后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁制梁臺(tái)座基礎(chǔ)選型及分析

摘要：重慶至萬(wàn)州客運(yùn)專線（設(shè)計(jì)時(shí)速：250km/h）梁平制梁場(chǎng)，在有砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝體簡(jiǎn)支整孔箱梁預(yù)制臺(tái)座的選型上，綜合考慮了場(chǎng)地自然高差較大的特點(diǎn)，在技術(shù)保證的前提下，選用了2種結(jié)構(gòu)型式制梁臺(tái)座：一是端部臺(tái)座采用樁基礎(chǔ)，中部臺(tái)座采用筏板基礎(chǔ)；二是端部與中部均采用樁梁結(jié)構(gòu)。本文主要介紹第一種結(jié)構(gòu)型式，分別對(duì)澆筑梁體混凝土后預(yù)應(yīng)力張拉前（工況1）及箱梁預(yù)初張拉完成后未脫內(nèi)模前（工況2）時(shí)制梁臺(tái)座受力分析，以及對(duì)投入使用后的情況進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線；箱梁；制梁臺(tái)座；選型；分析

1 工程概況

梁平制梁場(chǎng)是新建鐵路重慶至萬(wàn)州客運(yùn)專線（設(shè)計(jì)時(shí)速：250km/h）土建4標(biāo)2個(gè)梁場(chǎng)之一，承擔(dān)客運(yùn)專線DK144+534.6～DK181+695.7范圍內(nèi)共654榀箱梁預(yù)制及架設(shè)任務(wù)。本文以32m箱梁為研究對(duì)象，簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)形式為單箱單室等高度，梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)加厚，梁底寬5.3m，梁頂寬12.2m，截面中心梁高2.686m，梁全長(zhǎng)32.6m，計(jì)算跨度31.5m，單向預(yù)應(yīng)力體系，單榀箱梁質(zhì)量約750t。

2 地質(zhì)情況

梁平制梁場(chǎng)位于重慶市梁平縣蔭平鎮(zhèn)太平村，屬丘陵剝蝕地貌，總體地勢(shì)東低西高，地勢(shì)平緩，高程431.03～453.11m，高差22.1m。制梁場(chǎng)場(chǎng)地內(nèi)及附近無(wú)河流通過(guò)及泉井點(diǎn)出露，場(chǎng)地水文地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單。經(jīng)工程地質(zhì)調(diào)查、鉆探揭露，制梁場(chǎng)區(qū)分布地層由新到老分述為：（1）粉質(zhì)粘土：棕紅-棕褐色，土質(zhì)較均，可塑-軟塑，微含角礫，無(wú)搖震反映，切面有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等該層整個(gè)場(chǎng)地分布均勻，層厚0.5-6.8m；（2）強(qiáng)風(fēng)化帶基巖：巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石破碎，層厚0.7～3.4m；（3）中風(fēng)化帶基巖：巖石結(jié)構(gòu)清晰，巖石較完整，巖石較硬。

3 制梁臺(tái)座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)基本情況

梁平制梁場(chǎng)制梁臺(tái)座共8個(gè)，包括1個(gè)32m與24m箱梁共享臺(tái)座。根據(jù)以往制梁場(chǎng)制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，樁基礎(chǔ)就受力特點(diǎn)而言，要優(yōu)于筏板基礎(chǔ)，但考慮到場(chǎng)地的自然高差較大，場(chǎng)地整平后地層差異，本工程采用了兩種形式制梁臺(tái)座，分述如下：

3.1.1 端部臺(tái)座采用樁基礎(chǔ)，中部臺(tái)座采用筏板基礎(chǔ)（臺(tái)座Ⅰ）

制梁臺(tái)座兩端采用嵌巖灌注樁基礎(chǔ)，單個(gè)承臺(tái)下設(shè)置2根Φ1000嵌巖灌注樁，樁端進(jìn)入中風(fēng)化砂巖不小于1m，制梁臺(tái)座中部采用筏板基礎(chǔ)，見(jiàn)圖1～3。

圖1 臺(tái)座Ⅰ平面圖1：150（mm）

圖2 臺(tái)座ⅠA-A剖面圖1：100（mm） 圖3 臺(tái)座ⅠB-B剖面圖1：100（mm）

3.1.2 端部與中部均采用樁梁結(jié)構(gòu)（臺(tái)座Ⅱ）

制梁臺(tái)座采用4個(gè)承臺(tái)結(jié)構(gòu)，單個(gè)承臺(tái)下設(shè)置2根Φ1000嵌巖灌注樁，樁端進(jìn)入中風(fēng)化砂巖不小于1.5m，共享臺(tái)座采用類似結(jié)構(gòu)。

本文主要介紹第一種臺(tái)座基礎(chǔ)。

3.2 臺(tái)座荷載

臺(tái)座上部荷載由箱梁自重、模板（包括內(nèi)模、底模、端模及側(cè)模）自重和施工荷載構(gòu)成。箱箱梁自重約7500kN；內(nèi)模重約600kN；底模重約320kN；端模重約80kN；側(cè)模重約650kN，支撐在側(cè)模預(yù)埋基礎(chǔ)上，只有少部分荷載作用于制梁臺(tái)座上，故在分析時(shí)忽略不計(jì)；人的作用荷載無(wú)法精確計(jì)算，暫按梁重及模板重的5%計(jì)算，取500kN。

