肯尼亞內(nèi)馬鐵路橋槽型連續(xù)梁設(shè)計(jì)及施工研究

王 充

(中國路橋工程有限責(zé)任公司，北京 100010)

1 工程概況

1.1 工程概況

肯尼亞內(nèi)馬鐵路一期在鐵路里程DK92+817處跨越B3公路。為了保證該段公路后續(xù)順利拓寬，設(shè)計(jì)采用(40+64+40)m槽型梁跨越，與B3公路夾角為135°。DK92+817跨B3公路大橋位于Susuwa鎮(zhèn)，橋梁起訖樁號為DK92+701.40～DK92+932.60，全長231.2 m。

橋梁在B3公路(凈寬10 m)處采用(40+64+40)m槽型梁跨越，夾角135°。

1.2 地形地貌

橋位所在地區(qū)沿線地形地貌溝床明顯(現(xiàn)場臨3#墩大里程方向有沖溝一條，目前已回填)，地表植被發(fā)育。

1.3 工程地質(zhì)

橋位所在地地表承載力較好，經(jīng)檢測，承載力為300 kPa左右。地層分層較多，詳見表1。橋位區(qū)河流多受季節(jié)性降雨影響，旱季未見積水。

表1 橋位區(qū)工程地質(zhì)

橋位所在地年均氣溫為16～20 ℃，年平均降水量600～1 100 mm，年均蒸發(fā)量為1 550～2 200 mm。雨季為每年的3～6月和10～12月，瞬時(shí)雨量較大。

1.4 施工平面布置

本工程現(xiàn)場采用全封閉施工，設(shè)有支架存放區(qū)、模板存放區(qū)、鋼筋存放區(qū)等。

1.5 工程特點(diǎn)及施工要求

本工程(40+64+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土槽型梁橫跨B3公路，B3公路為本地區(qū)主要干路，道路運(yùn)輸繁忙，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大。

工程施工需跨越雨季，當(dāng)?shù)赜昙舅矔r(shí)降雨量大，需要防止雨水滲入預(yù)壓噸袋增大支架荷載，同時(shí)防止雨水浸泡地基。

工程跨越B3公路，既是全線“三橋四隧”的重點(diǎn)工程，又是展示企業(yè)形象的標(biāo)志工程，槽型梁不管是外立面或梁體內(nèi)側(cè)均對外觀質(zhì)量要求高。

施工要求和技術(shù)保證條件有以下幾點(diǎn)。

(1)施工過程中嚴(yán)格控制基礎(chǔ)施工及支架安裝的質(zhì)量，須根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對基礎(chǔ)及支架安裝進(jìn)行檢查驗(yàn)收，施工中應(yīng)注意臨邊防護(hù)，公路上部設(shè)置防落網(wǎng)，臨邊欄桿下部設(shè)置擋腳板，防止物體墜落影響行車安全。

(2)項(xiàng)目部建立安全保證體系和質(zhì)量保證體系，安排專人定期檢查落實(shí)情況。

(3)支架預(yù)壓時(shí)應(yīng)及時(shí)避開雨季，及時(shí)關(guān)注天氣預(yù)報(bào)。雨季施工時(shí)，預(yù)壓施工應(yīng)準(zhǔn)備彩條布等覆蓋防雨措施；對于原有排水溝渠應(yīng)進(jìn)行改移，避免雨水沖刷基礎(chǔ)；應(yīng)定期排查支架基礎(chǔ)排水設(shè)施是否通暢，基礎(chǔ)是否積水。

(4)為保證混凝土外觀良好，采用預(yù)壓監(jiān)測及分節(jié)段澆筑的方式，減小基礎(chǔ)沉降對模板支架變形的影響，控制混凝土裂縫。

2 施工方案比選

因本項(xiàng)目跨越的B3公路交通量大，施工期間需要保證交通通行順暢、橋梁底距離地面高度為7 m的項(xiàng)目特點(diǎn)，橋梁施工方案只能采用少支架現(xiàn)澆法以及懸澆法施工。

2.1 少支架現(xiàn)澆法施工

(1)工期：按照本方案施工計(jì)劃采用少支架現(xiàn)澆法施工總工期為192 d。

(2)材料小計(jì)：貝雷梁及腳手架鋼材使用總重量約為212 t。

(3)技術(shù)難度：采用少支架施工，施工簡便，操作簡單，技術(shù)難度小。

(4)安全風(fēng)險(xiǎn)：主要為跨路段施工可能影響下部B3公路交通通行，存在高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 懸臂澆筑法施工

