中铁大桥局集团有限公司 湖北武汉 430050
摘要：孟加拉帕德玛大桥铁路桥面设计为铁路纵梁与预制铁路桥面板叠合结构，采用由4根工字钢铁路纵梁加9块预制铁路桥面板通过剪力钉槽口灌浆叠合组成整体桥面板叠合设计体系，本文通过介绍标准节间铁路纵梁和铁路桥面板的整体预制的特殊设计施工工艺，采用大型浮吊进行整体架设的关键技术，通过剪力钉槽口微膨胀水泥砂浆灌注技术实现铁路桥面板整体结合。克服了桥址地区不利气候因素和复杂工况条件，减少了由于散拼作业的起重吊装频率并保证了施工的安全性，提高了节间段的匹配精度和保证了线形质量。
关键词：叠合设计；上部结构；纵梁组拼；桥面板架设；剪力钉槽口
1.工程概况
1.1总体布置
孟加拉帕德玛大桥主桥长6150m，宽21.5m，由41孔6×(6×150m)+(5×150m)跨度为150m的钢混结合连续梁组成，双层桥面布置，下层为单线铁路，上层为双向4车道公路，有天然气、自来水、通讯管路通过桥梁过河。主桥共42个桥墩，其中40个水中墩，2个岸边过渡墩。主桥钢梁纵断面示意图（见图1）。
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图1 主桥钢梁纵断面示意图
1.2主桥上部结构
1.2.1钢梁结构
主桥主梁为整体节点全焊钢桁梁结构，主桁采用无竖杆的三角桁式，横向两片桁布置。主桁高12.75m，中心距12m，节间长度18.75m。下弦杆采用箱形截面，宽1600mm，高1600mm；上弦杆亦采用箱形截面，宽1600mm，高1500mm，绝大部分上弦杆箱内设T形加劲肋；腹杆均采用箱形截面，与主桁节点采用对接焊连接。
1.2.2主桥铁路桥面
主桥铁路桥面为铁路纵梁与预制铁路桥面板叠合结构，每个节间通过安装铁路纵梁及9块预制铁路桥面板组合并以栓接形式固定于钢梁的牛腿托架上，通过剪力钉槽口灌浆叠合组成整体铁路桥面系。
1.2.3 铁路纵梁
铁路纵梁为尺寸914x419x388，材质S355M的工字钢。由4根纵梁并配合纵梁间的横联构成统一整体，每跨共8个节间，每节间由4根纵梁以及4道横梁组成。纵梁与横梁间通过高强螺栓连接。铁路纵梁间横联由焊接在铁路纵梁上的加劲板以及角钢通过高强螺栓连接而成。铁路纵梁上表面焊接剪力环和剪力钉与上部预制混凝土板浇筑成整体，下表面通过支座落在托架上。铁路纵梁间横联连接示意图（见图2）。
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图2 - 铁路纵梁间横联连接示意图
1.2.4主桥铁路桥面板
主桥铁路桥面板为钢筋混凝土结构，板宽5.18m，总高度0.63m，预制节段长度有1.99m（类型IP）、1.945m（类型EP）、2.8m（类型BP1）三种标准节段，标准节间的布置为：1.945m(EP)+6×1.99m(IP)+1.945m(EP)+2.8m(BP1)，铁路桥面板底板上预留与铁路纵梁连接的剪力钉槽口。
1.2施工条件
项目所处的孟加拉湾地区属于典型的季风气候带，是世界上遭受风暴潮袭击最严重的地区，常遭遇飓风袭击。每年风季（3～6月）常发生热带气旋及偶发性暴风（飑线风），风速可达27m/s（十级风），每年6～8月平均降雨量为大；每年5～9月洪水期，最高水位达+6.5mPWD，主河槽最大流速4.5m/s；每年冬季（11月～次年1月）均大雾天气，陆地及水上能见度极低。
