赣龙铁路吊钟岩主桥钢骨架及转体设计

摘要：赣龙铁路吊钟岩特大桥主桥为劲性钢管骨架钢筋混凝土上承式拱桥，设计跨度140 m。拱肋采用劲性钢管骨架，转体 合龙，挂模施工外包混凝土，较好地解决了桥梁施工对桥下公 路行车的干扰。介绍劲性钢管骨架计算方法、结构设计及骨架转体构造。

关键词：铁路桥梁；钢管混凝土拱桥；劲性钢骨架；转体；平铰构造；设计

1 工程概况

新建赣龙铁路吊钟岩特大桥位于福建省龙岩地区，跨越319国道和汀江二级支流南水河，山坡陡峻， 河谷深窄。桥梁西接吊钟岩隧道出口，东邻黄岩隧道 入口，桥式采用（1 -24 + 1 -32 ）m后张法预应力混凝 土梁+1 -140 m上承式劲性钢管骨架钢筋混凝土拱 + 9 - 32 m后张法预应力混凝土梁，全长510. 63 m。 桥梁主拱跨度140 m，桥高80 m。为不影响319国道 正常通行及解决大跨度桥梁不便架设的问题，设计采用劲性骨架转体合龙，分环施工外包混凝土形成拱肋 的施工方式。

2拱肋钢管骨架设计

2.1钢管骨架作用及特点

在拱肋施工过程中，钢骨架起着至关重要的作用，它是管内混凝土的外模及受力结构，与其管内混凝土 共同承受施工荷载和拱肋现浇混凝土荷载，起支架作 用，在拱肋形成后，成为桥梁运营阶段的受力钢材。因 此，必须有足够的强度和刚度，安全可靠。

本桥拱肋混凝土采用分环施工，即将拱肋沿截面高度方向分成若干环，每次施工一环，先施工的混凝土 又与钢管骨架共同承受后一环施工混凝土的重量。因 此钢骨架的钢材用量较一次浇筑大为节省。

钢筋混凝土拱桥钢管骨架只是过渡性结构，拱肋形成后，钢骨架包裹在混凝土内，起着类似钢筋的作 用，其外包混凝土为主要受力构件。

2.2钢管骨架构造

每拱肋上下弦采用4根！377 112 mm无缝钢管 组成空间结构，用双拼角钢作平、纵联，节点板用"10 mm钢板。根据拱上立柱的位置，将钢管分为35节 段，钢骨架总体布置见图1，横截面及弦杆节点构造见 图2、图3。

2.3钢管骨架受力过程

吊钟岩特大桥主桥的施工次序：①钢骨架的预制。 ②转体合龙，焊接拱脚成无铰拱。③管内混凝土灌筑。 ④第1环（底板）混凝土浇筑。⑤第2环（下倒角）混 凝土浇筑。⑥第3环（侧板）混凝土浇筑。⑦第4环 （上倒角、顶板）混凝土浇筑，至此钢筋混凝土拱肋形成。⑧拱上立柱施工。⑨桥面纵梁现浇。⑩二期恒载 上桥，至此桥梁施工完成。

段，钢骨架和其管内混凝土是其主要受力构件；⑧ 阶段以后，钢骨架和拱肋混凝土共同受力。

2.4        计算模型拱肋混凝土浇筑经多道工序完成，受力体系转换多次，根据施工次序，其结构计算采用如下三种模型： ①!③阶段为钢管骨架受力，按钢拱桁架建模计算；④ ~⑦阶段为钢管骨架和其管内混凝土以及先浇混凝土共同受力，按钢-混结合构件建模计算；共肋混凝土施工完成C⑧阶段及以后）后，按混凝土梁杆单元建模计算。依据骨架弦杆节点布置，本桥将钢管骨架划分为 240个杆元，建立钢拱桁架模型，将节点板、横联等作 为集中力加在杆元上，计算结果能较好的反应骨架的 实际受力。图4所示为桥梁半钢骨架计算模型。

钢管骨架在各阶段均参与受力，故其应力按应力叠加法求得。钢管骨架在施工各阶段及运营阶段应力 见表1。<?xml:namespace prefix="o" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:office">

3      转体设计

桥址处山坡陡峻，根据现场地形条件，通过地表处理和局部搭设支架，具备钢骨架立拼条件，利用拱座墩 作平衡重，可以实现钢骨架的平转。

平转的转轴可做成球铰或平铰，因混凝土球铰制作复杂，施工期长，如采用钢球铰则加工精度要求高， 投资大，故本桥转轴设计采用平铰。本设计对常规的 平铰系统作了改进，在上下转盘钢板间增加橡胶垫板， 以适应钢板制作、施工时的不平整，从而保证钢板及其混凝土受力均匀。

钢管骨架赣州侧平转180。，龙岩侧平转81。。整 个转体系统由上转盘、下转盘、平铰、拱座墩、扣索、背索、牵转系统组成，转体结构立面见图5。转体轴心按 转动结构重心位置确定，距上转盘前端4. 4 m，转动结 构重 30 000 kN。

上转盘为钢筋混凝土结构，平面呈矩形，长10.5 m，宽14.3m，厚5.5m。上转盘底面设有平铰上磨心、 内保险腿。下转盘厚3.0 m，表面布置有平铰下磨心、 内保险腿滑道、外保险腿、牵转系统反力座等。扣索、背索均采用！15.2 mm钢绞线，扣索为临时体外索。

平铰结构传递转体重量，保证体系转动，并兼作转 体定位轴，是转动体系中最重要的结构，主要由上下磨 心钢板、不锈钢板、橡胶板、四氟滑板、定位轴等组成，平铰结构见图6。混凝土磨心直径2.4 m，采用C45混凝土，磨心钢板直径1. 9 m，厚20 mm，钢板下混凝土控 制应力12. 0 MPa。