32mπ型站臺(tái)梁現(xiàn)澆支架體系設(shè)計(jì)與受力分析

楊凱 吳文杰

摘 要：π型站臺(tái)梁支架現(xiàn)澆不同于箱梁支架現(xiàn)澆，因其無底板，現(xiàn)澆過程中腹板下支架體系受力較為集中，需對(duì)其進(jìn)行專項(xiàng)現(xiàn)澆支架體系設(shè)計(jì)。文章以建德東站32mπ型梁現(xiàn)澆為工程背景，針對(duì)最重梁型及最大墩高設(shè)計(jì)3中現(xiàn)澆支架施工方案。綜合考慮有限元分析結(jié)果、現(xiàn)場(chǎng)物資周轉(zhuǎn)及支架拼裝便捷性，對(duì)墩高最高處Z0型站臺(tái)梁現(xiàn)澆選用支架方案二，梁重最重處Z0型站臺(tái)梁現(xiàn)澆選用支架方案三。文中所述兩跨簡支支架體系可對(duì)同類施工起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：π型站臺(tái)梁；現(xiàn)澆；支架體系；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.113

0 引言

受線路及地形限制，我國部分高鐵車站站臺(tái)布設(shè)于橋梁之上。π型站臺(tái)梁為目前常用的一種站臺(tái)梁梁型，因受梁型限制，常采用支架現(xiàn)澆法施工。但π型站臺(tái)梁支架現(xiàn)澆不同于箱梁支架現(xiàn)澆，因其無底板，現(xiàn)澆過程中腹板下支架體系受力較為集中，現(xiàn)澆箱梁的支架體系不能直接套用，需對(duì)其進(jìn)行專項(xiàng)現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)。文章以建德東站32mπ型梁現(xiàn)澆為工程背景，通過設(shè)計(jì)支架體系，并對(duì)其分析，進(jìn)而得出最有支架體系方案。

1 工程概況

建德東站位于浙江省建德市楊村橋鎮(zhèn)，站場(chǎng)內(nèi)結(jié)構(gòu)物主要包括DK136+086.88楊村橋大橋，DK136+579.88楊樹村特大橋，DK136+579.88楊村橋特大橋站臺(tái)橋，DK137+138.15外塢1號(hào)大橋及其站臺(tái)橋，DK137+678.14外塢特大橋，DK137+678.14建德東站地道。

站臺(tái)梁橋采用支架現(xiàn)澆的方式進(jìn)行站臺(tái)梁施工， 共18孔。楊村橋特大橋站臺(tái)橋現(xiàn)澆簡支梁共計(jì)6孔，其中Z0型2孔，Z3型1孔，Z4型1孔，Z5型1孔，Z6型1孔；外塢1#大橋站臺(tái)橋現(xiàn)澆簡支梁共計(jì)12孔，其中Z0型8孔，Z1型2孔，Z3型2孔。

2 支架體系方案

2.1 現(xiàn)澆支架體系設(shè)計(jì)

π型站臺(tái)梁橋全長32.6m，其中支架現(xiàn)澆過程中墩頂以上梁端長1.47m，支架現(xiàn)澆梁段長為29.66m。對(duì)π型站臺(tái)梁現(xiàn)澆支架體系進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，從以下3點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行考慮：

（1）π型站臺(tái)梁較箱梁梁型少一底板，現(xiàn)澆過程中腹板下支架體系受力較為集中；

（2）π型站臺(tái)梁分Z0～Z5共5種類型，其中Z1站臺(tái)梁（1#-2#墩）處梁重最大；Z0站臺(tái)梁（20#-21#墩）處墩高均最高；

（3）現(xiàn)澆支架體系搭建及運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)合以上三點(diǎn)，設(shè)計(jì)三種現(xiàn)澆支架體系進(jìn)行技術(shù)方案必選。三種方案中除上部結(jié)構(gòu)中縱梁上部結(jié)構(gòu)中作為主要受力構(gòu)件的貝雷梁數(shù)量和結(jié)構(gòu)形式不同、下部結(jié)構(gòu)中鋼管臨時(shí)墩墩高不同，其余構(gòu)件形式均相同（表1、圖1）。

2.2 現(xiàn)澆支架體系構(gòu)成

鋼管臨時(shí)墩選用市場(chǎng)較常使用的φ609mm、壁厚16mm鋼管立柱作為支撐柱；選用國產(chǎn)321型貝雷梁作為縱梁；支墩頂橫梁統(tǒng)一用雙拼I40b工字鋼；分配梁工字鋼為I20a型；縱向分配方木采用10*10cm型；底模采用18mm厚竹膠板，側(cè)模及內(nèi)模采用15mm竹膠板。

