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摘要：京张高铁官厅水库特大桥主桥设计为8孔110m跨简支曲弦钢桁梁桥，桥上轨道结构类型设计为CTRS-Ⅰ型双块式无砟轨道，为国内首条时速350km无砟轨道多孔简支钢桁梁桥，为解决主梁梁端转角超限问题，梁缝处轨道结构设置过渡板（过渡板两端设限位板）。轨道结构采用轨排框架法原位现浇施工，过渡板采用预制吊装法施工。钢梁受温度荷载、二期恒载影响竖向变形大，轨道结构施工精度要求高，仪器设备精度、灵敏度高，这一系列问题给钢梁桥无砟轨道标高控制提出了挑战，在成功克服了上述困难后，该桥无砟轨道施工于2018年11月顺利完成，施工精度满足规范要求，为钢梁桥无砟轨道施工积累了经验。
关键词：京张高铁；钢桁梁桥；无砟轨道；温度变形；施工预拱度；过渡板.
1工程概况
京张高铁官厅水库特大桥主桥设计为8孔110m跨简支钢桁梁桥[1-2]，桥上轨道结构类型设计为CTRS-Ⅰ型双块式[3]无砟轨道，为国内首条时速350km无砟轨道多孔简支钢桁梁桥。单孔钢梁计算跨度108m，桁高0～19.0m，桁宽13.8m，节间长10.8m。钢梁跨中（E5）厂设预拱度为111mm，静态验收阶段轨道结构顶面不设置预拱度（详见图1）。
图1钢梁厂设拱度和静态轨道标高关系示意
钢桁梁采用正交异性钢桥面板结构，桥面板顶面设计为20cm桥面板，道砟槽板顶面布置双线轨道结构，轨道结构由钢轨、WJ-8B型扣件、道床板、限位凹槽、混凝土底座等组成，详见图1。轨道结构高度为：176（钢轨）+34（扣件）+45（承轨台）+260道床板+311（底座含4mm隔离层）=826mm。为解决梁端转角超限问题，主桥与引桥、主桥和主桥梁缝处轨道结构设置长2.02m、2.42m过渡板，过渡板两侧设限位板。过渡板及限位板采用抗拔扣件。主桥底座板、道床板纵桥向长度有4.245m、5.3m两种规格，分块间设置0.1m板缝，主桥无砟轨道断面详见图2
图2主桥无砟轨道平、纵、横断面
线路中心距下游京藏高速官厅大桥中心距离约70m，距离施工栈桥中心24.5m。桥址处极端最高气温40.3℃，极端最低气温-21.7℃，设计温度按15℃考虑，温度荷载按系统升温30℃、系统降温40℃、混凝土桥面板与钢桥面板温差按10℃考虑三种方式计算；全年平均风速约2.6m/s，最大风速24.0m/s。
2总体施工方案及施工难点
2.1总体施工方案
底座板采用原位现浇法施工，单孔梁浇筑2次；道床板的施工采用轨排框架法[4]原位现浇施工，根据模板、轨排配置单孔梁浇筑2次；过渡板采用预制吊装的方式施工，利用梁面布置的15t跨线龙门吊机进行桥上安装，限位板同道床板一起原位浇筑。
2.2施工难度
（1）钢梁受日照温度荷载[5]引起的日变形量比较大，根据观测，随着太阳的升起，钢梁跨中拱度上拱[6]约10mm，而随着太阳落山，钢梁的上拱值逐渐回落，温度力引起变形对轨道不平顺产生影响，而高速铁路对于轨道铺设精度要求高（静态阶段高低方向，短波不平顺30m弦长2mm/10m，长波不平顺300m弦长10mm/150m），温度变形给道床板精调[7-10]标高控制的时机和方法提出了难题。
（2）钢梁二期恒载作用下的竖向变形量大，理论计算很难准确计算出钢梁的刚度，导致理论值和实际值存在差异，施工预拱度值如何确定是我们必须面临的难题。
（3）测量设备精度高、环境敏感，外界的风、温度、震动等对施工中用到的精密水准仪、静力水准仪、轨道精调小车等仪器的影响比较大，测量控制难度大。
3施工关键技术
3.1CPⅢ控制网建立
CPⅢ控制点间距要求是50～70m，轨道精调时要用到的CPⅢ控制点不宜少于4对，沉降评估后在每孔钢梁的固定支座上方和跨中的防护墙上布置了CPⅢ控制点，跨中的CPⅢ点会随着钢梁拱度和纵向伸缩的变化而变化，是个不确定的点，使用时采用“随测随用”的办法，每次精调施工前用固定支座顶的CPⅢ点来测量跨中的CPⅢ的坐标和高程值，将测量值作为跨中CPⅢ点的临时控制值使用。
3.2钢梁温度适应性监测
钢梁所处的温度场十分复杂，为了取得钢梁的在温度荷载下的变形及底座板浇筑前后的挠度变化值，为道床板施工控制标高提供准确的依据，分别采取了人工和智能测量手段对钢梁进行温度变形观测。
人工测量的位置为每孔梁的梁端和跨中2对CP3点位，主要采用贴片式温度计测量钢梁表面温度，采用手持红外线测温仪测量混凝土表面温度，采用埋入式温度计测量混凝土芯部温度。用到的仪器有电子水准仪（0.3mm/km）、水平仪（±2.0mm/km）、全站仪（0.5″1+1ppm），每2小时测量一次；
