摘要：跨电气化铁路拖拉施工的桥梁，为确保铁路运营安全，铁路局一般要求封锁要点施工。受封锁点时间的限制，临时支墩间距一般不会超过16m。受既有铁路与桥梁夹角影响，本桥梁采用纵向拖拉法施工，拖拉长度44.5m。本文对该桥施工技术进行了总结，为今后类似工程提供借鉴。
关键词：电气化铁路 钢桁梁拼装 钢桁梁纵向拖拉 建模 监控测量
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。本工程桥梁与既有京沪上行线铁路夹角62.2°，纵向拖拉需要拖拉44.5m，导梁长度及工装需要大量的钢材，成本较高，工期较长，综合各方面考虑本项目首次采用纵向拖拉法施工。
2 工程概况
夹北线大山一号、二号特大桥改建工程B4-B5跨（上跨京沪上行线）为48米有砟轨道下承式简支钢桁梁。本跨钢桁梁的施工是在B2-B4墩之间设置临时支架，进行钢桁梁的支架法拼装施工，在保证上跨铁路营业线安全的情况下，对钢桁梁进行拖拉及落梁的施工。单线桥钢桁梁位于墩B4（LDK18+898.600)至墩B5（LDK18+948.315)之间，与京沪上行线交叉处桥下最小净空为8.38m，与京沪上行线夹角为62.2°，桥墩边缘距京沪上行线线路中心最小距离为15.47m。B4号墩距栅栏网最小距离约15.34m，B5号墩距栅栏网最小距离约6.02m。根据设计图纸说明及现场需要采用拖拉法进行安装施工。
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图1 钢桁梁与京沪上行线位置关系 图2 钢桁梁就位后与京沪上行线位置关系
3 实施方案
根据现场踏勘及多方论证决定采用现场支架法拼装，钢梁主体纵向拖拉通过导梁精准过孔对位B5支架上方滑道梁，最终钢梁主体落梁的方案进行施工
4 整体施工流程
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5 临时设施施工
5.1拼装平台及支架施工
拼装平台设置于B2至B4墩之间，基础采用12根入土深度10m规格630*8的钢管桩+2m*2m*1m承台基础结构，上行线左侧反力支架采用入土深度18米直径1米混凝土灌注桩+承台基础结构，拼装支架采用钢管支架，分配梁采用三拼工字钢，拼装支架长55m，宽8m。拖拉滑道梁采用16m箱型杆件上跨京沪上行线，墩顶采用预埋抗拔钢板焊接钢管柱支撑。
5.2滑道梁安装
滑道梁采用三榀H型钢结构，结构长度79.5米，高90cm，宽90cm，使用Q235B钢材。临近铁路滑道梁吊装使用2个维修天窗点，利用第一个封锁点内完成滑道梁的吊装就位，利用第二个封锁点完成滑道梁的加固。吊装使用200吨汽车吊，通过封锁点完成点内吊装滑道梁作业，为保证导梁精准过孔在B5墩顶处滑道梁前端1m处设置1:10坡口，滑道梁前端每侧做窄10cm。
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图3.临时支架布置图 图4.临时支架布置图
6 钢桁梁拼装
6.1钢梁平面方正度测量
安装纵横梁及平纵联时，须进行方正度的测量，发现有误差时应立即用经纬仪复核钢梁的中线及纵横梁的中线，调整后平面对角线的误差须符合施工规范的要求。
6.2拱度控制
结合钢梁的拼装方案及工艺，拱度分两次调整设置，底盘拼装时各节点按设计拱度酌量加一定沉落量调设一次，当该节点高强螺栓终拧前调设一次后，立即进行高强螺栓的终拧。
拱度的调整通过搭在支架平台上的枕木台座进行升节点，来完成拱度的调整。
钢梁拼装中，通过对拼装工艺的严格控制，提高拼装质量及高强螺栓的施拧质量，以确保钢梁拱度曲线匀顺达到设计要求。
6.3沉降控制
钢桁梁拼装过程中在钢管柱上做好沉降观测点（焊钢筋等措施），没4小时观测一次，待拼装完成后24小时内每2小时观测一次，如数据无变化每天观测2次。
钢桁梁拖拉施工采取水平拖拉行进，为确保拖拉施工钢桁梁底水平，需对各重物移运器顶面进行沉降观测，在各重物移运器支点处设置沉降观测标，并做好沉降观测记录，沉降观测自钢桁梁分段吊装开始至钢桁梁拖拉就位结束，局部重物移运器支点处出现沉降情况时，采取在重物移运器底部加垫钢板进行标高调整，以确保钢桁梁底面整体水平。