(1)工期：邊跨與0#塊仍然需要采用支架法施工，其支架搭設(shè)及梁部施工時(shí)間按照100 d考慮，懸臂澆筑法段按照每2 m一個(gè)節(jié)段，每節(jié)段施工時(shí)間10 d，本工程共需10個(gè)懸澆施工節(jié)段與2處合龍段，綜合考慮工期應(yīng)不少于220 d。

(2)材料估算：僅邊跨段及0#施工支架采用的支架鋼管總體積約為1 960 m3，每m3支架鋼管按照步距為1.2 m，縱距、橫距均為0.9 m計(jì)算，所需支架重量約為570 t。

(3)技術(shù)難度：采用掛籃施工技術(shù)難度高，施工中應(yīng)尤其注意控制T構(gòu)梁段荷載平衡，合攏段技術(shù)要求高。

(4)安全風(fēng)險(xiǎn)。

顯然不論從工期角度考慮還是從材料用量方面考慮，且懸臂澆筑法從施工難度及技術(shù)難度方面也高于少支架現(xiàn)澆法，故本工程采用少支架現(xiàn)澆法均優(yōu)于懸臂澆筑法。

3 連續(xù)梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)條件

根據(jù)地勘資料，支架所在位置地基的容許承載力為300 kPa，2#墩兩側(cè)條形基礎(chǔ)所在局部位置容許承載力為124 kPa。最大設(shè)計(jì)風(fēng)速13.9 m/s(6級風(fēng))。

貝雷所用鋼材為16 Mn鋼，立柱、平聯(lián)、斜撐、主橫梁及分配梁等均采用Q235鋼材。

3.2 荷載及工況分析

主要荷載有結(jié)構(gòu)自重、施工荷載2.5 kPa、木模板體系重力荷載2.0 kPa、振搗荷載2.0 kPa、槽形梁荷載，鋼筋混凝土容重26 kN/m3。

工況一基本組合：1.2×(支架自重)+1.4×(風(fēng)荷載)。標(biāo)準(zhǔn)組合均考慮1.0的系數(shù)。工況二荷載組合如下：基本組合：1.2×(支架自重+槽形梁荷載+模板荷載)+1.4×(施工荷載+振搗荷載+風(fēng)荷載)。標(biāo)準(zhǔn)組合均考慮1.0的系數(shù)。

3.3 整體計(jì)算模型

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中的結(jié)構(gòu)布置，采用midas Civil有限元軟件建立模型，立柱、平聯(lián)、斜撐、主橫梁及貝雷梁均采用梁單元模擬，立柱在柱腳處固接，立柱與平聯(lián)間為鉸接，貝雷與主橫梁鉸接。

自課程改革以來，國家和地方政府特別重視教師的專業(yè)發(fā)展.數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)教育中的重要學(xué)科之一，也是學(xué)生在基礎(chǔ)教育中感覺較為枯燥的學(xué)科，因此，如何提高數(shù)學(xué)教師的素質(zhì)備受關(guān)注.研究表明，學(xué)科教學(xué)知識(Pedagogical Content Knowledge，以下簡稱PCK)是教師專業(yè)發(fā)展的核心內(nèi)容之一，可最有效地促進(jìn)教學(xué)[1].因此了解數(shù)學(xué)教師PCK發(fā)展現(xiàn)狀，將為提高教師課程的實(shí)施能力以及提高教學(xué)質(zhì)量都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.本研究選擇一位初中數(shù)學(xué)教師為研究對象，考察其課程實(shí)施過程中PCK發(fā)展現(xiàn)狀.

3.4 主要計(jì)算結(jié)果分析

槽形梁支架反力計(jì)算結(jié)果如表2所示、位移計(jì)算結(jié)果如圖1所示，可見支架構(gòu)件強(qiáng)度和剛度滿足要求。

表2 支架反力計(jì)算結(jié)果

圖1 支架位移計(jì)算結(jié)果

4 連續(xù)梁支架施工技術(shù)

4.1 支架施工

支架跨路處凈高5.75 m，凈寬7 m，滿足交通需求。

(1)擴(kuò)大基礎(chǔ)：混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)與鋼管樁采用預(yù)埋件相連，預(yù)埋件由錨固鋼筋和鋼板穿心焊接組成?；椎鼗休d力需大于300 kPa。

