1.工程慨况
张花高速公路起于湖南省张家界市永定区， 止于湘西自治州花垣县，全长147.592km，桥隧比近40%，岩溶较为发育，地势起伏大，地质情况复杂，施工难度大。其中位于湘西州永顺县抚志乡的哈尼高架桥，紧临猛洞河漂流核心景区，桥全长1726m。上部构造为43×40mT梁，桥平面位于圆曲线、缓和曲线及直线上，空心薄壁墩最高达到63m，全桥40mT梁共计430片。
桥梁起点端路基长50m，接张花高速控制性工程之一老司城施河特大桥，终点端路基长40m，接张花高速科洞1号隧道。桥位处沟深坡陡，施工场地狭小，预制场选址困难，运梁难度很大，环境保护要求高。确定一个技术上可行，经济高效的预制场施工方案是决定该桥保质按期完成的首要问题… 。
2.预制场方案比选
2.1预制场布置原则
在预制场的设计布置中针对桥位所处的实际地形确定了如下几个布置原则：
1)便于架设。预制场应尽量紧临桥梁，优先选择预制场纵向轴线平行于桥梁纵向轴线，地形条件不允许时也可以与桥纵向轴线成一定角度。预制场处或T梁计划上桥处应选择在桥墩较低处，以便T梁可以直接运送上桥或易于提升至桥面。
2)安全可靠。40mT梁自重140t，因此梁的起吊、运输架设等作业的安全性必须可靠。原位起吊和梁运到架桥机下架设均为常规工艺，安全性易于保证，但如果梁在场内需要转运，或T梁吊装高度较大，或T梁运梁道布置困难坡度较大时，运梁或吊梁的安全性必须充分考虑，并在预制布置就要考虑周全。
3)经济性。在安全、可行的条件下，从节约成本，减少征地方面进行比较，通过比较确定相对经济的施工方案。
2.2 预制施工方案
1)方案一：在红线内布置预制场，采用炮车(图1) 直接顶推上桥。
①连接桥起点段路基：该段路基均较短，只有50m长，0台至3井墩段原地面至梁顶高度相对较小，高度为0～12m，将此段填至桥面高度与路基连在一起作预制场，则预制场总长度为170m。
②连接线桥终点段路基：该路基40m长，哈尼桥41#～44#台段原地面至设计桥面高度为0～20m。
方案一所处位置地面横坡陡，坡度约为40～50度。且地面纵坡较大，平均纵坡坡度达17%。线路左侧下临猛洞河漂流旅游公路，填筑非常困难，作预制场不可行。填筑后与路基联在一起作预制场也不具备可行性。
2)方案二：红线外布置预制场。
①布置在哈尼桥21至27线路右侧山坡上(线外方案1)。
哈尼高架桥20～22墩桥位处原地面比设计桥面高，20墩往桥起点方向坡面很陡，不具备利用条件；22墩往桥终点方向坡面较缓，坡面走势(等高线) 与桥轴线方向夹角约30度，在24#墩附近垂直桥轴线处开始折向，坡面走势(等高线)与桥轴线夹角增加至56度左右，具备利用条件，见图2。
该方案的优点：预制场离桥开始架设点(20#～22跨)近，且预制场与开始架设点桥面基本同高，T梁运送上桥容易、安全、快捷。在此处布置预制场的缺点：a)平场费用较高：经实测的地形图上计算，如预制场宽26m，长260m，则场地土石方加征地费用约需300万元；b)对环境影响较大：拟建场开挖土石方工程量大，不仅需大面积破坏场址处植被，弃方还需找地方集中堆放，在地形复杂的情况下，弃土场选择困难，弃方对环境影响很大，故同样不可行。
②布置在哈尼高架桥21～27墩线路左侧平缓的峡谷地带(线外方案2)。
该地带宽25～60余m，原地面坡度约3,6%，该地带轴线与哈尼高架桥轴线夹角约20度，见图2 。
该方案的优点：a)场地平整，修建预制场工程量明显小于方案二(线外方案1)；据初步测算，预制场地平整加上运梁道( 含征地费用)成本约250万元；b)紧临2群拌和场，不需新增拌和设备；c)可减少临时用地量，减少环境破坏；d)预制场建设约需1个半月时间，可以早日投入生产。在此处布置预制场的缺点：预制场与起始架桥点(第20#～22#跨) 相对高差60m，而平距只有240m左右，T梁上桥有一定难度，必须优化设计运粱方案。
从方案的可行性，安全性和经济指标考虑，决定选择方案2(线外方案2)，即在哈尼桥21#～27#墩线路左侧平缓的峡谷地带修建预制场。此方案可行性高，工程量相对较小， 同时工期也有所保证。
3.运梁方案比选
为保证该方案的顺利实施，通过方案比选的形式确定最佳的运梁方案。
1)方案一：提梁方案。
先架设哈尼桥第26#～28#样跨，在哈尼桥第26#～28#跨提梁上桥。此处原地面与桥面高差为68m左右，提梁高度达70余m。目前国内这个提升高度的工艺还不是很成熟，且如此提梁高度的40mT梁提梁机，至少需300万元以上，且提梁安全无法保证，经济上也不具备可行性。
2)方案二：提梁加绕道方案。
先架设哈尼桥第20#～22#跨，在线路右侧从28# 墩左右开始往2l#墩修建运梁便道，并在运梁便道适当位置将梁提升至一定高度(20m左右)以降低运梁便道纵坡坡度。该方案上桥前运梁道平距约360m，预制场与起架点桥面高差约60m。提梁20m后还有近40m的高差，运梁道平均纵坡仍将超10%，坡度较大，需采取卷扬机协助运输，而根据
