论文部分内容阅读
摘要：柳林河一号大桥为1-130m系杆拱桥，位于山西省太原市汾河水库2座隧道之间，桥位处河道两侧地形陡峻，施工场地狭小，除桥梁结构设计外，符合现场实际情况，切实可行的施工方案是本桥设计的重要内容。
关键词：系杆拱桥；扣锁塔架；缆索吊机系统。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.概况
新建太原至兴县铁路为客货共线国铁I级铁路，其中柳林河一号大桥（以下简称本桥，下同）为跨越柳林河而设，为下承式单线铁路桥，孔跨布置为1-130m系杆拱，桥梁全长138.969m，位于直线及3.4‰坡道上。
本桥位于山西省太原市汾河水库内2座隧道之间，桥位处河道两侧地形陡峻，呈“U”型，常水位水深约16m，水面宽度约84m。汾河水库是一座以防洪、城市供水为主，兼有旅游等综合效益的大型水利工程。
2.桥梁结构
2.1孔跨布置及橋式
本桥为下承式单线铁路桥，孔跨布置为1-130m简支钢箱系杆拱，桥台为明挖扩大基础（基础持力层为弱风化石灰岩）。拱肋中心至系杆中心距离为27m，矢跨比为1/4.81；拱肋中心线采取二次抛物线；吊杆间距6m，全桥共布设吊杆38个；采用钢结构做为主梁；道碴桥面，桥面上设现浇混凝土道碴槽板。
2.2拱肋、横撑、吊杆、系杆及横梁
本桥拱肋、横撑及系杆均为箱型截面，且在每个箱型截面的上下翼板、竖板上均设有加劲肋；吊杆采用H型截面；横梁为变高度钢板梁结构。
拱肋内侧控制高度3200mm，内侧控制宽度1360mm，杆件板厚28～32mm。
横撑外侧控制高度1600mm，外侧控制宽度1600mm，杆件板厚20mm，全桥共设7道横撑。
吊杆采用H型截面，H型杆件翼缘板高640mm，外侧控制宽度1360mm，板厚10～16mm。除靠近拱脚处的2根吊杆采用等截面外，其余吊杆截面外侧控制宽度均按照1：8的坡度在中部减为680mm。
系杆内侧控制高度2000mm，内侧控制宽度1360mm，杆件板厚10～16mm。下翼板伸出竖板两侧，上翼板伸出竖板顶面。为与横梁连接，在系杆内侧设置工字型托架与之相连。
横梁为变高度钢板梁结构，布置间距3000mm，顶面设2%的横坡，高1600～1668.6mm，板厚16mm。
铁路桥面采用正交异性板整体钢桥面结构，采用U型纵肋，纵肋高度300mm，宽度400mm，板厚10mm，U肋间距800mm。
吊杆与拱肋、吊杆与系杆、桥面板、横梁工地连接采用高强度螺栓连接；拱肋节段、横撑与拱肋、桥面板与系杆顶板采用焊接。
3. 施工方案
一座桥梁在各个设计阶段都要编制不同深度的指导性施工组织，结构设计与概算都要依据施工组织安排。施工方案是施工组织设计的核心部分，必须切合实际，并有一定的科学合理性。
本桥位于山西省太原市汾河水库（饮用水水源地）内2座隧道之间，桥址处常水位水深约16m，河道两侧地形陡峻，无既有道路可利用，隧道贯通前不具备施工材料及各种机械设备的进场条件。符合现场实际情况，切实可行的施工方案是本桥设计的重要内容。
综合考虑环保、经济、安全性及工期等要求，确定了上部结构采用缆索吊机系统吊装，扣挂系统辅助悬臂拼装的施工方案。其中拱肋、横撑、吊杆、系杆、横梁等钢结构工厂集中加工。
本桥施工需在两侧隧道贯通后进行，利用隧道洞口平台作为钢结构预拼、吊装场地。
3.1 扣挂系统
扣挂系统由扣锁塔架、扣索及锚固系统等组成，用于扣挂合龙前的拱肋、钢梁等。
