1、 76 2023 年第 2 期 总第 322 期收稿日期：2021-9-26作者简介：苗 阳（1987-），男，本科，工程师，主要从事土木工程工作。建筑与预算CONSTRUCTION AND BUDGET2023 年第 2 期DOI:10.13993/ki.jzyys.2023.02.026无砟轨道下承式钢桁结合梁拼装监控技术 苗 阳（中铁十四局集团建筑工程有限公司 山东济南 250014）摘要：成兰铁路甲竹寺中桥为客货共线无砟轨道钢桁架桥，本桥钢桁结合梁主跨 80m,全长 82m，节间10m。梁体跨度长，质量重，拼装难度大。现从钢梁杆件预拼、临时支架施工及梁体拼装等工序介绍各施工环节的监测与
2、控制技术，确保了梁体的精确拼装，提高了施工效率。关键词：钢桁结合梁；拼装；监测；控制中图分类号：U238 文献标志码：B 文章编号：1673-0402（2023）02-0076-031 工程概况成兰铁路甲竹寺中桥 0#台 1#台，桥形布置为 80m 双线下承式钢桁结合梁，主 跨 80m，全 长 82m。主 桁 节 间 长 10m，桁宽 13.8m，主桁高度 11.5m，桥面板总宽12.76m。主桁采用整体节点三角形腹杆体系下承式无砟轨道桥面钢桁结合梁。主桁上、下弦截面均采用焊接箱形截面，腹杆截面采用焊接箱形截面和焊接 H 形截面。主桁上下弦杆以控制内高、内宽为基准，上弦杆外高为 1.35m，内
3、宽为0.8m，下弦杆外高为1.8m，内宽为0.8m。除端腹杆采用对接式拼接外，其余腹杆均为插入式，与主桁整体节点相连，弦杆内宽和对接式腹杆内宽相等，插入式腹杆宽为 0.8m。支座采用球型钢支座，桥面板采用 C50 钢筋混凝土结构。主桁结构示意见图 1（支架 A、支架 B、支架 C 均为临时钢管支架）。图1 主桁结构示意图2 钢梁场地布置2.1 存放场建设要求钢梁存放场地应坚实平整，道路通畅，无积水，存梁台座应牢固可靠，避免因不均匀沉降导致杆件倒塌或扭曲变形。场地范围地面碾压密实后铺浇 8cm 厚混凝土地坪，确保钢梁构件不受地面泥浆或尘土污染。为防止雨季对钢梁构件冲刷浸泡造成锈蚀，构件要做到下垫
4、上盖，并做好存放场地的排水。77 2023 年第 2 期 总第 322 期2.2 存放场设置吊车通道和钢梁杆件存放场布置在桥两侧。场地长 70m，两侧各宽 15m，占地面积约2100m2，按存放 12 个节间钢梁杆件考虑。场地内设置下弦存放台座 2 个，上弦存放台座2 个，高均为 2.1m。斜杆存放台座 4 个，平联及横联杆件存放在硬化地面上，杆件底部抄垫方木，抄垫高度不小于 50cm。台座采用钢筋混凝土结构，预拼台座高度满足钢梁杆件底部距地面不小于 0.5m 的净空要求。台座顶面加垫胶皮或木板，以免损伤构件涂装层。场内设置 1 台 100t 履带吊机。3 钢梁杆件的预拼3.1 弦杆预拼上、下
5、弦杆截面为箱形，在接缝处填板和拼接板用两个高强螺栓固定在填板侧杆件端部，螺栓适度拧紧即可。为使拼接板和填板的钉孔重合，可先用两个射钉冲孔，保证吊装时整体节点端套插安装。3.2 腹杆预拼腹杆为箱形截面（全部带拼接板）和工字形截面（部分带拼接板），腹杆两端填板、拼接板用螺栓连在杆件拼接端部。截面为箱形的腹杆，因安装角度所限，其与上弦杆相连的拼接板不应超出腹杆外缘，以使腹杆对位，其余拼接板按设计位置连接。3.3 预拼要求（1）按照设计安装顺序图进行单元组拼，按组拼图、钉栓图来清查杆件编号、方向、数量、板层密贴情况、栓孔重合率、支承节点磨光顶紧接触面缝隙。预拼时要注意各杆件的拼装位置，确定好方向及孔眼
6、，各钻孔若有漏钻及时补钻。（2）在基本杆件上画出栓钉长度区域线，桥上拼装的起吊重心位置、单元重量和拼装方向，在节点板上标出拼装的螺栓数目及长度，但标线不可进入摩擦面范围。（3）螺栓拼装方向。便于螺栓施拧和检查。力求全桥螺栓整齐、美观、一致。（4）预拼单元的重量不得超过吊机的额定起吊重量。（5）预拼台座应布置合理，牢固可靠。（6）预拼完的钢梁杆件吊送时，要与架设相对应，按架设提供的顺序编号吊送钢梁预拼组件。（7）杆件预拼允许偏差和检验方法应符合铁路桥涵工程施工质量验收标准中12.2.9 条的规定，见表 1。表1 杆件预拼允许偏差和检验方法序号项目允许偏差（mm）检验方法1两片纵梁间距1尺量不少于
