大跨度轉(zhuǎn)體T構(gòu)梁0#塊托架施工技術(shù)研究

滕兆寶

（濟青高速鐵路有限公司，山東 濟南 250014）

0 引言

高速鐵路跨越既有線轉(zhuǎn)體T 構(gòu)梁，能夠有效的保證既有線的安全，目前應(yīng)用較為廣泛，而T 構(gòu)轉(zhuǎn)體梁墩頂5m 與0#塊同時進行澆筑的設(shè)計較為少見，在施工中由于澆筑高度較高對托架的設(shè)計需要不斷完善。一般轉(zhuǎn)體T 構(gòu)梁托架設(shè)計常常是三角托架與墩身連接處為焊接施工，高空焊接不能有效保證焊接質(zhì)量，且安全風(fēng)險較大，對既有線的影響也較大。另外，托架安裝完成后，常采用吊裝預(yù)制塊法對托架進行預(yù)壓，由于鄰近既有線，吊裝高度較高，安全風(fēng)險大，不能有效保證預(yù)壓質(zhì)量。針對上述不足，三角托架+雙層貝雷梁的0#塊托架設(shè)計及施工技術(shù)成為可能，能夠有效解決澆筑較高的問題，另外，設(shè)計反力架采用反力預(yù)壓試驗進行預(yù)壓，減少了高空作業(yè)，確保了預(yù)壓質(zhì)量。本文以濰煙鐵路跨青煙直通線2 聯(lián)2-100mT構(gòu)轉(zhuǎn)體梁為例，從托架設(shè)計及托架整個施工流程進行分析比較，通過本文的研究分析為同等條件下0#塊托架提供一種實用而有效的施工技術(shù)。

1 工程概況

濰煙鐵路位于山東省東北部濰坊、青島、煙臺市境內(nèi)，煙臺上行聯(lián)絡(luò)線特大橋2-100mT 構(gòu)轉(zhuǎn)體，濰煙左線跨青煙直通線特大橋2-100mT 構(gòu)轉(zhuǎn)體上跨既有青煙直通線，均先平行營業(yè)線鐵路按照掛籃懸臂法施工T 構(gòu)，然后平轉(zhuǎn)至設(shè)計線路位置。設(shè)計時速為120km，采用有砟軌道。橋梁采用懸澆方法分段施工，全橋共分53 個梁段。2-100mT 構(gòu)為一聯(lián)單箱單室、變高度、變截面箱梁，梁體全長202.1m，0#塊長16.0m，中心支點處梁高為12.8m，邊支點處梁高為5.25m，梁高呈二次拋物線變化；箱梁頂寬7.3m，底寬5.7m，底板厚40～145cm，按二次拋物線變化。

2 T 構(gòu)梁

2.1 0#塊托架設(shè)計

2.1.1 設(shè)計模型

由于0#塊與墩頂5m 同時澆筑的特點，因此0#塊托架設(shè)計高度較高，特采用托架+雙層貝雷梁的方法進行施工。0#塊托架布置自上而下為：底?！?0cm×10cm 橫向方木—I16 工字鋼桁架（翼緣板：雙拼I16 工字鋼）—I25a 工字鋼橫梁—貝雷梁—雙拼I40a 工字鋼橫梁—托架（縱向為主承重托架，側(cè)面為承重0#塊模板桁架托架）。10cm×10cm 橫向方木滿鋪。I16 工字鋼桁架橫向間距在底板下為60cm，在腹板下為30cm。雙拼I16 工字鋼間距為60cm。I25a 工字鋼橫梁間距為60cm、90cm。雙層貝雷梁在腹板位置為22.5cm，其他位置為90cm。雙拼I40a 工字鋼橫擔(dān)間距為3.0m。托架由雙拼I56a 工字鋼縱梁和雙拼I40a 工字鋼斜腿組成，托架間用[14 槽鋼進行可靠的連接，使整個支架連成一體，共同受力，如圖1所示。

利用Midas/Civil 按照托架從上到下傳力的順序，對各個構(gòu)件依次建立模型，取最不利的荷載對其進行驗算，各構(gòu)件強度、剛度及穩(wěn)定性均滿足要求[1]。

2.1.2 橋墩內(nèi)部支架布置

主墩墩頂及0#塊底板重量全部依托在墩內(nèi)支架上，墩內(nèi)支架構(gòu)造為：底?！?0cm×10cm 縱向方木—I16 工字鋼橫梁—盤扣架—雙拼I40a 工字鋼橫梁。10cm×10cm 縱向方木滿鋪。I16 工字鋼橫梁縱向間距為60cm。盤扣架橫向間距為30cm、60cm，縱向間距為60cm。雙拼I40a 工字鋼橫梁縱向間距為60cm，雙拼I40a 工字鋼橫梁兩端錨固于橋墩內(nèi)部，如圖2所示。