目前国内炮车运梁施工经验，采用180型炮车再加特殊安全设计，运梁便道最大坡度也只能达到8%～10% 。同时，中途提梁20m，其所需的提梁设备工程量较大，提梁及横向移梁过程中存在较大安全隐患。
3)方案三：运梁便道在预制场内适当提高，加长绕道。
运梁便道在预制场内可提高0～4m左右，前行至33#墩调头(梁尾变梁头)绕山前行至山沟内再次调头，运至21# 墩处上桥。该方案运梁道平距可增加到850m左右，最大纵坡可减少至8%，采用专业厂家特制的炮车，能保证T梁顺利上桥。预制场和运梁道平面布置见图3。
此方案相比前2个方案存在如下优点：
①运梁道全在地上，不存在空中提梁、移梁，减少了安全隐患环节；
②因加长了运梁道，运梁道纵坡降低至炮车的安全坡度范围，运梁时更加安全；
③因不需提梁，运梁时间减短，有利于加快架梁进度。
通过以上分析比较，最终拟定将预制场布置在哈尼高架桥2l#～27#墩线路左侧平缓的峡谷地带，并采用加长绕道的方式将梁体用运梁车顶推上桥。
4.运梁道参数设计及稳定性计算
4.1参数设计
采用炮车运梁时，梁长及两端伸出部分炮车总长约45m，总长较大。运梁道参数设计如下。
1)坡度。
运梁道坡度设计时从两方面考虑：一是运梁道长度与克服的高程；二是炮车设计坡度限额参数，取两者中的最小值。
根据该预制场选定的运梁线路实地展线，运梁道长为760m，需克服的高差为60m，平均坡度i= 60/760×100%=7.9%，考虑弯道上的坡度折减，最大坡度将大于8%。
根据炮车设计坡度限额参数，i=8%～10%。为了确保运梁安全，取i=8%。
2)弯道最小半径。
弯道最小半径应根据炮车的最大转向角和梁长确定。炮车的最大转向角为l5度，梁长为40m，故：
取80m作为弯道最小半径 。
4.2炮车运梁稳定验算
炮车在桥面上运移时，桥面系还未全部施工。承重梁体和其他梁体之问简单地将纵向湿接缝钢筋及横隔板的主筋搭接，横向湿接缝处面板上的钢筋搭接后，在其上铺设钢板，此时的承重梁体都可以偏安全的考虑成简支结构，边跨一端支撑在橡胶支座上，一端支撑在临时支座上。中跨两端全部支撑在临时支座上。因此在这里考虑2种工况， 一是梁体在承重梁上运行时；二是梁体从运梁道斜交进入红线时。
根据上面选取炮车的基本参数：动力支撑车自重11t，纵向轮距1.2m，车轴数6，前三后三。横向轮距2.1 m(中对中)外边到外边2.7m，轮宽30cm。
4.2.1当梁体在承重梁上运行时
在40m梁体上运梁时，最不利荷载的作用工况由荷载弯矩影响线可知当中间一排轮经过跨中时弯矩最大如图4。根据炮车车轮距可知：跑车行走于两片梁腹板内侧，故可知每轴单独轮胎对梁体的作用力为：
式中：P为轮胎对梁的承重力，kN；G为梁体的自重，kN；Q为炮车最大自重，kN。炮车轮胎着地面积为：0.6mX 0.2m=0.12m，轮胎对承重梁顶板的压应力为：135kN /0.12= 1.125MPa。小于混凝土强度50MPa。
最不利荷载工况下跨中弯矩为：
根据设计给出的40mT梁跨中极限弯矩为12890kNm，满足安全要求。
考虑此时炮车碾压承重梁的腹板外侧，现对梁体的横向稳定性进行验算如图5，根据轮胎所处位置分为2种工况考虑：
1)当炮车只有前轮或者后轮位于梁跨范围内。已知临时支座边缘距梁体形心位置距离为0.25m，故承重梁对临时支座的抵抗矩为：
M=GXL=l400×0.25=350kN·m
炮车单侧轮胎碾压位置距形心位置的距离为0.2m，故对临时支座的弯矩为：
M=P×L=135×0.2×3=81kN·m
小于抵抗矩。再将桥面梁板的纵向湿接缝的钢筋以及横隔板的主筋连接，总体可靠性可以保证。
2)当炮车前后轮都有一部分位于跨内时：
M=P×L=135×0.2×4=108kN·m<350kN·m
为保证梁体在主线内安全运行，炮车中轴线偏移纵向接缝的距离为：
4.2.2当炮车从运梁道进入到主线时
当炮车从运梁道进入到主线时，梁体与主线呈一定夹角，考虑极端荷载情况：
梁体正交进入主线，前车两前轮全位于翼板边缘：
通过以上验算可以确定采用上述运梁道设计方案能保证梁体在转运过程中顺利安全通过运梁进入主线就位。
5.结论
哈尼高架桥预制场方案的选择是该桥施工的难点，T梁的预制与架设是该桥的控制工序。因此，在预制场的选择、运梁便道的设计及施工安全等方面必须充分考虑，本文通过几个方案比选确定了在复杂山区地形下制梁场和运梁方案。通过对运梁过程中的稳定性验算，确定了运梁便道的设计参数，以确保运梁过程的安全。通过后期施工表明该方案选择设计能满足实际运梁需要，并能为其他同类型工程提供有价值的参考。
