高鐵站站前廣場(chǎng)高架橋鋼箱梁架設(shè)支撐體系設(shè)計(jì)

喻靈杰

摘要： 高架橋被越來(lái)越多地用于高鐵車站與站外道路的聯(lián)絡(luò)線。因其一般為曲線形式，其鋼箱梁架設(shè)不僅要受到線形控制，還須考慮車站建筑的限制，使架設(shè)難度加大。以某市高鐵站站前廣場(chǎng)高架橋工程項(xiàng)目為依托，考慮到該工程特點(diǎn)，采用鋼管柱墩與梁組合來(lái)搭設(shè)鋼箱梁架設(shè)用的臨時(shí)支撐體系，并簡(jiǎn)單介紹了該支撐體系的布置形式和設(shè)計(jì)過(guò)程，不僅為該工程的成功建設(shè)提供了技術(shù)指導(dǎo)，也為今后類似工程提供了參考。

Abstract： The viaduct is more and more used in the tie line between high-speed railway station and out of the way road. Because of the general curve form， the erection of steel box girder is not only subjected to linear control， but also must consider the station building restrictions， so the erection is difficult. Taking a high-speed rail station square viaduct project， considering the features of the project， temporary support system is to use steel pipe column pier and beam to erect steel box girder， and this paper briefly introduces the layout form and design process of this support system， which not only provides technical guidance for the successful construction of the project， but also provide a reference for similar projects in the future.

關(guān)鍵詞： 高架橋；曲線鋼箱梁；支撐體系

Key words： viaduct；curved steel box girder；support system

中圖分類號(hào)：U448.28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）34-0139-03

1 工程概述

在中國(guó)高速客運(yùn)專線迅速發(fā)展的今天，大量的高鐵線路正在建設(shè)當(dāng)中，一些高速鐵路站采用高架橋作為車站和站外交通道路的聯(lián)絡(luò)線。從站外交通道路進(jìn)入站前的高架橋一般有曲率大、線形復(fù)雜的特點(diǎn)，施工難度大[1-6]。本工程項(xiàng)目為某市高鐵站站前廣場(chǎng)中進(jìn)出高鐵車站站房的上下匝道。整個(gè)高架橋由橋QA、QB、QC、QD、QE和QF組成，其中，橋QA變寬連接段（跨徑20m），橋QB第一聯(lián)（跨徑41m+36m+41.5m）、第二聯(lián)（跨徑22m+33m+33m+21m）、第三聯(lián)（跨徑29m+20.5m+2m），橋QC第二聯(lián)（跨徑35.7m+38m+33m），橋QE第一聯(lián)（跨徑41m+36m+41.5m）、第二聯(lián)（跨徑22m+33m+33m+21m）、第三聯(lián)（跨徑28m+20.5m+2m）及橋QF第二聯(lián)（跨徑35.7m+38m+33m）共計(jì)九聯(lián)采用了鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式。

鋼箱梁均采用正交異性橋面板全焊鋼結(jié)構(gòu)，除橋QA變寬段、橋QB第一聯(lián)、橋QB第三聯(lián)及橋QE第一聯(lián)為橋面變寬鋼箱梁，其余各聯(lián)均為橋面等寬鋼箱梁。除變寬段采用單箱多室截面外，其余段均采用單箱單室截面，橋面橫斷面為單面坡，不設(shè)超高段橫坡1%，設(shè)超高段橫坡2%，橋梁中心線處梁高1.6m。不設(shè)超高段橫坡、設(shè)超高段橫坡均通過(guò)箱梁剛性旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。

鋼箱梁頂板板厚為14mm，支墩位置頂板加厚為32mm，頂板及懸臂部分采用縱向“T”式加勁肋。底板板厚也為14mm，支墩位置底板加厚為32mm，并也采用縱向“T”式加勁肋。腹板板厚14mm，邊腹板采用斜腹板，腹板設(shè)置水平加勁肋。

鋼箱梁內(nèi)縱向每2m左右設(shè)置一道普通橫隔板，中間開(kāi)設(shè)人孔，支點(diǎn)處設(shè)置支撐橫梁，支承橫梁采用整板并設(shè)置豎向加勁肋。鋼箱梁兩側(cè)懸臂寬2m，縱向每2m均勻設(shè)置懸臂梁，懸臂梁的位置與豎向加勁肋、箱內(nèi)橫隔板對(duì)應(yīng)。懸臂梁下翼緣之間焊接了薄鋼板，為了確保與混凝土箱梁外形一致。