2.2 0#塊托架施工

2.2.1 墩身預(yù)埋件施工

0#塊縱向主托架底部預(yù)埋牛腿在混凝土澆筑前埋設(shè)，牛腿在工廠整體加工完成后，空心墩鋼筋安裝時，牛腿整體同步安裝（見圖3），墩身模板采用在現(xiàn)場掏孔的方式安裝；托架頂部錨固所用精軋螺紋鋼為φ32mm 強度PSB930，在施工時預(yù)埋φ40mm 鋼管，后穿螺紋鋼，對托架上部錨固對拉螺紋鋼進行預(yù)拉，預(yù)留力為100kN，托架與預(yù)埋件及墩身之間應(yīng)用鋼板抄緊，保證托架與墩外接觸緊密[2]。

墩身鋼筋與牛腿位置沖突的部位，采用在預(yù)埋型鋼處穿孔的位置進行通過，穿孔也保證了預(yù)埋牛腿內(nèi)能夠順利進入混凝土，保證錨固的穩(wěn)定性；將牛腿與墩身主筋連接牢固。施工完成后將托架拆除，并割除懸臂在墩外的雙拼工字鋼向墩身延伸2cm，并對墩內(nèi)的雙拼工字鋼內(nèi)灌注M50 砂漿封堵孔洞。

2.2.2 三角托架施工

墩身施工完成后，三角托架在現(xiàn)場整體加工，縱向托架橫撐采用雙拼I56 工字鋼，斜撐采用雙拼I40 工字鋼，橫撐與斜撐之間采用雙面角焊縫、焊縫高度不小于14mm 進行焊接。三角托架縱向設(shè)置5 個，從墩中心往兩側(cè)分別為2m、0.8m，布置在墩身縱向大小里程預(yù)埋牛腿頂部，并在與墩身貼壁處設(shè)置靠壁板，頂部對穿精軋螺紋鋼，預(yù)拉力為10t；托架下部緊靠墩身和預(yù)埋牛腿，并與預(yù)埋牛腿采用10mm 高度焊縫進行焊接，托架間用[14 槽鋼進行可靠的連接，安裝完成后為保證薄壁空心墩結(jié)構(gòu)安全，在薄壁空心墩內(nèi)縱向中線方向，托架底部處采用雙拼I56 工字鋼進行支撐，以保證墩身結(jié)構(gòu)安全。0#塊縱向托架設(shè)計圖如圖4所示。

橫向托架為支撐0#塊鋼模板桁架托架，頂部荷載主要為人員、機具荷載，在線路左右側(cè)分別布置2 個，共計4 個，在墩中心往兩側(cè)1.5m 位置處布置，橫向托架采用墩身內(nèi)預(yù)埋鋼板，托架焊接的形式進行預(yù)埋鋼板安裝[3]。托架預(yù)埋鋼板在結(jié)構(gòu)尺寸為440mm×370mm×30mm 的鋼板上設(shè)置4 根φ32mm 的錨筋，并提前在墩身內(nèi)預(yù)埋。廠制三角托架吊裝至現(xiàn)場進行焊接，托架橫撐與斜撐采用雙拼25 工字鋼。0#塊橫向托架設(shè)計圖如圖5所示。

2.2.3 卸落塊安裝

為便于托架落架卸落，該工程采用新型精鑄卸落塊，卸落塊結(jié)構(gòu)簡單受力明確，便于現(xiàn)場安裝及操作。材質(zhì)為ZG270-500，材料強度為475MPa。根據(jù)試驗結(jié)果，精鑄卸落塊在2000kN 下計算得出，最大vonmises 應(yīng)力為278MPa＜325MPa；位移值為0.5mm，滿足施工要求。卸落塊安裝在縱向托架上方，最外側(cè)一處位于托架斜撐節(jié)點上方，最外側(cè)與最內(nèi)側(cè)卸落塊相距3m。

2.2.4 托架反力預(yù)壓

0#塊托架安裝完成后，及時測量托架頂標(biāo)高，根據(jù)測量數(shù)據(jù)安裝千斤頂，保證千斤頂處在同一平面。千斤頂安裝完畢后，安裝千斤頂頂梁。提前在施工場地內(nèi)將貝雷片拼裝成型，安裝在千斤頂頂梁上方，貝雷梁采用[14 槽鋼作橫向連接。貝雷梁上方安裝雙拼I40a 工字鋼作為扁擔(dān)梁，利用墩身預(yù)埋豎向精扎螺紋鋼，將貝雷梁錨固。最后將油泵與千斤頂接通，采用60%、100%、110% 的三級加載形式進行反力預(yù)壓（見圖6）。

此預(yù)壓方式有效檢驗了托架的安全穩(wěn)定性，消除了非彈性變形值，得出了彈性變形值為3mm。反力預(yù)壓與常規(guī)的預(yù)制塊吊裝預(yù)壓方法相比，降低高空作業(yè)吊裝風(fēng)險，減少營業(yè)線的施工風(fēng)險等；預(yù)壓裝置有效節(jié)約施工時間，減少施工投入，同時也可保證托架預(yù)壓的施工質(zhì)量。通過千斤頂壓力值顯示，提高了預(yù)壓的施工質(zhì)量，可實現(xiàn)快速預(yù)壓卸載。

