸豎向鎖定裝置按順序拆除中間支架、端支架上的支撐以及球鉸豎向鎖定裝置,使整個結(jié)構(gòu)由中支點處支架上的球鉸和兩個穩(wěn)定支腿三點承載受力。支撐拆除時應(yīng)對稱拆除,保證體系及球鉸受力均衡。4.2.7鋼箱梁試轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)體施工前準(zhǔn)備就緒后,拆除穩(wěn)定支腿,解除水平轉(zhuǎn)動裝置,然后對鋼箱梁進(jìn)行試轉(zhuǎn)1m,以檢驗轉(zhuǎn)體施工的可靠性和結(jié)構(gòu)的安全性等。通過試轉(zhuǎn)體確認(rèn)結(jié)構(gòu)安全,確?？梢赃M(jìn)行轉(zhuǎn)體施工后,開始對鋼箱梁進(jìn)行正式轉(zhuǎn)體施工。4.2.8拆除旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)待轉(zhuǎn)體結(jié)束后,在14.2.9第二個