智能观测点设置在首孔梁的梁端、1/4跨中、跨中，共设置5对观测点，观测点设置在防护墙上，防护墙距线路中心的距离4.7m，其余孔跨观测点设置在跨中的防护墙上，温度监测点设置在跨中人行走道桥面板及相对应的腹杆上。智能观测采用静力水准仪进行高程测量，每5分钟采集一次数据。
结果显示，钢梁起拱值跟随太阳的升起而增大（跨中最大值约9mm，理论计算时温差10℃钢梁跨中起拱值10.5mm），在午后达到最大，在日落后开始下降，大约要到夜间22：00以后起拱值才完全消失，并且左右桁同一时间起拱值略有不同。钢梁横桥向旁弯数值比较小，可忽略不计。
两种测量手段都存在不足，人工测量因数据量不足生成的曲线（详见图3（a））不平滑，而智能测量手段对环境比较敏感，生成的曲线（详见图3（b）（未修正））跳动比较大，数据需修正。因观测周期较短，未取得系统升温引起的钢梁起拱值，理论计算结果显示，系统升温30℃引起的钢梁跨中起拱值2mm，整体升温对起拱影响较小。
（a）人工测量（b）静力水准测量
图3钢梁跨中拱度变化曲线
3.3控制标高的确定
钢梁在二恒荷载作用下会产生比较大的变形，为了达到二恒施工完成后的钢轨顶面预拱度为零的目标，施工预拱度的设置尤为重要。钢梁底座板、道床板施工时还有部分二恒没有全部施工完成，预拱度值计算还要预留剩余二恒的影响。轨道结构施工时荷载钢筋、模板、轨排、混凝土荷载是逐步加载的，施工前需详细计算各部分施工荷载引起的下挠值，模板、轨排、人员和机具为临时荷载，其预拱度值与二恒下的预拱度应反向考虑。设计给出的荷载作用下的下挠值见下表1（修正系数0.9，为根据道砟槽板浇筑后实测下挠值的修正）。
表1荷载引起的钢梁跨中下挠值计算表
上表为理论计算值，为了准确控制标高，实际值需进行验证，验证方式考虑过采用堆载预压，因不同跨刚度差异、过程繁琐和数据不易取得（数据会掺杂温度荷载引起的钢梁变形）而未采用，实际采用精度要求较低的底座板浇筑进行验证，采用静力水准进行测量，用实测数据对理论值进行修正，道床板根据修正后的下挠值设定控制标高，不同工况线性内插取得数据。
3.4底座板施工
底座板宽度2.8m，厚度为311mm，高程允许误差为±10mm，采用原位现浇法施工，单孔单幅混凝土93方，浇筑时间约为6h。为了取得底座板浇筑前后的实测下挠值，同时又要消除温度荷载对钢梁拱度的影响，避免数据采集不准确，施工时采集相邻2孔梁（1孔浇筑底座板，1孔未施工）在浇筑前和浇筑后2小时数据的平均值（详见图4）相减，得出施工底座板的钢梁的下挠值（包含温度影响）和未施工的钢梁的下挠值（只受荷载影响），然后再用这两个下挠值相减，得出底座板荷载引起的钢梁下挠值，与理论下挠值进行对比并修正道床板和剩余二恒引起的下挠值。
实测数据显示，底座板浇筑后，1～8孔主桥跨中挠度变化值基本维持在8mm左右，比计算值8.3mm略小。
图4底座板浇筑前后跨中挠度变化
3.5道床板施工
道床板的施工采用常规的轨排框架法施工，利用轨排框架固定和调整轨枕位置和高程，利用全站仪和轨道精调小车进行精调，汽车泵进行砼浇筑，每孔梁分2次浇筑完成，每次浇筑方量89方，浇筑时间约为7h。道床板施工预拱度值采用修正后的数值，底座板浇筑后钢梁下挠值小，说明桥梁刚度大，底座板浇筑后桥梁刚度将会进一步增大，同时根据WJ-8B型扣件标高可调节范围（+4～-26mm）确定钢轨顶面标高控制采用“宁低勿高”的原则进行，轨排最后一遍精调严格控制在夜间22：00之后进行，以消除温度的影响，精调时关闭栈桥，停止跨线门吊作业，控制桥上人员数量，消除环境对设备的影响，为确保在早上太阳出来前浇筑完成，一般在当天24：00前精调完成并及时浇筑混凝土。
数据显示，道床板浇筑前后，1#~8#孔主桥跨中挠度变化值比计算值
略小（高程误差满足规范要求），推测主要原因是主桥底座板及道床板浇筑后与主桥连接成整体，主梁整体刚度增大导致。
3.6过渡板施工
全桥共18块过渡板，每块过渡板设置两个固定支座和两个活动支座，采用预制吊装的方式施工，在施工现场选取场地固定过渡板钢制底模和侧模板，底模和侧面间采用螺丝连接，侧面采用撑杆固定在地面上，钢筋采用工厂制作，现场绑扎，抗拔力扣件采用轨排框架固定预埋在钢筋里面。过渡板吊装采用专用吊具连接扣件螺栓，汽车吊转运至桥上，龙门吊机拼装，拼装前将支座固定在过渡板上，过渡板固定支座对应钢梁活动端，轨排精调完成后，进行过渡板支座灌浆，灌浆料达到强度后及时解除支座临时约束。
4结语
京张高铁官厅水库特大桥主桥为国内首条时速350km无砟轨道多孔简支钢桁梁桥，钢梁受温度荷载、二期恒载影响竖向变形大，轨道结构施工精度要求高，仪器设备精度、灵敏度高，在成功克服了上述困难后，该桥无砟轨道施工于2018年11月顺利完成，施工精度满足规范要求，为钢梁桥无砟轨道施工积累了宝贵的经验。
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