中支墩式單層貝雷梁支架在鐵路現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用

張海東ZHANG Hai-dong

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，西安 710038）

0 引言

在鐵路項(xiàng)目施工中，多數(shù)橋梁梁體采用簡支梁結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)橋梁規(guī)模較大時(shí)，梁體多為預(yù)制梁然后采用架橋機(jī)進(jìn)行鋪架，該施工方法優(yōu)勢是預(yù)制梁體質(zhì)量較高，線性及外觀控制較好，梁體與下部結(jié)構(gòu)可同步施工，大大縮短了施工周期，同時(shí)梁體架設(shè)速度快，橋梁規(guī)模越大單片梁體架設(shè)成本越低。但當(dāng)橋梁規(guī)模較小且較為分散時(shí)，上述施工方法優(yōu)勢不再明顯，此時(shí)橋梁梁體多采用支架現(xiàn)澆法進(jìn)行施工。梁體支架現(xiàn)澆法一般有兩種結(jié)構(gòu)形式：當(dāng)橋址區(qū)域地質(zhì)較好且地形較為平坦時(shí)多采用滿堂式支架法；當(dāng)橋址區(qū)域地質(zhì)較差或地形較為復(fù)雜時(shí)，多采用少支架法進(jìn)行施工。在沈白高鐵吉林段TJ-1標(biāo)四道堡子大橋6×32m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆簡支箱梁施工中，由于該橋梁跨越小洋橋河及鄉(xiāng)村道路，橋址區(qū)域地形較為復(fù)雜，梁體支架搭設(shè)難度較大，同時(shí)由于該簡支梁跨度較大，對梁體施工質(zhì)量及線性控制也提出了很高要求。為保證梁體質(zhì)量及線性滿足要求，同時(shí)保證下方河流及交通通行要求，項(xiàng)目部采用中支墩式單層貝雷梁支架進(jìn)行施工，并且對支架搭設(shè)工藝進(jìn)行嚴(yán)格把控。通過一系列舉措，不但保證了梁體施工質(zhì)量，減少了對周邊環(huán)境的影響，而且該類型支架安拆均比較方便，減少了支架搭設(shè)工作量，提高了材料周轉(zhuǎn)使用率，降低了施工措施費(fèi)用。通過現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，該類型支架在鐵路現(xiàn)澆箱梁施工中取得很好的效果。

1 工程概況

四道堡子大橋橋址中心里程DK312+621.2，起訖里程DK312+520.4～DK312+722，橋梁全長201.6m，跨徑布置為6×32m雙線簡支箱梁。本橋全橋左線為右偏曲線，R=8000m，右線為右偏曲線，R=7995m。簡支箱梁設(shè)計(jì)為支架法現(xiàn)澆施工。

現(xiàn)澆簡支箱梁梁體采用C50混凝土現(xiàn)澆箱梁，梁體為單箱單室、等高結(jié)構(gòu)，梁頂寬12.6m，底寬5.5m，箱中心頂板厚度27～37.9cm，腹板厚度45～66cm，底板厚度28～42.7cm；梁全長32.6m，計(jì)算跨度為31.5m，等高梁，橫橋向支座中心距為4.5m，箱梁梁體中心線處高度為3.035m，線路中心線距離防護(hù)墻內(nèi)側(cè)為2.0m，防護(hù)墻內(nèi)側(cè)凈寬9m。

2 現(xiàn)澆箱梁支架總體設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)澆箱梁采用螺旋鋼管立柱加貝雷梁架支撐系統(tǒng)。全橋計(jì)劃投入一套外模、一套內(nèi)模、2孔支架體系?，F(xiàn)澆支架設(shè)置為兩端和中間均布置鋼管柱結(jié)構(gòu)，兩端橋柱及中間分別布置單排四根鋼管柱，鋼管橫向間距為2.71+3.0+2.71m，縱向間距為11.92m+6.0m+11.05m.鋼管柱采用直徑為630mm壁厚10mm的螺紋鋼管，每排鋼管立柱之間采用雙拼20號槽鋼連接牢固，鋼管立柱上設(shè)置卸落槽口。鋼管墩上設(shè)置雙拼I45b工字鋼主橫梁。整跨采用單層16片普通型貝雷梁作為主縱梁，雙排貝雷梁寬450mm/900mm，腹板及底板下布置4組，兩端翼緣各布置2組。貝雷梁上設(shè)I14工字鋼作為分配梁，間距為500mm，分布梁上設(shè)置調(diào)平方木，橫向間距為300mm（其中腹板底部間距為100mm）。詳見圖1和圖2。