2总体方案
2.1 铁路板架设方案比选：
项目研究比选了两种架设方案：第一种方案为散拼方案，利用公路桥面板架板机散拼铁路纵梁和铁路桥面板；第二种方案为整拼方案，即首先将铁路纵梁和铁路桥面板临时叠合成整体，再在桥位处利用浮吊整体吊装到位。
第一种方案起吊次数多、施工效率低，且占用公路桥面板架设资源，影响公路板架设速度；第二种方案起吊次数少，安装方便，具有安全可靠，经济合理，技术可行的特点。通过比选，决定采用浮吊整体吊装的总体方案。
2.2总体实施方案
铁路纵梁在Mawa岸钢结构车间内组拼成整体，铁路桥面板在Mawa岸预制场内预制。在水上驳船上设置胎架，一组铁路纵梁和8块铁路桥面板在平板驳船上临时组合。平板自航驳行驶至待架位置后定位，利用200t/165t浮吊起吊后安装实现整体架设。整体架设完成后，即可进行槽口灌浆，将铁路桥面板与铁路纵梁组合成为整体。
3关键技术
3.1铁路纵梁制作及组拼技术
铁路纵梁的生产制造和组拼工序为：工字钢、加劲板、连接板和连接角钢的下料→加劲板、连接板、连接角钢划线、卡样、钻孔→工字钢划线钻孔→组装、焊接铁路纵梁加劲板→组装横联→钻支座连接孔→涂装，最终制作完成的铁路纵梁组（见图3）。
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图3 - 制作完成的铁路纵梁组
对于铁路直线段和平曲线半径较大处的铁路纵梁工字钢在半成品加工时一端提前钻孔，另一端根据安装至钢梁上的纵梁牛腿托架螺栓孔位置放样出螺栓位置再进行钻孔；对于铁路平曲线半径较小处的铁路纵梁则在预制阶段两端均不出孔，应完全根据钢梁节间内两端纵梁牛腿托架上螺栓孔位置进行测量、划线，定位铁路纵梁两端翼缘板上螺栓孔位置，然后再进行钻孔。
铁路纵梁组拼在专用胎架上进行，胎架两支点距离与铁路纵梁跨度相同，在相应节点铁路纵梁组拼前根据跨度、转角情况在胎架两支点上测量放样，作为铁路纵梁摆放的基准并精确调平。四道横联拼装栓孔处打入冲钉并拧入工具栓，逐步退出冲钉及工具栓，施拧横联与铁路纵梁之间的高强度螺栓完成组拼。
3.2铁路桥面板的预制技术
3.2.1 钢筋制作与安装
铁路桥面板钢筋下料、弯曲、成型工作均在预制场内钢筋加工区进行，在钢筋绑扎台座上绑扎成整体吊装至铁路桥面板预制台座上。
3.2.2 模板安装
桥面板预制模板系统由底模、侧模、端模、挡墙模板、剪力钉槽口模板组成，总体设计为底模包侧模（端模）形式，即侧模（端模）支撑于底模上。模板平面及高程偏差控制在2mm以内。
底模由面板、小肋、大肋组成，安装前由测量精确放样确保底模安装的平整度。底模安装完成后，大肋两端采用型钢与预制台座预埋件焊接牢固。测量放样定位并涂刷脱模剂后安装侧模，利用单侧模板上设置的两根调节丝杆调整到位侧模位置并固定。待侧模安装完成后安装端模，端模与侧模间采取端模包侧模方式，利用单侧模板上设置的六根调节丝杆调整端模安装位置，调整到位后与侧模栓接固定。端模安装完成后安装挡墙模板，将挡墙模板与端模栓接固定，形成桥面板混凝土浇筑的外模具，并由测量人员对四角位置放样复核。剪力钉槽口模板单个安装，待全部安装完成后测量校核相对位置，微调至满足设计要求后拧紧各剪力钉槽口模板固定螺栓。
