高速鐵路不良地形鋼構(gòu)連續(xù)梁支架設(shè)計(jì)與施工

喬烽 張軍

摘 要：本文以新建西成鐵路東流水中橋鋼構(gòu)連續(xù)梁0#塊及1#塊支架設(shè)計(jì)與預(yù)壓施工為例，著重闡述在受地理?xiàng)l件限制的深切峽谷鋼構(gòu)連續(xù)梁支架設(shè)計(jì)與預(yù)壓施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞： 連續(xù)梁；支架；組合預(yù)壓

1 前言

隨著高速鐵路的發(fā)展，施工要求在不斷的精益求精，連續(xù)梁的施工技術(shù)也在不斷的提高和更新，連續(xù)梁0#塊的施工方法很多，主要有落地支架和懸空支架兩大類，每種類型的支架預(yù)壓又有不同的施工方法，因此在支架預(yù)壓方案制定時(shí)應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件及施工要求等諸多因素，不同的預(yù)壓方法有不同的適應(yīng)范圍，如何采用合理而又簡(jiǎn)單易行的施工方法成為支架預(yù)壓施工的關(guān)鍵。

2 工程概況

西成客專東流水溝中橋起訖里程DgK77+166.6～DgK77+267.4，全長(zhǎng)100.8米。橋梁橫跨東流水溝。上部結(jié)構(gòu)采用2x44m剛構(gòu)連續(xù)梁；主梁采用單箱單室變高度直腹板箱形截面，箱梁頂寬12.2m，箱梁底寬6.7m。橋墩為矩形實(shí)體橋墩，墩高23m，位于東流水溝主河道上，橋址范圍內(nèi)為高山地形，山坡陡峻，施工場(chǎng)地狹窄，施工難度大。

3 支架施工

3.1 0#、1#塊施工方法選擇

東流水溝中橋上部結(jié)構(gòu)為2×44m連續(xù)鋼構(gòu)，由0-10#塊11個(gè)節(jié)段組成，其中0#塊長(zhǎng)10m，1#、2#塊長(zhǎng)3.5m，3#塊-6#塊長(zhǎng)4m，7#塊、8#塊長(zhǎng)4.5m，9#塊（合攏段）長(zhǎng)2m，10#塊（邊跨）長(zhǎng)5.75m。由于橋梁橫跨東流水溝河道，橋址區(qū)山坡陡峻，連續(xù)梁節(jié)段優(yōu)先選用懸臂掛籃施工。掛籃是主梁懸澆施工中的主要受力結(jié)構(gòu)，是連續(xù)箱梁施工的關(guān)鍵，要求剛度大、變形小，有足夠強(qiáng)度，加工、安裝、拆除方便，移動(dòng)就位迅速。為滿足以上要求，本橋在施工時(shí)采用由主桁承重系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等部分組成的菱形掛籃。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，掛籃的最大承載能力不得小于200t，掛籃自重及全部施工荷載重不得超過90t。掛籃在確保承載能力和剛度的前提下，盡可能輕型化和移動(dòng)靈活，因此掛籃菱形主桁架長(zhǎng)度需5.5m時(shí)方能滿足要求。

經(jīng)計(jì)算和優(yōu)化，本橋掛籃最大承載能力為208.1t≥200t；掛籃自重60.57t，模板系統(tǒng)荷載18.50t，人群荷載3t，施工振動(dòng)力2t。掛籃自重+模板自重+人群荷載+施工振動(dòng)力=60.57t+18.50t+3t+2t=84.07t≤ 90t，滿足設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)采用主桁架長(zhǎng)度為5.5m的掛籃施工時(shí)，在0#塊采用支架法施工后，梁體表面長(zhǎng)度（10m）不滿足掛籃施工作業(yè)面長(zhǎng)度要求，綜合考慮外部要求和現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境等諸多因素，東流水溝中橋連續(xù)梁0#、1#塊施工時(shí)采用合理而簡(jiǎn)單易行的三角懸空支架法；梁部其余節(jié)段采用懸臂掛籃施工。三角懸空支架就是指支架構(gòu)造全部附設(shè)在墩身上，荷載經(jīng)過支架傳遞給墩身砼。主要在墩身高、場(chǎng)地受地理位置所限，無(wú)法搭設(shè)支架的情況下使用。

3.2 支架施工設(shè)計(jì)

主梁0號(hào)塊總長(zhǎng)度10m，其中懸臂段支架現(xiàn)澆施工單側(cè)3.25m；1#塊單側(cè)長(zhǎng)3.5m，支架主要由7部分組成：托架、主橫梁、主縱梁、橫向分配梁、腳手管、縱向分配梁和底模系統(tǒng)等。

3.3 支架施工注意事項(xiàng)

（1）在墩身砼施工澆筑前，根據(jù)支架設(shè)計(jì)圖中計(jì)算的標(biāo)高，準(zhǔn)確的計(jì)算出鋼板預(yù)埋桿件的位置，在墩身標(biāo)出具體的位置，將加工好的預(yù)埋組合件澆筑在砼中。施工要確保預(yù)埋件的位置準(zhǔn)確。

（2）選擇較平坦并進(jìn)行砼硬化后的場(chǎng)地進(jìn)行桿件下料及半成品加工。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行桿件切割下料。

（3）按照設(shè)計(jì)圖紙將所下的桿件料進(jìn)行拼組，焊接成半成品。支架中各桿件相互連接是支架受力的薄弱環(huán)節(jié)，在焊接操作時(shí)要進(jìn)行過程監(jiān)控，確保在焊接過程中不出現(xiàn)漏焊、點(diǎn)焊及焊接不牢固的問題，保證焊接的質(zhì)量。