两岸各设置一座扣锁塔架，两座塔架中心相距136m，高约33m。扣锁塔架利用桥台作为基础，每座塔架由两个立柱组成，立柱中心距9m，与拱肋中心距一致。主拱、钢梁等合龙前竖向荷载通过扣锁塔架上部扣索、扣锚梁及分配梁等由扣锁塔架承受，同时每一组扣索对应设置一组锚索锚于后方的锚碇。扣、锚索锚于锚固区内同一根扣锚梁以平衡水平力，同时竖向荷载通过分配梁均匀传递给立柱。扣锁塔架设通风缆、后风缆，其中后风缆与锚索锚于扣塔锚碇。扣锁塔架采用常备式万能杆件组拼（由塔吊辅助拼装），普通螺栓连接。
3.2 缆索吊机系统
缆索吊机系统包括缆索塔架、主索、通风缆、后风缆及起重、牵引系统（天车、卷扬机等组成）、锚固系统及机电系统，是拱肋、钢梁等拼装的起升运输设备。缆索吊机主索跨度230m，额定吊重80t，起升高度55m，最大荷载作用下跨中最大垂度为16.4m，垂跨比f/L=1/14。
两岸各布置一座缆索塔架，塔架中心相距230m，太原侧高度约38m，兴县侧高度约36m。每座塔架由两个立柱组成，立柱中心距14m。立柱底部通过单向铰支座铰接于塔架基础。立柱之间设横向联结系，顶部设桁架式横梁，横梁上布置起重、牵引索转向系统、主索鞍。缆索塔架采用常备式万能杆件组拼（由塔吊辅助拼装），普通螺栓连接。
主索共设上、下游两组，每组主索由4-Φ56钢芯钢丝绳组成，其上各设两台20t起重天车及对应牵引、起重系统。两组主索上的起重设备可以一起抬吊，也可以各自独立作业。
3.3 锚固系统
全桥共布置16个锚碇，均采用重力式锚。其中2×4个为缆索塔架后锚，布置于缆塔后部，用于锚固主索、缆塔后风缆；2×4个为扣锁塔架锚碇，布置于扣塔后部，用于锚固扣塔锚索、后风缆。锚碇横桥向上下游对称布置，纵桥向根据地形按照两岸各缆索倾角基本对称布置锚碇。
3.4 临时支墩
第一节段拱肋安装前，距离拱、梁交接点8m处布置临时支墩，用于安装第一节段拱肋。临时支墩顶部布置千斤顶，用于调整第一节段拱肋姿态。第一节段拱肋调节完成后安装抄垫，锁定。
3.5主拱、钢梁架设
拱肋、钢梁等在工厂加工成节段后运至生产区存放。经预拼后，由运输车运至起吊平台，利用缆索吊机起吊，越过扣锁塔架吊送至待安装位置定位、安装。主拱采用拱肋、吊杆、系杆同步进行的方式拼装，先合龙拱肋再合龙系杆。
拱肋上设置扣点，每一节段安装完成后根据计算索力，挂设、张拉扣索及对应的锚索。主拱、钢梁等架设过程中需密切监测，根据前一施工阶段的监测值实时调整后张索的索力。重复以上步骤直至主拱跨中合龙。
4 结语
本桥采用缆索吊机阶段扣挂法施工，有效解决了桥址处施工场地狭小等问题，并能确保工程施工安全及城市饮用水源的安全。同时主桥拱肋、横撑、吊杆、系杆、横梁等经工厂集中加工后，大部分结构可同步施工，有效缩短了施工工期，减少了对水库旅游的影响。
扣锁、缆索塔架均采用常备式万能杆件组拼，充分利用了既有设备，施工费用和工料消耗低，施工方案较为经济合理。
目前本桥施工正在实施中，希望能为相似工程提供借鉴。
参考文献:
[1] TB 10002.1—2005 铁路桥涵设计基本规范[S].
[2] TB 10002.2—2005 铁路桥梁钢结构设计规范[S].
[3] TB 10002.3—2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].
[4] 路桥施工计算手册.