3.3 工況分析

3.3.1 工況1

在澆筑梁體混凝土后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉前，梁重、模板重及施工荷載均勻分布在臺(tái)座基礎(chǔ)上。預(yù)制臺(tái)座荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：（7500+600+320+80+500）/32.6=276.07kN/m；

筏板基礎(chǔ)及上部枕梁結(jié)構(gòu)自重為：（6.6×0.5+3×0.6×1.0）×29.6×2.5×10=374.34kN；

取安全系數(shù)1.2，則筏板基礎(chǔ)地基上總荷載為：（276.07×29.6+374.34）×1.2=10255.21kN；

該工況下，筏板基礎(chǔ)整體均勻受力，故地基平均應(yīng)力為：10255.21/（29.6×6.6）=52.49kPa；

根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告可知，筏板基礎(chǔ)區(qū)域地基土只需做原土壓實(shí)或換填碎石土分層碾壓密實(shí)處理，地基承載力特征值為120kPa，滿足要求。

3.3.2 工況2

箱梁預(yù)應(yīng)力預(yù)、初張拉為帶模（內(nèi)模）作業(yè)，張拉完成后未脫內(nèi)模前，此時(shí)制梁臺(tái)座受力最大。因梁體反拱作用，梁重、模板重（內(nèi)模與底模）、及鋼絞線因張拉后反作用力主要由端部臺(tái)座承擔(dān)（端部臺(tái)座與中間筏板基礎(chǔ)臺(tái)座分離設(shè)置）。

箱梁自重與部分模板自重為：7500+600+320=8420kN；

按照最不利原則，選擇曲線有聲屏障箱梁為計(jì)算對(duì)象，錨外控制應(yīng)力為930MPa，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算得知，預(yù)、初張拉后，鋼絞線束反力豎直向下的分力和為2250.7 5kN（鋼絞線束與立面夾角對(duì)計(jì)算結(jié)果影響微小，可忽略不計(jì)）。

取安全系數(shù)1.2，則端部臺(tái)座承擔(dān)總荷載為（8420+2250.75）×1.2=12804.9kN；

制梁臺(tái)座兩端臺(tái)座平均承擔(dān)總荷載，則單個(gè)端部臺(tái)座承擔(dān)荷載為12804.9/2=6402.45kN；

每個(gè)端部臺(tái)座下分別有2根嵌巖灌注樁，則單根嵌巖灌注樁承擔(dān)荷載為6380.68/2=3201.22kN；

嵌巖灌注樁單樁承載力特征值為6000kN>3201.22 kN，滿足要求。單樁承載力特征值根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）公式計(jì)算而來(lái)。

4 制梁臺(tái)座投入使用后沉降觀測(cè)分析

4.1 水準(zhǔn)點(diǎn)的選擇

水準(zhǔn)點(diǎn)是整個(gè)沉降觀測(cè)的基準(zhǔn)，故在選擇時(shí)，以視野良好、挖方區(qū)且不易被破壞的點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，梁場(chǎng)共埋設(shè)3個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。

4.2 沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

沉降觀測(cè)點(diǎn)固定在制梁臺(tái)座枕梁外側(cè)，分別為枕梁兩端及跨中位置，對(duì)稱布設(shè)共6個(gè)點(diǎn)，采用沉降標(biāo)垂直打入枕梁，外露長(zhǎng)度約20mm。

4.3 觀測(cè)結(jié)果

制梁臺(tái)座沉降觀測(cè)儀器采用天寶DiNi03精密電子水準(zhǔn)儀。制梁臺(tái)座首次投入使用時(shí)，對(duì)箱梁底腹板鋼筋籠吊裝入模、安裝端模內(nèi)模、頂板鋼筋籠吊裝入模，以及混凝土澆筑、初張拉過(guò)程中，及箱梁移出制梁臺(tái)座后等各種工況，嚴(yán)格按照預(yù)先制定的沉降觀測(cè)方案，對(duì)制梁臺(tái)座沉降進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)臺(tái)座兩端最大沉降量為5mm，不均勻沉降在2mm之內(nèi)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

箱梁預(yù)制的混凝土澆筑與預(yù)應(yīng)力初張拉等關(guān)鍵工序均在制梁臺(tái)座上完成，制梁臺(tái)座的設(shè)計(jì)及施工在制梁場(chǎng)建設(shè)中十分關(guān)鍵。梁平制梁場(chǎng)制梁臺(tái)座選型上綜合考慮了場(chǎng)地自然高差較大的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)技術(shù)分析論證，選用了2種結(jié)構(gòu)型式制梁臺(tái)座。根據(jù)上述分析及實(shí)際使用看，在地質(zhì)條件較好的場(chǎng)地，制梁臺(tái)座端部采用樁基礎(chǔ)，中部采用筏板基礎(chǔ)，也是基本可以滿足要求的。同時(shí)，臺(tái)座的沉降是一個(gè)緩慢的過(guò)程，只要在箱梁預(yù)制過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)制梁臺(tái)座的沉降觀測(cè)，并根據(jù)觀測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整底模，就能確保制梁臺(tái)座滿足箱梁預(yù)制要求。

參考文獻(xiàn)：

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