2.2.5 分配梁及貝雷梁安裝

在支架預(yù)壓反力裝置拆除后，貝雷梁在0#塊底部重新進行組裝。根據(jù)反力預(yù)壓變形值，通過卸落塊調(diào)整立模標(biāo)高，并在卸落塊頂部安裝4 根雙拼I40 工字鋼，長度為10.6m。雙拼工字鋼頂部安裝雙層貝雷梁，貝雷梁在腹板位置為22.5cm，其他位置為90cm。貝雷梁之間采用[14 槽鋼、花架等措施進行橫向連接，雙層貝雷梁豎向之間通過精軋螺紋鋼進行鎖定。貝雷梁頂部設(shè)置I25 工字鋼橫梁，橫向工字鋼設(shè)置在貝雷梁節(jié)點處，確保結(jié)構(gòu)受力安全，如圖7所示。

2.2.6 底模桁架安裝

由于煙臺上行聯(lián)絡(luò)線特大橋2-100mT 構(gòu)轉(zhuǎn)體梁縱坡-29.82‰，濰煙左線縱坡22.0‰，底模桁架加工時需在底部進行調(diào)坡，以調(diào)整梁體線形。桁架由I16工字鋼組成，桿件之間采用焊縫連接，焊縫高度不小于8mm。桁架安裝在雙層貝雷梁頂部工字鋼上方，0#塊每個懸臂側(cè)共計15 片，腹板下間距按照30cm，底板底部按照45cm、60cm 布置。桁架之間采用槽16 進行連接，上下共計2 根，以確保桁架整體受力，保證桁架的穩(wěn)定性。桁架頂部滿鋪方木及膠合板，完成底模鋪設(shè)。

2.2.7 墩身內(nèi)模板支架安裝

由于0#塊需與墩頂5m 同時澆筑，墩帽（高度2m）頂部需在空心墩內(nèi)設(shè)置支架以支撐頂部進行澆筑，支架采用盤扣式支架，盤扣式支架搭設(shè)在雙拼I40 工字鋼上，工字鋼安裝在墩身頂部5m 分界線混凝土處，雙拼I40 工字鋼長度5.7m，懸臂支撐在墩身上部長度60cm，共計10 根，間距按照60cm 布置。工字鋼上方盤扣架縱向布置間距為60cm，橫向間距為30cm、60cm，盤扣式腳手架頂托頂部安裝I16 工字鋼橫梁及10×10cm 縱向方木并鋪設(shè)底模，構(gòu)成整個墩頂及0#節(jié)段底板的支撐體系，支架體系強度和剛度滿足要求。

3 實施效果

第一，跨越青煙直通線2 聯(lián)2-100m 轉(zhuǎn)體T 構(gòu)0#塊與墩頂5m 澆筑，澆筑較高，支架設(shè)計難度大，為保證梁體線形及安全，采用三角托架+雙層貝雷梁的形式，很好地解決了0#塊懸臂端澆筑高度較高的問題，兩聯(lián)0#塊懸臂端均順利澆筑，在該工程的應(yīng)用安全、可靠。

第二，采用型鋼作為調(diào)整梁體縱坡桁架，結(jié)構(gòu)設(shè)計受力明確；為方便托架卸落，應(yīng)用了新型精鑄卸落塊，受力更加明確，拆卸更加方便，并且能夠進行倒用，有效地節(jié)約了項目成本。

第三，托架采用墩身預(yù)埋懸臂牛腿的方式，托架現(xiàn)場成品制作，吊裝至懸臂牛腿頂部；三角托架頂部受力為拉力，底部為壓力。為保證矩形空心墩安全，在墩身內(nèi)采用雙拼I50 工字鋼對頂，保障了整個墩身安全。三角托架此種安裝工藝相比較常規(guī)墩身預(yù)埋鋼板托架直接焊接的工藝而言，有效地減少了高空焊接，保證了施工質(zhì)量，也更好地保證了施工安全。

第四，0#塊托架采用新型工裝應(yīng)用-反力預(yù)壓工藝，通過墩身內(nèi)預(yù)埋精軋螺紋鋼將雙層貝雷梁錨固在墩頂，在托架頂部（貝雷梁下部）安裝千斤頂，通過千斤頂頂升對托架產(chǎn)生向下的力達(dá)到預(yù)壓目的。相較于預(yù)制塊堆載預(yù)壓，有效地降低了鄰近既有線的安全風(fēng)險，保證了預(yù)壓的施工質(zhì)量，提高了功效。

4 結(jié)語

濰煙鐵路煙臺上行聯(lián)絡(luò)線特大橋2-100mT 構(gòu)轉(zhuǎn)體梁0#塊，濰煙左線跨青煙直通線特大橋2-100mT構(gòu)轉(zhuǎn)體梁0#塊，分別于2021年10月13日、2021年10月30日安全高效地完成了0#塊澆筑。通過該項目兩聯(lián)大跨度轉(zhuǎn)體梁0#塊托架的設(shè)計及施工技術(shù)實踐，總結(jié)和應(yīng)用了一些技術(shù)創(chuàng)新和工藝，既為后續(xù)此種類型的轉(zhuǎn)體梁0#施工提供了技術(shù)支持，也為轉(zhuǎn)體的成功順利實施奠定了堅實的基礎(chǔ)。