7、 5 处2两片纵梁平面对角线24 临时钢管支架施工4.1 基础与支架（1）钢梁拼装支架是在各钢梁节点下设置钢管立柱，钢管立柱采用3258mm钢管，平联及剪刀撑采用 10#槽钢与钢管立柱焊接。以对接及等强连接的方式接长钢管立柱、平联及剪刀撑。拼装支架采用扩大基础，基础底面根据实际地质情况进行换填处理，保证地基承载力不小于 250kPa。（2）先对表层进行清理，再准确放样基础的位置，根据定位的立柱中心点，拉出基础外边线，对设计标高进行准确测量。（3）基础施工采用人工作业。先在基础四周支立模板，将 10 钢筋加工成网片，铺设在基础底部并加固模板，随后埋设预埋件。为保证预埋件的平面位置及标高的准确，预
8、埋件固定后必须经过测量复核，无误后方可进行混凝土浇筑。（4）待混凝土强度满足要求后，进行钢管立柱安装。先对混凝土基础预埋钢板进行高程复测，并精确定位出钢管中心点，由复测数据算出钢管高度，钢管要标注编号。采用 50t吊车对立柱进行安装，安装时注意监测钢管的垂直度，管底与预埋钢板务必全面接触，立柱就位后与预埋钢板焊接牢固。在立柱顶端吊装桩帽和分配梁。桩帽和分配梁之间采用焊接连接，保证焊接质量。（5）支架顶布置主要用于吊梁时节点或支座处设置临时支垫设施，以便临时支撑钢梁或调整钢梁标高、线型。其次在吊梁完成后支顶钢梁以便钢梁顺利落放在压浆完成的支座上。支架顶布置主要包括：支座、刚性垫块、垫梁、水平千斤
9、顶及竖向千斤顶等。根据钢梁 78 2023 年第 2 期 总第 322 期安装需要，在 0#、1#桥台台顶每片主桁下方设置 1 台 500t 竖向千斤顶，用于高程调整，同时设置 80t 水平千斤顶，用于调节钢梁纵横向位移。千斤顶底部设置垫梁，全部千斤顶必须带保险箍，具备自锁功能。4.2 防止支架基础下沉措施（1）在支架基础设计时已预留 2 倍安全系数，即使地基承载力小于 250kPa 也不易造成地基下沉。（2）采用对地基四周设置导水槽，把雨水及地表水引至其他低洼处，防止泡软支架周围地基。（3）在钢梁组拼过程中每天对支架基础标高进行测量，如果发现基础下沉，通过在支架顶设置的液压油顶来保证钢梁标高
10、，同时观测地基持续沉降情况，如果沉降高度达到50mm 以上，采取在支架基础四周二次浇筑混凝土填充，防止支架基础继续下沉。5 钢桁结合梁拼装监测与控制5.1 控制网复测为保证钢桁结合梁施工质量，架梁前首先要对标段内施工控制网进行复测。平面控制网复测采用 GPS 静态模式，按照铁路工程测量规范（TB10101-2016）中二等精度指标施测；高程控制网采用水准测量方法进行，按照国家二等水准精度指标施测。复测结果与原值相差在 1cm 之内的延用原值，差值大于1cm 的采用新复测结果。5.2 高程上桥利用 Trimble 电子水准仪“中间点测量”功能，测出各钢管支架顶面梁缝处的高程。“中间点测量”应选用
11、两个水准点对高程结果进行检核，确定无误后方可作为钢桁结合梁高程控制的依据。5.3 桥台垫石测量钢桁结合梁施工前，要对台顶支撑垫石做竣工测量。垫石顶面上用全站仪精确放样出垫石及支座的中心线和设计里程线并弹墨线标识。用电子水准仪对垫石顶面高程进行复测，并将测量结果及时报送工程部，以便对垫石进行调整。支撑垫石施工要满足铁路桥涵工程施工质量验收标准中 7.3.6 条的规定，见表 2。表 2 支承垫石允许偏差序号项 目允许偏差（mm）1支承垫石顶面高程0-10中心位置102锚栓孔纵、横向中心位置5深度+2005.4 临时支架垂直度复测钢桁梁拼装前要对临时支架的垂直度进行复测，即利用全站仪在互为 90的两