（4）將加工好的半成品利用吊車進(jìn)行吊裝和預(yù)埋件在空中連接，形成一個(gè)基本的三角支架結(jié)構(gòu)。

4 支架預(yù)壓

4.1 支架預(yù)壓的目的

（1）通過預(yù)壓檢測(cè)支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，驗(yàn)證支架結(jié)構(gòu)形式的合理性、加工制作的可靠性，確保施工時(shí)的安全。

（2）消除支架結(jié)構(gòu)的非彈性變形，明確彈性變形值，給后續(xù)立模標(biāo)高及梁體線型控制提供依據(jù)。

4.2 支架預(yù)壓方法比選

常用的支架預(yù)壓方法有沙袋加載預(yù)壓法、水箱加載預(yù)壓法以及千斤頂張拉鋼絞線模擬荷載預(yù)壓等方法。

沙袋加載預(yù)壓法能夠比較真實(shí)的反映梁體混凝土實(shí)際重量分布情況，但在山區(qū)高墩施工情況下，施工作業(yè)面狹窄，施工前期準(zhǔn)備復(fù)雜，沙袋吊裝時(shí)間長(zhǎng)、施工進(jìn)度緩慢、成本高、受天氣影響大。

水箱加載預(yù)壓法需要制作水箱，對(duì)水箱的密閉性及水箱側(cè)壁剛度要求高，由于水的密度小于混凝土，因此水箱的高度要求大于梁高許多，在山區(qū)高墩施工情況下，抽水不便，施工費(fèi)時(shí)，施工安全性不能得到有效保證。

上述兩種常規(guī)預(yù)壓方法在山區(qū)高墩施工情況下的應(yīng)用都存在明顯的劣勢(shì)，存在受地理?xiàng)l件限制影響大、施工時(shí)間長(zhǎng)、成本高、施工安全不能得到保證等問題。在西成客專東流水中橋連續(xù)梁0#塊采用千斤頂張拉鋼絞線模擬荷載預(yù)壓、1#塊采用反力架的方法進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓施工方便、易操作，受力大小易控制、加載時(shí)間短，受地形條件影響小，有效彌補(bǔ)了常規(guī)預(yù)壓法存在的不足。

4.3 支架預(yù)壓施工

4.3.1 0#塊支架預(yù)壓施工

0#塊支架預(yù)壓采用千斤頂張拉鋼絞線模擬荷載預(yù)壓，在承臺(tái)施工時(shí)，預(yù)埋承受反力的預(yù)埋件，預(yù)壓張拉時(shí)錨索一端錨固在承臺(tái)中，一端錨固在三角架頂端，通過液壓千斤頂對(duì)錨索進(jìn)行張拉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三角架進(jìn)行加載預(yù)壓。

（1）0#支架預(yù)壓工藝流程。

0#塊支架預(yù)壓工藝流程見圖1。

（2）預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)布置。底板腹板加載區(qū)域共布設(shè)12個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)：8個(gè)分別位于鋼桁架[10端頭，4個(gè)位于主橫梁H588端頭。翼板加載區(qū)域布設(shè)6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，分別位于翼板底模端頭處。

4.3.2 #塊支架預(yù)壓施工

1#塊支架預(yù)壓采用反力架預(yù)壓法，在0#塊箱梁中預(yù)埋反力架錨固件，將反力架錨固好后，在反力架與三角支架之間采用液壓千斤頂加載，通過支架傳力體系完成支架預(yù)壓。

（1）1#塊支架預(yù)壓工藝流程。

1#塊支架預(yù)壓工藝流程見圖2。

5 數(shù)據(jù)整理分析

預(yù)壓結(jié)束后整理測(cè)量數(shù)據(jù)，與支架設(shè)計(jì)撓度值對(duì)比，計(jì)算支架實(shí)際沉降量、彈性變形、非彈性變形，支架沉降量監(jiān)測(cè)表如表1。

支架卸載時(shí)與加載過程一致，應(yīng)該對(duì)稱均勻卸載，控制施工荷載。

經(jīng)荷載預(yù)壓，支架結(jié)構(gòu)受力滿足設(shè)計(jì)要求。驗(yàn)證了支架結(jié)構(gòu)形式的合理性、加工制作的可靠性，同時(shí)消除了支架結(jié)構(gòu)的非彈性變形量，明確彈性變形量，給后續(xù)立模標(biāo)高及梁體線型控制提供依據(jù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

在東流水中橋連續(xù)梁0#、1#塊的施工過程中，通過千斤頂張拉鋼絞線模擬荷載預(yù)壓以及反力架預(yù)壓法的運(yùn)用，保證了施工質(zhì)量，降低了施工成本，提高了施工效率。在山區(qū)高墩施工中，使用組合預(yù)壓的方式具有很大的優(yōu)越性，預(yù)壓方便、可操作性強(qiáng)，解決了山區(qū)高墩支架預(yù)壓受地形環(huán)境影響導(dǎo)致施工不便的難題，推廣組合預(yù)壓在山區(qū)高墩支架預(yù)壓中的應(yīng)用具有強(qiáng)大的生命力和廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 西成客運(yùn)專線東流水中橋施工設(shè)計(jì)圖紙.

[2] 東流水中橋連續(xù)梁0#、1#塊支架預(yù)壓設(shè)計(jì)計(jì)算書.