本工程鋼箱梁分段在工廠制造完成后再運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝、焊接。由于橋梁線形控制難度大，為保證各分段能夠精確拼裝，需在架設(shè)前安裝臨時(shí)支撐系統(tǒng)。

臨時(shí)支撐由鋼筋混凝土基礎(chǔ)、鋼管柱、工字形橫梁和連接系等部分組成，設(shè)計(jì)臨時(shí)支撐系統(tǒng)時(shí)須分別對(duì)它們進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)。

2 臨時(shí)架設(shè)平臺(tái)設(shè)計(jì)與安裝方案

2.1 臨時(shí)支撐的布置方案

各橋鋼箱梁臨時(shí)支撐位置布置根據(jù)鋼箱梁環(huán)口分段以及鋼箱梁內(nèi)部隔板支撐點(diǎn)位置確定，具體如圖2所示。另外，橋QA變寬段不設(shè)臨時(shí)支撐。

2.2 臨時(shí)支撐的設(shè)計(jì)與施工

2.2.1 基礎(chǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及本工程各鋼箱梁節(jié)段重量，故各匝道臨時(shí)支撐基礎(chǔ)可直接在原地面上澆筑鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)采用C25混凝土，根據(jù)支撐受力以及現(xiàn)場(chǎng)安裝場(chǎng)地實(shí)際情況，支撐鋼筋混凝土基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為剛性基礎(chǔ)。按照梁式配筋，內(nèi)配A12@150雙層雙向鋼筋?；A(chǔ)最低厚度不小于40cm。

根據(jù)鋼箱梁的斷面設(shè)計(jì)支撐鋼筋混凝土基礎(chǔ)尺寸為：Ⅰ型獨(dú)立基礎(chǔ)大小為6m×3m×0.4m，雙層雙向內(nèi)配A12@150鋼筋的鋼筋混凝土基礎(chǔ)。為便于與鋼管焊接，在頂面預(yù)埋500mm×500mm×12mm鋼板。endprint

Ⅱ型基礎(chǔ)兩道，尺寸為Mm×1m×0.4m（基礎(chǔ)長(zhǎng)度M由節(jié)段底板寬度定），內(nèi)配鋼筋A(yù)12@150雙層雙向布置的鋼筋混凝土基礎(chǔ)。在頂面預(yù)埋500mm×500mm×12mm鋼板，以便與鋼管焊接固定。

箱梁分段最大重量約為157.02t（橋QB第一聯(lián)JD1+JD2+JD3），支撐需承受一半重量，為確保安全性考慮支撐的荷載設(shè)計(jì)要求為85t（含鋼管支撐重量）。此外獨(dú)立基礎(chǔ)的重量為3m×6m×0.4m×2.4t/m3=17.28t，計(jì)算得（85+17.28）t /（3×6）=5.68t/m2= 56.8kN/m2，滿足地基承載力要求。

2.2.2 立柱

立柱采用直徑，325鋼管，壁厚7mm。立柱的頂部采用勁板加強(qiáng)，頂端采用50cm×50cm×12mm鋼板封頂。

考慮到鋼箱梁的分段安裝的要求，鋼架橋采用分段吊裝、臨時(shí)支墩的架設(shè)方法。為了確保架設(shè)的順利進(jìn)行，按照設(shè)計(jì)圖在分段接頭設(shè)置支撐，起調(diào)整和支撐作用。

橋QB第一聯(lián)JD1+JD2+JD3鋼箱梁為最重梁段（約157.02t），單個(gè)的臨時(shí)支墩承受一半的重量，為確保其安全性，支墩的軸心壓力設(shè)計(jì)值為850kN。

依據(jù)GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，根據(jù)軸力驗(yàn)算鋼管柱如下：

①截面特性：A=69.932cm2，ix=11.245cm，iy=11.245cm；鋼材牌號(hào)Q235，則鋼材強(qiáng)度折減系數(shù)1.00；計(jì)算長(zhǎng)度取l0x=l0y=5.972m。

②強(qiáng)度驗(yàn)算：構(gòu)件截面的最大厚度為7mm，根據(jù)GB50017-2003，f=215.00N/mm2，根據(jù)公式5.1.1-1計(jì)算得：

滿足要求。

③穩(wěn)定性驗(yàn)算：按5.1.2-2計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比：

