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摘要：以公跨铁立交桥的系杆拱桥桥型成桥施工为例，介绍万能杆件桁架技术在成桥施工中的应用。通过方案比选及力学分析探讨万能杆件桁架受力结构的科学性、施工方案的合理性、施工技术的经济性及跨越铁路纵移的操作工艺，并为今后系杆拱桥新的成桥方式提供基础条件及经验依据。
关键词：公路跨铁路;万能杆件桁架;系杆拱桥成桥;纵移
Abstract: arc bridge bridge type to across the railway overpass bridge construction as an example, introduced universal bar truss technology application in bridge construction. Through scheme comparison and analysis of mechanics to explore universal stress bar truss structure is scientific, reasonable construction scheme, construction technology of economy and the cross rail longitudinal shift operation process, and for the next arc bridge new way provides the basis of the basic conditions and experience into a bridge.
Key words: road across the railway; Universal bar truss; Arc bridge as a bridge; Longitudinal shift
中圖分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1、工程概况
衡州大道跨京广铁路衡阳火车站的主线桥系采用L—168m刚架式钢管混凝土系杆拱桥。其桥面组成为2.3m吊索区+0.5m防撞墙+23m双向六车道+0.5m防撞墙=2.3m吊索区，吊索段桥面总宽28.6m，拱脚位置为29.2m，
该桥原设计拟采用主塔缆索分节吊运安装方案，由于其上跨电气化铁路，缆索施工、主拱吊装、桥面系纵横梁施工均需在铁路封锁时间内进行。工期长，投入大。
为此，经专家组多方讨论，既有电气化运营铁路施工风险大，将原最初方案改为通过分段拼装，分段纵移桁架，并利用桁架作为跑道，将主拱在铁路线安全界限外拼装，然后纵移到位，最后通过三维精调安装。具体见图1。
图1支架总布置图
重难点分析：
该施工方案中，桁架的承载力、空间的适应性、工艺技术的可操作性是一个重要环节。
2、跑道桁架方案的确定
该桁架在纵移就位中需多次悬臂过孔，最大悬臂过孔达28米。作为整体的双桁架间的净宽达32米，活载重=（主拱+支架）×1.4=（605T+495T）×1.4=1540T。鉴于主拱平移过程中需要作为跑道的桁架不宜出现大挠度变形，故要求桁架刚度较大。
作为大临设施的桁架，较为通用的有贝雷式桁架及万能杆件桁架两种，根据桁架的力学性能，操作性等要求，施工前将两者优缺点比选，如下表1。
表1
经过比选，本次桁架跑道采用万能杆件拼装。见图2（a）、图2（b）。
图2（a）纵断面图
图2（b）横断面图
拖拉跑道采用双层万能杆件标准格式，桁高4m，宽2m。
3、万能杆件桁架验算
3.1模型的建立
基于方案比选结果采用万能杆件拼装的桁架。
本计算采用midas2010建立力学模型，通过对万能杆件跑道桁架进行结构离散，采用空间梁单元进行模拟，总共单元9108个，节总5126个，结构离散图见图3、图4。
图3拖拉跑道有限元整体模型图 图4拖拉跑道有限元局部模型图
3.2跑道计算荷载
将上部结构进行模拟，得出每个轮重的反力，作为跑道的计算活荷载，采用程序中提供与挂车荷载相似的特殊荷载进行加荷。
表2跑道计算荷载轮重表（单位：kN）
3.3计算结果
（1）应力：
图5 1.2*恒载+1.4活载max结构应力图（单位;MPa）
表3桁架主要控制点最大应力表