鋼管柱柱上置工字鋼橫梁及縱向拼裝貝雷梁。支架兩端鋼管柱支撐于承臺(tái)上.鋼管立柱高度較高時(shí)，為增強(qiáng)立柱穩(wěn)定性，中間橫向每隔不大于10m設(shè)置一道橫向聯(lián)系，用18#槽鋼連接。

鋼管柱臨時(shí)墩基礎(chǔ)由100cm直徑鉆孔樁基礎(chǔ)及承臺(tái)組成，承臺(tái)采用C25鋼筋砼，承臺(tái)內(nèi)上下層布置φ16鋼筋網(wǎng)片，間距15cm。樁基礎(chǔ)間距與鋼管柱相同，樁基頂端伸入承臺(tái)5cm。鋼管底部焊接鋼板支撐于承臺(tái)上，并與承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋鋼筋焊接固結(jié)。

貝雷片支架體系自上而下其結(jié)構(gòu)為竹膠板底板、分配方木、工字鋼分配梁、貝雷梁、工字鋼墊梁、落梁沙筒和鋼管立柱。竹膠板下設(shè)10cm*10cm方木，間距30cm布設(shè)。方木擱置在分配梁工字鋼上，分配梁工字鋼沿橋梁縱向60cm一道，直接擱置在貝雷片上，貝雷片與鋼管立柱之間設(shè)置雙拼40b工字鋼墊梁。

3 支架體系受力分析

3.1 有限元模型建立

π型站臺(tái)梁橋全長32.6m，其中支架現(xiàn)澆過程中墩頂以上梁端長1.35m，不參與支架體系的計(jì)算，故支架計(jì)算梁段長為29.9m。采用梁單元建立π型梁模型，全橋共54個(gè)單元，251個(gè)節(jié)點(diǎn)。

為方便支架體系計(jì)算，在π型梁腹板底部建立對(duì)應(yīng)于橫向分配梁的節(jié)點(diǎn)，與主梁節(jié)點(diǎn)采用剛性連接。分別建立3種方案下支架體系，其中為更好地模擬各貝雷梁節(jié)段之間的連接方式，將兩相鄰節(jié)段之間通過釋放約束的方式形成鉸接。對(duì)鋼墊梁底部復(fù)制相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，通過剛性連接的方式形成一受力整體，復(fù)制的節(jié)點(diǎn)為鋼管立柱頂部節(jié)點(diǎn)。鋼管立柱與鋼墊梁之間通過釋放約束的方式形成鉸接，支架體系模型如圖2。

3.2 方案受力分析

分別對(duì)梁重最大Z1型站臺(tái)梁（1#-2#墩）及墩高最高處Z0型站臺(tái)梁（20#-21#墩）進(jìn)行3種支架方案受力分析（表2）。從表2中可以得出，對(duì)Z0、Z1型站臺(tái)梁采用方案一時(shí)，貝雷梁正應(yīng)力超出容許應(yīng)力273MPa，不滿足安全施工要求。方案二、方案三支架體系受力均能滿足π型站臺(tái)梁安全施工。

通過計(jì)算可知，支架體系貝雷梁的最大豎向位移對(duì)于連續(xù)結(jié)構(gòu)方案一最大豎向位移17.96mm，簡支結(jié)構(gòu)方案二及方案三最大豎向位移15.9mm，均小于變形容許值要求L/400=29000/400=32.5mm。

綜上所述，在考慮經(jīng)濟(jì)條件及支架搭設(shè)、現(xiàn)澆安全性下，Z0型站臺(tái)梁現(xiàn)澆選用支架方案二，Z0型站臺(tái)梁現(xiàn)澆選用支架方案三。

4 結(jié)論

考慮π型站臺(tái)梁無底板及不同梁重、墩高影響下，對(duì)建德東站5種類型現(xiàn)澆π型站臺(tái)梁設(shè)計(jì)3種支架現(xiàn)澆方案。建立有限元分析模型，分別對(duì)梁重最大Z1型站臺(tái)梁）及墩高最高處Z0型站臺(tái)梁進(jìn)行3種現(xiàn)澆支架施工方案進(jìn)行受力分析。綜合考慮有限元受力分析結(jié)果、經(jīng)濟(jì)因素及支架施工安全性的條件下，Z0型站臺(tái)梁現(xiàn)澆選用支架方案二，Z0型站臺(tái)梁現(xiàn)澆選用支架方案三，其余類型梁型在方案二和方案三中合理選用。文中最終選用的兩跨簡支支架體系較兩跨連續(xù)支架體系更便于拼裝、周轉(zhuǎn)，可對(duì)同類施工起到借鑒作用。

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