12、个平面方向上观测临时支架顶端和底端是否在一条直线上，并吊锤球进行复核，确保其垂直度在设计要求范围内。5.5 主桁中线放样在钢桁结合梁临时支架安装完毕后，要在各支架分配梁顶部精确放样出距桥中线 6.4m的主桁下弦杆中心线，并测量分配梁顶面高程，用于主桁拼装时下弦杆的精确定位。5.6 临时支架的变形监测（1）在钢桁结合梁临时支架安装完毕后，要在每个支架基础上做沉降监测点，在每个分配梁顶部做位移监测点，即对临时支架进行位移与沉降监测。位移监测的初始值以正线里程和左线偏距表示，沉降监测的初始值以电子水准仪实测高程表示。每次位移监测所用的控制点与沉降监测所用的水准点要固定不变，且均应经过复测。（2）临时
13、支架的变形监测应分别在每个节间两下弦杆安装后和每个节间闭合后进行测量。支架基础的沉降监测点布设在每个矩形基础的对角线处，共设两点。每次测量完成后，应及时计算出本次的沉降、位移量和累计的沉降、位移量并填写监测记录表，报送工程部，工程部根据监测数据制定补偿方案。5.7 钢桁结合梁的拼装测量（1）支架法钢桁结合梁拼装一般应用于多孔连续钢桁结合梁中首孔的拼装或单独一孔钢桁结合梁的拼装。首先按支座中心线在支承垫石顶面上布置钢垫块，钢垫块布置完成后再拼接钢桁结合梁。（2）拼装时，在每个下弦杆两端做出下弦杆中线，对照分配梁顶放样出的下弦杆中心线来放置每个下弦杆，之后利用全站仪测量下弦杆中心线进行精确调整，利
14、用水准仪进行精确高程调整，直到下弦杆调整至设计 79 2023 年第 2 期 总第 322 期要求范围内。（3）腹杆拼装时，使用锤球进行垂直度控制，腹杆拼装完毕后安装上弦杆，上弦杆同样使用全站仪测量两端中心线，调整到位后进行平联、门架的安装。示意图见图 2。图 2 平联、门架安装根据设计要求，为保证线路的平顺性，钢梁设置预拱度。跨中预拱度值为恒载+0.5 倍静活载产生的挠度，主桁上拱度设置通过改变上弦杆拼接缝尺寸实现。钢梁拼装时按实设上拱度数据计算各节点设计高程，具体预拱度值见表 3。表 3 主桁上拱度设置节点上拱度E0E2E4E6E8计算上拱度（mm）028.753.069.475.1实设上
15、拱度（mm）031.958.174.179.3（4）一个节间拼装完毕后，要对上、下弦杆进行平面复测，对下弦杆顶面进行高程复测，若超出设计要求，则必须调整到位。以上是一个循环的测量工作，以后每个节间拼装都按同样的方法进行测量控制。5.8 钢桁结合梁的定位测量待整垮钢梁拼装完成后，要再次对每个节间进行平面及高程测量，对梁体两端进行里程测量，根据测量结果进行整体纵、横移和起落调整，直到满足规范及设计要求时才能进行支座安装。5.9 支座安装与定位测量钢桁结合梁支座安装时要使支座底板纵横向中心线与垫石顶面标识的支座中心线完全重合。上板则要考虑因温度变化对梁体所产生的位移量，所以在支座上板安装时要预先设置
16、位移量（预偏值），预偏值由设计单位提供。安装时要精确定位预偏量的位置并对准支座中心线。5.10 钢桁结合梁拼装完成钢桁梁全部拼装完成，待临时支架拆除后浇筑桥面混凝土。5.11 桥台的沉降变形观测根据设计单位下发的线下工程沉降变形观测与评估实施细则的相关要求，在梁体拼装完成后，要对 0#台和 1#台进行沉降观测。0#台桩基础为摩擦桩，观测期至少为 6 个月；1#台桩基础为端承桩，观测期至少为 3 个月。观测频次：第13个月，1次/周，第46个月，1 次/2 周。6 结语经过各位技术人员的精诚合作、不懈努力，克服了现场施工难度大、工作强度高、拼装条件差等众多不利因素。最终，甲竹寺中桥钢桁结合梁按施工计划顺利拼装完成。拼装过程中梁体各节间的平面和高程偏差均在设计及规范允许范围内，施工全过程安全可控，拼装质量满足设计要求。事实证明针对该钢桁结合梁所采用的拼装监控技术正确、有效。参考文献：1 袁永相.下承式钢桁架桥施工监控要点研究 J.建筑工程技术与设计,2015(3):27-30.2 盛军.刍议下承式钢桁架桥施工监控要点 J.江西建材,2015(10):18-21.3 苏自安.下承式钢桁架式梁