由表可见，万能杆件最大拉应力-198 MPa，最大压应力+197 MPa，万能杆件支架容许应力为200MPa，故应力满足。
（2）位移：
图61.2*恒载+1.4活载min结构位移图（单位;mm）
表4桁架各工况下最大的挠度表
4、万能杆件桁架的纵移工艺
本次万能杆件桁架衡跨衡阳站客车到发场10条铁路线，客车 8条铁路线，临时线1条，存车线3条。铁路客运货运十分繁忙，见图7。
计施工流程图。
图7移梁跑道平面布置图
本次采用在铁路线外分段拼装，分段吊装，在封锁时间逐节纵移，逐孔推进，纵移总长184米，其中每段为8米，共分23段。作业时采用拼一段，吊一段，移一段的方式，共计23个封锁点，23天拼装纵移到位。见图8、图9。
图8侧立面照片 图9端立面图片
纵移施工工艺要点：
（1）施工中，为减少悬臂过孔的挠度，在万能杆件桁架前设置P50双排钢轨导梁，以减少桁架端头自重，导轨设置预拱，以防止过孔时因挠度过大不能爬上对岸支墩。
（2）节点的处理。由于万能杆件受力模式为二力杆，故在纵移过程中，需在每个节点处设置一个节点构造，使节点构造板与钢轨连接，由钢轨承担2m内节点荷载，再分担到节点上。具体见图10。
图10 节点详图
（3）由于万能杆件桁架需跨电气化跨铁路，为确保安全，要求在过有电区时，必须在垂直天窗中封锁施工。封锁期间铁路不通车不通电，同时在桁架下挂迪尼玛安全防电防护网。
（4）纵移过程中，对压应力最大的工况及拉应力最大的工况的对应杆件进行应力检测，以检校实际应力与理论值的拟合度。同时验算滚轮的摩擦力及滚轮轮轴的承载能力（本文略）。
（5）纵移过程中，应同步拖拉，并在每次拖拉后进行高程复核及导向复核，发现偏差应对及时调整。
5、结束语
衡州大道跨京广铁路衡阳火车站立交桥为1-168m刚架式系杆拱。本次利用万能杆件桁架。作为跑道进行至拱安装的施工实践，现场应用取得了成功，收到了良好的效果。其封锁点少，工期缩短，节省大量防护棚架费用等优点，使其在工程中造价优势明显，在本次实践中该方法既减少了对铁路运输干扰的同时又取得了良好经济效益。
随着我国交通事业的蓬勃发展，大跨度系杆拱桥在公跨铁立交运用越来越广泛。在系杆拱桥成桥的3种方式（①背系法②转体法③现场安装法）中现场安装法针对运营铁路有着较大优势，而现场安装法中万能杆件桁架施工为其关键技术，本次施工应用取得的成功，证明该施工技术在今后类似工程中取得了广泛应用。
关键词：公路跨铁路;万能杆件桁架;系杆拱桥成桥;纵移
Abstract: arc bridge bridge type to across the railway overpass bridge construction as an example, introduced universal bar truss technology application in bridge construction. Through scheme comparison and analysis of mechanics to explore universal stress bar truss structure is scientific, reasonable construction scheme, construction technology of economy and the cross rail longitudinal shift operation process, and for the next arc bridge new way provides the basis of the basic conditions and experience into a bridge.
Key words: road across the railway; Universal bar truss; Arc bridge as a bridge; Longitudinal shift
中圖分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1、工程概况
衡州大道跨京广铁路衡阳火车站的主线桥系采用L—168m刚架式钢管混凝土系杆拱桥。其桥面组成为2.3m吊索区+0.5m防撞墙+23m双向六车道+0.5m防撞墙=2.3m吊索区，吊索段桥面总宽28.6m，拱脚位置为29.2m，