6.4本钢桁梁现场安装主要采用栓焊连接，以高强螺栓为主。拼装为减少高空作业，在胎架上将部分杆件预先连接成组件，然后整体吊装拼接，最大吊装重量为12.5吨。为准确定位杆件，采用从小里程端依次向大里程端进行安装，同步进行桥梁附属拼装。拼装时采用冲钉和工具螺栓每个截面不少于连接面孔数的三分之一（其中冲钉占九分之二，工具螺栓占九分之一），严禁气割扩孔待全桥成桥后全部更换高强螺栓，每处连接板处高强螺栓经过换栓后初拧，初拧值为终拧值的50%，垫片、螺杆、螺母标记为白色，初拧24h内必须终拧，垫片、螺杆、螺母标记为红色表示终拧结束，拼装完成后进行全桥面漆涂装，扭矩法终拧检查扭矩，欠拧和超拧值均不应大于规定值得10%，每个栓群或节点检查的螺栓合格率不小于80%，并对欠拧者补拧至规定扭矩，超拧者更换连接副后重新拧紧,全桥拖拉前整体验收。
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7 拖拉设备选型及安装
拖拉前进行体系转换，在钢桁梁14个下弦杆节点处及导梁4个共设置18个重物移位器，拆除所有下垫箱对钢桁梁进行体系转换。拖拉反力点分别设置在B4墩处，拖拉钢丝绳不跨过铁路线，B4-B5钢桁梁拉锚点在本次拖拉工程采用滑轮组型号为100t级6门滑轮组，由于卷扬机钢丝绳的长度限制需在钢桁梁横梁共设置2处安装动滑轮组预留位置，动滑轮安装在钢桁梁大节点横梁上，分别设置在E0、E2两处节点，用8套10.9级M24高强度螺栓将动滑轮组固定在横梁上，动滑轮组横向离钢桁梁下弦杆中心距离为2000mm，第一次安装位置为E2节点横梁上，第二次安装位置为E0节点横梁上。钢桁梁拖拉时拉锚反力架设置在最前端的钢支架上，在安装定滑轮组支撑架位置用两根5m长的45A#工字钢将前后两道钢支架横梁连成整体，作为定滑轮组支撑架的基础，工字钢和钢支架的横梁电焊连接，将定滑轮组的反力架电焊固定在工字钢上，反力架的中心与钢桁梁的下弦杆中心线距离为2m，两反力架的间距为3.2m。
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8 钢桁梁拖拉前试验
8.1最大悬臂和最大简支实验
试验目的：通过确定导梁及形成剪切时杆件连接质量。
最大悬臂实验：拖拉过程中结构最大悬挑跨距为20.915m，现场实验跨度为22m。因此在拼装完成时利用千斤顶在最大悬臂处将钢桁梁顶起5cm，等待10分钟，经实验检验导梁及钢桁梁整体稳定满足拖拉需求。
最大简支实验一：拖拉过程中导梁第一节点上滑至B5处滑道梁上方时由悬臂体系变为简支体系，最大简支跨距为25.999m，现场做最大简支试验跨距为26m。经实验检验钢桁梁在对面支墩形成简支结构时满足整体稳定及受力稳定。
最大简支实验二：当导梁第二节点上滑至B5处滑道梁上方，考虑到简支体系中加载了桥面板的重量，最大简支跨距为25.999m，现场做最大简支试验跨距为26m。经实验检验钢桁梁与导梁连接满足整体稳定及受力稳定。
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8.2钢桁梁及导梁试拖拉
安装好拖拉设备后，在点外进行钢桁梁及导梁整体试拖拉，目的是为了检验拖拉设备的性能匹配是否满足现场作业需求及进一步检验钢桁梁及导梁拖拉过程中的整体稳定性。
9拖拉及落梁相关控制措施
9.1拖拉：由于卷扬机钢丝绳长度限制钢桁梁纵移需分两次到位，中间需要对重物移运器做防溜措施，现场采用大头木塞限制重物移运器的位移如下图。
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图20.重物移运器防溜措施示意图
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。
B4-B5单线48m钢桁梁和导梁合计377.9t，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，在地面砼基础上固定两台8t卷扬机作为动力。
1）①拖拉力计算（最大静摩擦力）