(2)鋼管立柱：每6 m采用2[20a設(shè)置平聯(lián)。

(3)卸荷砂箱：卸荷砂箱采用δ=14 mm鋼板焊接，內(nèi)部充填干砂，高度為30 cm，先在后場預(yù)壓調(diào)整高度后，采用型鋼鎖定制作。

(4)主橫梁：主橫梁對工字鋼內(nèi)部加設(shè)筋板，增強(qiáng)主橫梁穩(wěn)定性，安裝就位后焊接在卸荷砂箱上。

(6)橫向分配梁：底層分配梁采用工14，下料長度為14.6 m，鋪設(shè)在連續(xù)梁下部長度為12 m，懸挑長度為1.3 m，懸挑部位不承受梁體結(jié)構(gòu)荷載，僅承受腳手架及人行走道荷載。橫向分配梁安裝就位后與縱梁采用卡具連接，作為底模和翼緣板支架的支撐。

(7)腳手管：腳手管主要分布在翼緣板區(qū)域，采用扣件式腳手管搭設(shè)，腳手管翼緣板下部，橫向間距為60 cm，縱向間距與橫向分配梁一致，步距1.2 m。掃地桿距離底部不大于20 cm。

4.2 支架施工

(1)預(yù)壓施工流程。

采用沙袋結(jié)合預(yù)制塊加重的方法進(jìn)行加載。

(2)預(yù)壓方法。

①施工準(zhǔn)備

預(yù)壓前發(fā)現(xiàn)不合格部位，及時(shí)返工或返修處理并記錄，作為最初的數(shù)據(jù)。預(yù)壓前應(yīng)在底模上鋪設(shè)彩條布，以免預(yù)壓時(shí)污損底模。雨季施工時(shí)，預(yù)壓前應(yīng)提前準(zhǔn)備好覆蓋帆布，防止雨水滲入砂袋，增加支架荷載。

②堆載預(yù)壓

堆載預(yù)壓按照梁體重量的1.2倍進(jìn)行，翼緣板區(qū)域每延米重1.6 t，腹板區(qū)域每延米重12 t，底板區(qū)域每延米重3.4 t。

預(yù)壓采用預(yù)制塊及砂袋壓載。砂袋尺寸為1 m×1 m×1 m，砂袋內(nèi)填充機(jī)制砂，每個(gè)砂袋重約1.6 t，預(yù)制塊一捆重量約2.25 t。翼緣板處砂袋堆載高度約為1.8 m，底板處砂袋堆載高度約為3 m，腹板區(qū)域堆載3層預(yù)制塊，均能滿足堆載高度要求。

腹板處若采用鋼筋結(jié)合砂袋堆載，先在腹板區(qū)域堆載每延米重為8 t的鋼筋(以Φ22鋼筋為例：腹板區(qū)域底部放置兩捆，每捆鋼筋重為2.6 t，腹板處寬度為0.65 m，則每延米荷載為8 t)，鋼筋堆放就位后在其上再堆載砂袋，砂袋堆載高度為4 m。

雨季施工時(shí)，支架預(yù)壓應(yīng)密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，禁止雨天支架預(yù)壓施工，若加載時(shí)降雨，應(yīng)立即停止加載作業(yè)，并及時(shí)覆蓋防止雨水滲入砂袋。雨季施工支架預(yù)壓，每級加載完成后應(yīng)及時(shí)覆蓋，每日安排專人檢查砂袋內(nèi)砂石含水率，加大支架觀測頻次。砂石料存放處應(yīng)注意下墊上蓋，砂石料裝袋時(shí)應(yīng)復(fù)核砂石料含水率，復(fù)測砂袋重量，避免加大支架荷載。

5 結(jié) 論

依托肯尼亞內(nèi)馬鐵路一期在鐵路里程DK92+817處跨越B3公路特大橋工程，設(shè)計(jì)采用(40+64+40)m槽型梁跨越，對主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工工藝分析研究，主要有以下結(jié)論。

(1)通過施工方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)對比，不論從工期角度考慮還是從材料用量方面考慮，選擇少支架現(xiàn)澆法均優(yōu)于懸臂澆筑法。

(2)通過有限元軟件midas對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)值仿真建模，采用設(shè)計(jì)荷載和組合，分析了槽型梁結(jié)構(gòu)的安全性，得知設(shè)計(jì)合理且安全。

(3)對槽型連續(xù)梁支架施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于今后類似工程具有重要參考借鑒意義。