支撐鋼管為雙軸對(duì)稱截面，根據(jù)GB50017-2003表5.1.2-1，對(duì)x、y軸均屬于a類截面，查附錄C，用內(nèi)插法得穩(wěn)定系數(shù)φ為0.902。兩個(gè)主軸方向的長(zhǎng)細(xì)比為67.34，小于容許的長(zhǎng)細(xì)比150.00，根據(jù)規(guī)范公式5.1.2-1：

滿足穩(wěn)定性要求。

2.2.3 頂部橫梁

頂部橫梁，即在支撐立柱鋼管頂部設(shè)置雙拼工字鋼橫梁，在其上下支點(diǎn)位置處設(shè)置小立柱支撐設(shè)置點(diǎn)。

2.2.4 小立柱支撐

小立柱支撐，主要是用來(lái)調(diào)節(jié)立柱支撐的高度，同時(shí)也是為了方便總支撐的拆除。

一般情況下高度應(yīng)控制在0.5m以內(nèi)。具體操作方法如下：在架設(shè)完格構(gòu)柱支撐后，在支撐的頂部橫向的頂部設(shè)置一根通常的剛橫梁，水平放置。此處的剛橫梁為雙拼工字鋼。將承重梁與支撐焊接固定，然后再在工字鋼上安裝小立柱支撐架。

2.2.5 連接系

縱梁連接系分為橫向和縱向兩部分，其均為槽鋼，使用連接板同立柱焊接進(jìn)行固定。

2.2.6 臨時(shí)支撐用腳手

臨時(shí)支撐用腳手，將鋼爬梯安裝到支撐上，同時(shí)做好外圍防護(hù)欄桿。鋼箱梁上下通道，采用部分臨時(shí)支撐內(nèi)設(shè)置1m寬的上下斜道，斜道骨架為3-4根腳手鋼管，上鋪0.8m×1.2m的竹蓮?fù)_手鋼管固定，同時(shí)兩邊側(cè)做好安全防護(hù)欄桿和安全圍護(hù)措施，確保上下行人和工作的安全。在鋼管在支撐立柱的頂部，設(shè)置用5cm厚，長(zhǎng)4-5m的長(zhǎng)木板進(jìn)行鋪設(shè)。

2.3 臨時(shí)支撐現(xiàn)場(chǎng)施工

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同位置及橋面的不同高度調(diào)整支撐的斜撐位置，I和Ⅱ型臨時(shí)支撐的具體形式如圖4所示。

鋼支撐與鋼筋混凝土基礎(chǔ)采用預(yù)埋鋼板焊接，支撐之間的槽鋼連接、槽鋼與鋼管連接、鋼管頂部與分配梁連接全部采用焊接，焊接為雙面結(jié)構(gòu)焊接。局部在雙拼工字鋼分配梁與鋼管立柱頂采用加勁肋焊接。

3 結(jié)語(yǔ)

該高鐵站站前廣場(chǎng)高架橋的大跨度鋼箱梁于2016年9月開(kāi)始吊裝，由于受曲線線形和車站建筑等的限制，施工難度較大。本文以此工程為依托，重點(diǎn)闡述了鋼箱梁節(jié)段吊裝架設(shè)時(shí)所使用的臨時(shí)支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，臨時(shí)支撐的成功安裝將為高架橋鋼箱梁的拼裝質(zhì)量和線形提供保障，同時(shí)，也為今后類似鋼箱梁架設(shè)工程的施工提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡春清.高鐵快速路（227省道相城段）高架橋支撐質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].城市道橋與防洪，2012（1）；94-97.

[2]呂天文.某市中環(huán)快速路高架橋跨河支撐施工技術(shù)[J].城市建筑，2015（3）：352.

[3]姚兵.高速鐵路高架站箱梁利用既有梁場(chǎng)預(yù)制架設(shè)技術(shù)[J]. 鐵道建筑，2011（11）：15-17.

[4]胡永生.公鐵合建段公路大跨度鋼箱梁施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2014，44（2）：96-100.

[5]張宇，郝本峰，趙冬，等.城市高架橋現(xiàn)澆箱梁支撐體系設(shè)計(jì)及施工[J].橋梁建設(shè)，2012，42（s1）：148-152.

[6]陳堅(jiān).超大型不規(guī)則鋼箱梁高架橋定位技術(shù)研究[J].建筑施工，2010，32（11）：1173-1175.endprint