[5] GB8918—2006重要用途钢丝绳.
作者简介：闫天柱（1978-）工程师，2003年毕业于中南大学桥梁工程专业，工学学士。
关键词：系杆拱桥；扣锁塔架；缆索吊机系统。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.概况
新建太原至兴县铁路为客货共线国铁I级铁路，其中柳林河一号大桥（以下简称本桥，下同）为跨越柳林河而设，为下承式单线铁路桥，孔跨布置为1-130m系杆拱，桥梁全长138.969m，位于直线及3.4‰坡道上。
本桥位于山西省太原市汾河水库内2座隧道之间，桥位处河道两侧地形陡峻，呈“U”型，常水位水深约16m，水面宽度约84m。汾河水库是一座以防洪、城市供水为主，兼有旅游等综合效益的大型水利工程。
2.桥梁结构
2.1孔跨布置及橋式
本桥为下承式单线铁路桥，孔跨布置为1-130m简支钢箱系杆拱，桥台为明挖扩大基础（基础持力层为弱风化石灰岩）。拱肋中心至系杆中心距离为27m，矢跨比为1/4.81；拱肋中心线采取二次抛物线；吊杆间距6m，全桥共布设吊杆38个；采用钢结构做为主梁；道碴桥面，桥面上设现浇混凝土道碴槽板。
2.2拱肋、横撑、吊杆、系杆及横梁
本桥拱肋、横撑及系杆均为箱型截面，且在每个箱型截面的上下翼板、竖板上均设有加劲肋；吊杆采用H型截面；横梁为变高度钢板梁结构。
拱肋内侧控制高度3200mm，内侧控制宽度1360mm，杆件板厚28～32mm。
横撑外侧控制高度1600mm，外侧控制宽度1600mm，杆件板厚20mm，全桥共设7道横撑。
吊杆采用H型截面，H型杆件翼缘板高640mm，外侧控制宽度1360mm，板厚10～16mm。除靠近拱脚处的2根吊杆采用等截面外，其余吊杆截面外侧控制宽度均按照1：8的坡度在中部减为680mm。
系杆内侧控制高度2000mm，内侧控制宽度1360mm，杆件板厚10～16mm。下翼板伸出竖板两侧，上翼板伸出竖板顶面。为与横梁连接，在系杆内侧设置工字型托架与之相连。
横梁为变高度钢板梁结构，布置间距3000mm，顶面设2%的横坡，高1600～1668.6mm，板厚16mm。
铁路桥面采用正交异性板整体钢桥面结构，采用U型纵肋，纵肋高度300mm，宽度400mm，板厚10mm，U肋间距800mm。
吊杆与拱肋、吊杆与系杆、桥面板、横梁工地连接采用高强度螺栓连接；拱肋节段、横撑与拱肋、桥面板与系杆顶板采用焊接。
3. 施工方案
一座桥梁在各个设计阶段都要编制不同深度的指导性施工组织，结构设计与概算都要依据施工组织安排。施工方案是施工组织设计的核心部分，必须切合实际，并有一定的科学合理性。
本桥位于山西省太原市汾河水库（饮用水水源地）内2座隧道之间，桥址处常水位水深约16m，河道两侧地形陡峻，无既有道路可利用，隧道贯通前不具备施工材料及各种机械设备的进场条件。符合现场实际情况，切实可行的施工方案是本桥设计的重要内容。
综合考虑环保、经济、安全性及工期等要求，确定了上部结构采用缆索吊机系统吊装，扣挂系统辅助悬臂拼装的施工方案。其中拱肋、横撑、吊杆、系杆、横梁等钢结构工厂集中加工。
本桥施工需在两侧隧道贯通后进行，利用隧道洞口平台作为钢结构预拼、吊装场地。
3.1 扣挂系统
扣挂系统由扣锁塔架、扣索及锚固系统等组成，用于扣挂合龙前的拱肋、钢梁等。