3.2.3 混凝土浇筑及养护
混凝土浇筑采用20t门吊悬挂采用3m³吊斗边放料、边移动方式连续浇筑。每块铁路桥面板一次浇筑完成，采用φ50插入式振捣棒振捣，挡墙等钢筋密集区域采用φ30振动棒振捣。
预留剪力钉槽口的目是为了桥面板和铁路纵梁结合，通过剪力钉槽口灌浆后完成铁路桥面板和铁路纵梁之间的结合。为了保证铁路桥面板安装时剪力钉槽口表面混凝土以及铁路桥面板与湿接缝混凝土之间结合的可靠性，采用冲洗凿毛方式对上述混凝土表面进行处理，具体方法是于混凝土浇筑前在剪力钉槽口和桥面板湿接缝处模板上涂刷缓凝剂，铁路桥面板混凝土浇筑完成待混凝土初凝后，拆除剪力钉槽口和桥面板湿接缝处模板，对剪力钉槽口和桥面板湿接缝进行冲洗凿毛。铁路桥面板在预制台座上采用洒水自然养护，存放区采用洒水养护方式继续养护。
3.3铁路纵梁与铁路桥面板的临时组拼技术
铁路纵梁与铁路桥面板的组合构件安装主要步骤为：铁路纵梁从钢结构车间运至综合码头后由码头吊机吊装下河摆放到平板驳甲板胎架上，然后在铁路纵梁贴放橡胶条，逐次安装9块铁路桥面板，最后加装配重块。
为了消除纵梁及铁路板在制造中产生的误差导致铁路板与纵梁之间会存在缝隙，在铁路纵梁工字钢边缘粘贴一定高度的橡胶条，再将铁路桥面板逐块依次拼装，保证单个节间8个桥面板接缝之间的高差在允许范围内。对于拼装中线型的控制则需要对纵梁及铁路板进行成品测量验收合格后，在进行铁路板和纵梁的具体位置划线，并严格按照位置标记进行拼装得以保证。
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图4 – 铁路纵梁及铁路桥面板拼接组件吊点位置示意图
逐次安装铁路桥面板使铁路纵梁与铁路桥面板的临时组拼完成后，需在位于组合构件位于编号为BP1的桥面板后端加装配重以避免临时上平联的不利影响，由于钢梁每个节间上面有一根临时连接系，所以导致不能采用传统的居中吊装，只有通过后端压重才可调整组合件重心位置增加配重才能克服纵梁架设吊装采用偏心法吊装的安全性，保证吊装的安全性和平衡性。铁路纵梁及铁路桥面板拼接组件吊点位置示意图（见图4）；标准节间桥面板与铁路纵梁组合构件及配重安装位置（见图5）。
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图5 - 标准节间桥面板与铁路纵梁组合构件及配重安装位置
3.4整体吊装技术
3.4.1支座的安装
铁路纵梁支座需提前安装在已随钢梁架设安装的牛腿支架上，在Mawa（小里程）侧设置固定弹性支座和Janjira（大里程）侧设置的导向弹性支座，支座通过M16螺栓与牛腿托架顶面及工字钢梁下翼缘连接并在在纵梁架设前安装牛腿托架上。待纵梁架设吊装至支座上之后，才会将支座与纵梁进行正式螺丝安装，支座的检查标准为上下板面螺栓能紧密匹配安装即可。
铁路纵梁和桥面板在平板机驳上临时组合后需调节重心，之后在两端安装操作平台，由型钢制作，分为上部挑梁、上下通行爬梯及下部悬吊挂篮组成，挂篮底部铺设踏板，最后安装吊具。
3.4.2 整体吊装的准备
组拼构件吊装前通过后端压重并调整组合构件的重心位置，具体调节方式为：位于横梁的BP1桥面板（重量：6.2t）摆放至吊装组件后端并在后端压重24.3t，使组合构件重心后移至距纵梁重心1900mm处。安装起重吊具顶面上横梁，用φ25精轧螺纹钢与下兜梁连接，每根吊杆预拉2t，再安装纵梁两端施工平台的上挑梁。