该桥原设计拟采用主塔缆索分节吊运安装方案，由于其上跨电气化铁路，缆索施工、主拱吊装、桥面系纵横梁施工均需在铁路封锁时间内进行。工期长，投入大。
为此，经专家组多方讨论，既有电气化运营铁路施工风险大，将原最初方案改为通过分段拼装，分段纵移桁架，并利用桁架作为跑道，将主拱在铁路线安全界限外拼装，然后纵移到位，最后通过三维精调安装。具体见图1。
图1支架总布置图
重难点分析：
该施工方案中，桁架的承载力、空间的适应性、工艺技术的可操作性是一个重要环节。
2、跑道桁架方案的确定
该桁架在纵移就位中需多次悬臂过孔，最大悬臂过孔达28米。作为整体的双桁架间的净宽达32米，活载重=（主拱+支架）×1.4=（605T+495T）×1.4=1540T。鉴于主拱平移过程中需要作为跑道的桁架不宜出现大挠度变形，故要求桁架刚度较大。
作为大临设施的桁架，较为通用的有贝雷式桁架及万能杆件桁架两种，根据桁架的力学性能，操作性等要求，施工前将两者优缺点比选，如下表1。
表1
经过比选，本次桁架跑道采用万能杆件拼装。见图2（a）、图2（b）。
图2（a）纵断面图
图2（b）横断面图
拖拉跑道采用双层万能杆件标准格式，桁高4m，宽2m。
3、万能杆件桁架验算
3.1模型的建立
基于方案比选结果采用万能杆件拼装的桁架。
本计算采用midas2010建立力学模型，通过对万能杆件跑道桁架进行结构离散，采用空间梁单元进行模拟，总共单元9108个，节总5126个，结构离散图见图3、图4。
图3拖拉跑道有限元整体模型图 图4拖拉跑道有限元局部模型图
3.2跑道计算荷载
将上部结构进行模拟，得出每个轮重的反力，作为跑道的计算活荷载，采用程序中提供与挂车荷载相似的特殊荷载进行加荷。
表2跑道计算荷载轮重表（单位：kN）
3.3计算结果
（1）应力：
图5 1.2*恒载+1.4活载max结构应力图（单位;MPa）
表3桁架主要控制点最大应力表
由表可见，万能杆件最大拉应力-198 MPa，最大压应力+197 MPa，万能杆件支架容许应力为200MPa，故应力满足。
（2）位移：
图61.2*恒载+1.4活载min结构位移图（单位;mm）
表4桁架各工况下最大的挠度表
4、万能杆件桁架的纵移工艺
本次万能杆件桁架衡跨衡阳站客车到发场10条铁路线，客车 8条铁路线，临时线1条，存车线3条。铁路客运货运十分繁忙，见图7。
计施工流程图。
图7移梁跑道平面布置图
本次采用在铁路线外分段拼装，分段吊装，在封锁时间逐节纵移，逐孔推进，纵移总长184米，其中每段为8米，共分23段。作业时采用拼一段，吊一段，移一段的方式，共计23个封锁点，23天拼装纵移到位。见图8、图9。
图8侧立面照片 图9端立面图片
纵移施工工艺要点：
（1）施工中，为减少悬臂过孔的挠度，在万能杆件桁架前设置P50双排钢轨导梁，以减少桁架端头自重，导轨设置预拱，以防止过孔时因挠度过大不能爬上对岸支墩。
（2）节点的处理。由于万能杆件受力模式为二力杆，故在纵移过程中，需在每个节点处设置一个节点构造，使节点构造板与钢轨连接，由钢轨承担2m内节点荷载，再分担到节点上。具体见图10。
图10 节点详图
（3）由于万能杆件桁架需跨电气化跨铁路，为确保安全，要求在过有电区时，必须在垂直天窗中封锁施工。封锁期间铁路不通车不通电，同时在桁架下挂迪尼玛安全防电防护网。
（4）纵移过程中，对压应力最大的工况及拉应力最大的工况的对应杆件进行应力检测，以检校实际应力与理论值的拟合度。同时验算滚轮的摩擦力及滚轮轮轴的承载能力（本文略）。
（5）纵移过程中，应同步拖拉，并在每次拖拉后进行高程复核及导向复核，发现偏差应对及时调整。
5、结束语
衡州大道跨京广铁路衡阳火车站立交桥为1-168m刚架式系杆拱。本次利用万能杆件桁架。作为跑道进行至拱安装的施工实践，现场应用取得了成功，收到了良好的效果。其封锁点少，工期缩短，节省大量防护棚架费用等优点，使其在工程中造价优势明显，在本次实践中该方法既减少了对铁路运输干扰的同时又取得了良好经济效益。
随着我国交通事业的蓬勃发展，大跨度系杆拱桥在公跨铁立交运用越来越广泛。在系杆拱桥成桥的3种方式（①背系法②转体法③现场安装法）中现场安装法针对运营铁路有着较大优势，而现场安装法中万能杆件桁架施工为其关键技术，本次施工应用取得的成功，证明该施工技术在今后类似工程中取得了广泛应用。