两岸各设置一座扣锁塔架，两座塔架中心相距136m，高约33m。扣锁塔架利用桥台作为基础，每座塔架由两个立柱组成，立柱中心距9m，与拱肋中心距一致。主拱、钢梁等合龙前竖向荷载通过扣锁塔架上部扣索、扣锚梁及分配梁等由扣锁塔架承受，同时每一组扣索对应设置一组锚索锚于后方的锚碇。扣、锚索锚于锚固区内同一根扣锚梁以平衡水平力，同时竖向荷载通过分配梁均匀传递给立柱。扣锁塔架设通风缆、后风缆，其中后风缆与锚索锚于扣塔锚碇。扣锁塔架采用常备式万能杆件组拼（由塔吊辅助拼装），普通螺栓连接。
3.2 缆索吊机系统
缆索吊机系统包括缆索塔架、主索、通风缆、后风缆及起重、牵引系统（天车、卷扬机等组成）、锚固系统及机电系统，是拱肋、钢梁等拼装的起升运输设备。缆索吊机主索跨度230m，额定吊重80t，起升高度55m，最大荷载作用下跨中最大垂度为16.4m，垂跨比f/L=1/14。
两岸各布置一座缆索塔架，塔架中心相距230m，太原侧高度约38m，兴县侧高度约36m。每座塔架由两个立柱组成，立柱中心距14m。立柱底部通过单向铰支座铰接于塔架基础。立柱之间设横向联结系，顶部设桁架式横梁，横梁上布置起重、牵引索转向系统、主索鞍。缆索塔架采用常备式万能杆件组拼（由塔吊辅助拼装），普通螺栓连接。
主索共设上、下游两组，每组主索由4-Φ56钢芯钢丝绳组成，其上各设两台20t起重天车及对应牵引、起重系统。两组主索上的起重设备可以一起抬吊，也可以各自独立作业。
3.3 锚固系统
全桥共布置16个锚碇，均采用重力式锚。其中2×4个为缆索塔架后锚，布置于缆塔后部，用于锚固主索、缆塔后风缆；2×4个为扣锁塔架锚碇，布置于扣塔后部，用于锚固扣塔锚索、后风缆。锚碇横桥向上下游对称布置，纵桥向根据地形按照两岸各缆索倾角基本对称布置锚碇。
3.4 临时支墩
第一节段拱肋安装前，距离拱、梁交接点8m处布置临时支墩，用于安装第一节段拱肋。临时支墩顶部布置千斤顶，用于调整第一节段拱肋姿态。第一节段拱肋调节完成后安装抄垫，锁定。
3.5主拱、钢梁架设
拱肋、钢梁等在工厂加工成节段后运至生产区存放。经预拼后，由运输车运至起吊平台，利用缆索吊机起吊，越过扣锁塔架吊送至待安装位置定位、安装。主拱采用拱肋、吊杆、系杆同步进行的方式拼装，先合龙拱肋再合龙系杆。
拱肋上设置扣点，每一节段安装完成后根据计算索力，挂设、张拉扣索及对应的锚索。主拱、钢梁等架设过程中需密切监测，根据前一施工阶段的监测值实时调整后张索的索力。重复以上步骤直至主拱跨中合龙。
4 结语
本桥采用缆索吊机阶段扣挂法施工，有效解决了桥址处施工场地狭小等问题，并能确保工程施工安全及城市饮用水源的安全。同时主桥拱肋、横撑、吊杆、系杆、横梁等经工厂集中加工后，大部分结构可同步施工，有效缩短了施工工期，减少了对水库旅游的影响。
扣锁、缆索塔架均采用常备式万能杆件组拼，充分利用了既有设备，施工费用和工料消耗低，施工方案较为经济合理。
目前本桥施工正在实施中，希望能为相似工程提供借鉴。
参考文献:
[1] TB 10002.1—2005 铁路桥涵设计基本规范[S].
[2] TB 10002.2—2005 铁路桥梁钢结构设计规范[S].
[3] TB 10002.3—2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].
[4] 路桥施工计算手册.
[5] GB8918—2006重要用途钢丝绳.
作者简介：闫天柱（1978-）工程师，2003年毕业于中南大学桥梁工程专业，工学学士。