公式：F=K×（G×f + G×I）
式中：K—安全系数，取1.2；
G—顶推结构重量，377.9t，计算按380t；
f—摩擦系数，静摩擦系数取0.08，动摩擦系数取0.05；
I—顶推结构设计的坡度，本工程i=0；
经计算：F静=1.2×380t×0.08=36.48t
②拖拉力计算（滚动摩擦力）
经计算：F动=1.2×280×0.05=22.8t
2)钢丝绳选用规格为6×19+FC纤维芯钢丝绳，直径为φ21.5mm,长度为460m,钢丝绳公称抗拉强度为1770MPa，钢丝绳最小破断拉力为263KN。
3) 拖拉速度
选用8t慢速JM电动卷扬机两台，每台卷扬机的容绳量为460m，平均出绳速度为6m/min,每台配置动、定6门轮滑轮组穿绕牵引钢丝绳拖拉钢梁，牵引力的估算：
钢丝绳倍率：i=2×4=8
牵引力：2×8t×8=128t>36.48t
卷扬机出绳速度：6m/min，滑轮组钢丝绳倍率i=8。因此，选择电动卷扬机牵引速度：6÷8=0.75m/min，现场拖拉速度实为0.75m/min。
4)卷扬机拖拉距离计算
卷扬机拖拉钢桁梁时必须留5圈，约计10m，导向滑轮与卷扬机之间距离约为14m，定滑轮与导向轮之间距离为10m，所以每次拖拉最大距离为（460-10-14-10）m/10≈53.25m。
5)实际拖拉过程中机械拉力表的读数为是1.2吨，反推动摩擦系数1.2t*8束*2倍=19.2t，19.2t÷377.9t=0.05，反向验证了方案计算的准确性，并正面验证了方案的可行性。
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图21.拖拉过程中机械拉力表读数
9.2落梁
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。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；由一个泵站控制，做好千斤顶顶、落同步措施。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；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；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；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；
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总结
本文从施工方案选择、拖拉设备的选型、跨铁路滑道梁的选型、钢桁梁组装、支架建模、纵向拖拉作业过程等做了介绍，为以后更大跨度的跨铁路钢桁梁纵向拖拉提供类似经验及参考价值。
参考文献
[1]乔军.郑徐客专跨线钢结构天桥顶推施工技术研究[J].建设科技，2017(2)：102-103
[2]孙玉祥.九堡大桥步履式平移顶推与传统拖拉是顶推施工对比分析[J]。中国港湾建设，2012(3)：67-69.
[3]周卫平.跨铁路站场大吨位连续箱梁拖拉系统设计与施工[J].铁道建筑技术，2017(10）：45-49.
[4]唐斌.哨关路跨沪昆铁路桥主桥钢箱梁拖拉顶推施工技术研究[J]..价值工程，2018(36)：166-168.[5]王希岗.钢桁梁顶推施工中滑道梁设计与安装[J].铁道建筑技术，2017(3)：37-40.
[6]苏延新.浅谈108m钢桁梁顶推技术在工程施工中的应用[J].四川建材，2013(6)：227-229.
[7]万雨帆青银高速济南黄河大桥钢箱梁顶推施工技术[J]。施工技术，2009(10)：97-99.
[8]张谦，杨晓，李贵峰.上跨既有线路箱梁顶推施工技术及安全控制[J].安徽建筑，2012(4)：117-118
[9]熊正强.变曲率竖曲线连续钢梁桥顶推施工线性控制研究[J].中外公路.2015(4)：187-191.
[10]彭雁兵.桥梁顶推施工横向导向纠偏装置研究技术.建筑技术.2012(9)：803-805.