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图6 – 铁路纵梁及铁路桥面板拼接组件起吊和安装示意图
3.4.3 整体吊装
在完成所有起吊准备工作后，平板机驳运载组合构件行驶至待架孔位处定位，浮吊松钩将吊具与下兜梁连接，165t/200t浮吊起吊纵梁+桥面板组合构件；通过收紧/放松浮吊锚绳，精确调整浮吊位置，利用上弦顶面未设置临时上平联的节间下放组件，当构件落至临时上平联下方后，通过调整锚绳缓慢纵向移动吊机，使安装纵梁组对准相应节间牛腿位置，当组合构件即将落于横梁之间时，人工辅以小型工具，保持构件稳定。铁路纵梁及铁路桥面板拼接组件起吊和安装示意图（见图6）。
首先将Mawa侧（小里程）支座下钢板与纵梁牛腿螺栓孔对位，穿入螺栓，做一般拧紧后浮吊继续松钩，调整Janjira（大里程）侧活动支座的位置，使支座下钢板与纵梁牛腿螺栓孔对位，穿入螺栓，再次做一般拧紧，检查铁路纵梁位置，吊钩解除，施拧支座螺栓，解除支座上下钢板间的临时约束，铁路纵梁与桥面板组合构件吊装作业得以完成。
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图7 – 铁路桥面板槽口浇筑区域示意图
3.5铁路桥面组合
3.5.1剪力钉槽口灌注
铁路桥面组合在在桥位处安装完成后，在纵梁端部的EP桥面板处用同标号水泥砂浆封堵桥面板与纵梁之间的缝隙，在铁路纵梁顶面形成闭合 “□”形结构。
剪力钉槽口采用微膨胀水泥浆和微膨胀水泥砂浆灌注，现场拌制M60微膨胀水泥浆，一个节间内纵梁组从高点向低点逐段灌入水泥浆（从剪力钉槽口向间隙内灌浆），当灌注槽口水泥浆流至相邻槽口后，开始下一个槽口的灌注，以保证桥面板槽口外的间隙能够被水泥浆充分填充，水泥浆灌注量超过桥面板底面约20mm。在已经灌注的水泥浆失去流动性前对剪力钉槽口逐一进行水泥砂浆灌注，灌注顺序与灌注水泥浆时相同。剪力钉槽口砂浆灌注完成后用塑料薄膜覆盖，并保持湿润状态养护7天。
3.5.2现浇缝施工
桥面板之间通过现浇连接成整体，铁路桥面板槽口浇筑区域示意图（见图7），现浇缝施工分为填隙→钢筋绑扎→立模→完成现浇缝浇筑→养护等步骤。
铁路桥面板安装后相互之间存在10mm的缝隙用海绵压条填缝做密封处理，防止浇筑混凝土时漏浆。现浇两侧的路缘路缘采用钢模板，分别设置内侧模和外侧模，外侧模板通过内侧模顶部吊架悬挂，内外侧模板间设置拉杆。浇筑并养护结束后，铁路纵梁组的整体结合工序就此完成。
4总结
孟加拉帕德玛大桥采用铁路纵梁和铁路桥面板的整体预制，整体拼接架设的特殊设计施工工艺，使得铁路纵梁与铁路桥面板的组拼更易于整体线型的保证，采用大型浮吊进行整体架设，通过剪力钉槽口微膨胀水泥砂浆灌注技术实现铁路桥面板整体结合，克服了散拼作业受制于桥址地区不利气候因素和复杂工况条件的缺陷，规避了多次吊装的作业风险。整体实施情况安全可靠，使得整体吊装效率高，速度快，同时提高了节间段的匹配精度和线形质量，为项目有序、安全的推进赢得了宝贵的时间。该施工工艺发挥了安全可行，工期可控，经济合理的三重优势，也为国内外同类型项目提供了参考经验及成功案例，具有积极的推广意义。