轉(zhuǎn)體連續(xù)梁0#塊支架體系優(yōu)化設(shè)置分析

孔德勛，魯文軍，郝傳志，張 羽，吳玉迪

中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100070

近年來(lái)，我國(guó)不斷加大對(duì)現(xiàn)代化綜合交通運(yùn)輸體系網(wǎng)的建設(shè)投入，高速鐵路以其方便快捷的優(yōu)勢(shì)，成為綜合交通運(yùn)輸體系網(wǎng)的主動(dòng)脈。在建設(shè)過(guò)程中，往往面臨大跨度橋梁的施工，大跨度轉(zhuǎn)體連續(xù)梁的施工就是其中的難點(diǎn)之一。如何高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)地完成大跨度轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工成為重要的技術(shù)難題，其首要難題就是保證0#塊的施工質(zhì)量，而0#塊支架體系的設(shè)置就是重中之重。文章依托新建濰坊至萊西鐵路工程跨海青鐵路特大橋60m+100m+60m轉(zhuǎn)體連續(xù)梁，以保證轉(zhuǎn)體前球鉸受力體系的穩(wěn)定性、提高轉(zhuǎn)體施工的安全性為落腳點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)體連續(xù)梁0#塊支架體系進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置，并進(jìn)行了深入的研究。

1 技術(shù)原理

采用傳統(tǒng)的施工方法進(jìn)行轉(zhuǎn)體連續(xù)梁0#塊支架體系設(shè)計(jì)時(shí)，靠近主墩的0#塊支架需設(shè)置于上轉(zhuǎn)盤之上。文章對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況進(jìn)行了優(yōu)化探索，將轉(zhuǎn)體連續(xù)梁靠近主墩的0#塊支架采用在墩頂大小里程側(cè)各水平、對(duì)稱、等間距預(yù)埋雙拼工字鋼形成懸挑牛腿受力支撐體系的方法，等效代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼管柱受力支撐體系，節(jié)約了鋼管柱材料的用量，避免了轉(zhuǎn)體連續(xù)梁靠近主墩的支架設(shè)置于上轉(zhuǎn)盤上。

2 0#支架優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 懸挑牛腿受力支撐體系總體設(shè)計(jì)

靠近主墩一側(cè)的單排0#塊鋼管柱支架體系采用懸挑牛腿受力支撐體系等效代替，懸挑牛腿受力支撐體系由嵌于墩頂?shù)碾p拼工字鋼、預(yù)埋于雙拼工字鋼底部的鋼筋網(wǎng)、砂箱、雙拼工字鋼橫梁組成，在主墩墩頂大小里程側(cè)各水平，對(duì)稱、等間距預(yù)埋4對(duì)I45雙拼工字鋼形成懸挑牛腿受力支撐點(diǎn)，I45雙拼工字鋼橫向間距為2.5m[1]。

2.2 懸挑牛腿承載能力計(jì)算

（1）受力計(jì)算模型。0#塊支架單側(cè)承受的混凝土重量為312t，0#塊支架預(yù)壓時(shí)綜合考慮混凝土自重、模板、施工荷載組合，按照支架承受的最大施工荷載的1.1倍進(jìn)行預(yù)壓，經(jīng)過(guò)計(jì)算單側(cè)預(yù)壓重量為400t，懸挑牛腿承載能力計(jì)算時(shí)，將牛腿作為左支座固定、右支座自有、跨長(zhǎng)0.6m、單個(gè)牛腿受力500kN的受力計(jì)算模型，如圖1所示。

圖1 懸挑牛腿受力計(jì)算模型

懸挑牛腿承載能力計(jì)算時(shí)，受力模型的基本信息、各跨截面的幾何特性、各跨材料的特性分別如表1～表3所示。

表1 懸挑牛腿受力檢算模型基本信息表

表2 各跨截面幾何特性表

表3 各跨材料特性表

（2）懸挑牛腿彎矩、剪力計(jì)算。懸挑牛腿彎矩、剪應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 懸挑牛腿受力檢算結(jié)果

（3）懸挑牛腿安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果。懸挑牛腿安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表5所示。

表5 安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果

容許安全系數(shù)取值：整體穩(wěn)定性安全系數(shù)為1；抗彎強(qiáng)度安全系數(shù)為1；抗剪強(qiáng)度安全系數(shù)為1。

2.3 懸挑牛腿I45雙拼工字鋼加工制作

懸挑牛腿受力支撐體系采用I45工字鋼進(jìn)行加工，I45工字鋼之間采用規(guī)格為300mm×150mm×8mm的鋼板焊接成整體，鋼板與工字鋼接觸部分進(jìn)行滿焊。

2.4 懸挑牛腿I45雙拼工字鋼、鋼筋網(wǎng)、砂箱、橫梁安裝

在施工主墩墩帽時(shí)，在主墩墩頂大小里程側(cè)各水平、對(duì)稱、等間距預(yù)埋4對(duì)I45雙拼工字鋼，雙拼工字鋼橫向間距為2.5m，嵌于墩頂1.2m，外露0.9m，根據(jù)檢算結(jié)果在嵌入墩頂之中的雙拼工字鋼底部設(shè)置6層鋼筋網(wǎng)，以增強(qiáng)懸挑牛腿受力支撐點(diǎn)抗壓強(qiáng)度，每層鋼筋網(wǎng)片規(guī)格為50cm×80cm，鋼筋型號(hào)為HRB400φ16mm，鋼筋網(wǎng)的層距為10cm；在外露雙拼工字鋼形成的懸挑牛腿受力支撐點(diǎn)上設(shè)置砂箱，安裝雙拼工字鋼橫梁，形成與傳統(tǒng)支架體系受力等效的懸挑牛腿受力體系[2]。

3 施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及措施

3.1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

I45工字鋼之間采用規(guī)格為300mm×150mm×8mm的鋼板焊接成整體，其焊接質(zhì)量應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50205—2020）。

3.2 質(zhì)量保證措施

（1）鋼結(jié)構(gòu)用主要材料、零（部）件、成品件、標(biāo)準(zhǔn)件等產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可使用。

（2）工字鋼、鋼板的品種、規(guī)格、性能應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定并滿足設(shè)計(jì)要求；鋼板進(jìn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)按照國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定抽取試件且應(yīng)進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和厚度偏差檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

（3）焊接前必須進(jìn)行試焊，焊接人員必須持證上崗，試焊合格后方可進(jìn)行批量焊接作業(yè)[3]。

4 工程應(yīng)用成效

新建濰坊至萊西鐵路工程跨海青鐵路特大橋（60+100+60）m轉(zhuǎn)體連續(xù)梁主墩0#塊支架通過(guò)采用懸挑牛腿受力支撐體系等效代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼管柱支撐體系的方法，避免了靠近主墩的支架設(shè)置于上轉(zhuǎn)盤之上，節(jié)約了支架體系材料的用量，保證了施工安全，順利完成了0#塊施工及連續(xù)梁合龍施工，提前10d完成施工任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了提前履約，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鐵路、市政、公路工程等大跨度轉(zhuǎn)體連續(xù)梁主墩0#塊施工時(shí)，可采用懸挑牛腿受力支撐體系等效代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼管柱支撐體系的方法，此方法能有效保證轉(zhuǎn)體前球鉸的受力平衡狀態(tài)，新穎可靠，經(jīng)濟(jì)且可操作性強(qiáng)，可在鐵路、市政、公路等類似大跨度轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工中推廣使用，具有良好的指導(dǎo)和借鑒意義。