圖1 現(xiàn)澆箱梁支架縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖2 現(xiàn)澆箱梁計(jì)算截面圖

3 梁體支架受力計(jì)算

3.1 荷載計(jì)算

①梁部荷載。左、右幅邊跨現(xiàn)澆段斷面見圖2。

混凝土容重取：γ=26.5kN/m3，荷載計(jì)算按照豎向投影高度計(jì)算，繪制橫向荷載分布圖，見圖3所示。

圖3 箱梁混凝土荷載分布圖（kN/m2）

②模板荷載。底模板荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qm1=0.5kN/m2。

內(nèi)模和側(cè)模采用組合鋼模，總重120t，荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qm2=120×10÷32÷5.5=7kN/m2。

③施工荷載施工機(jī)具及人員荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qs=2.5 kN/m2。

表1 鋼管柱截面參數(shù)

3.2 梁體支架計(jì)算

對整個(gè)梁體支架建立madis模型，按照荷載進(jìn)行加載計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：

①貝雷梁受力計(jì)算。

根據(jù)圖4所示，貝雷梁最大彎曲應(yīng)力σ=226MPa＜310MPa，結(jié)論：貝雷梁強(qiáng)度計(jì)算值滿足規(guī)范要求。

圖4 貝雷梁彎曲應(yīng)力圖（單位：MPa）

②II45b橫梁。

根據(jù)圖5所示，橫梁最大彎曲應(yīng)力：σ=105MPa＜f=215MPa；結(jié)論：II45b橫梁強(qiáng)度計(jì)算值滿足要求。

圖5 橫梁彎曲應(yīng)力圖（單位：MPa）

③螺旋管計(jì)算。

鋼管柱軸力檢算結(jié)果如圖6。

圖6 鋼管柱軸力圖（單位：kN）

鋼管立柱長細(xì)比：λ=L/i=3000/219=13.6，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，按b類截面，查表可得，φ=0.985。

結(jié)論：鋼管受力穩(wěn)定性滿足要求。

4 梁體支架搭設(shè)主要工藝

4.1 支架搭設(shè)流程

鋼管立柱支架施工工藝：地基驗(yàn)收→基礎(chǔ)設(shè)置→測量定位→鋼板預(yù)埋→立柱及砂箱安裝→大橫梁制作安裝→貝雷架安裝→分布梁安裝→調(diào)平木板安裝→箱梁模板安裝→預(yù)壓→調(diào)平箱梁模板→鋼筋加工及安裝→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→張拉壓漿→拆除箱梁模板→拆除貝雷架→拆除其他支撐系統(tǒng)。

4.2 立柱基礎(chǔ)施工

鋼管立柱搭設(shè)于承臺(tái)頂面。澆筑承臺(tái)時(shí)預(yù)埋16mm鋼板并錨筋固定，鋼板頂面應(yīng)位于同一水平面上。錨筋采用φ22螺紋鋼制作，L=50cm，下設(shè)置180°彎鉤；混凝土澆筑時(shí)應(yīng)保護(hù)預(yù)埋件不被碰觸，混凝土應(yīng)振搗均勻。中間立柱基礎(chǔ)為950×200×100cm（長×寬×高）C35鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，擴(kuò)大基礎(chǔ)下方根據(jù)場地條件開挖至承臺(tái)設(shè)計(jì)地質(zhì)，擴(kuò)大基礎(chǔ)底部地質(zhì)為卵石土，σ0=240kPa。（檢算要求地基承載力不小于240kPa），擴(kuò)大基礎(chǔ)以下采用不小于30cm厚C30混凝土墊層調(diào)平層。調(diào)平層上設(shè)置整體條形基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)上立柱位置預(yù)埋鋼板及錨筋同承臺(tái)設(shè)置。

4.3 鋼管立柱安裝

鋼管立柱施工前，需對基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)收。鋼管柱采用直徑為630mm，壁厚10mm的螺紋鋼管。立柱支架搭設(shè)時(shí)，必須保證縱、橫成線，做到橫平豎直。鋼管立柱需要接長時(shí)采用鋼管立柱對接綁焊的方式，綁焊采用10mm厚鋼板，長30cm，寬10cm，每個(gè)接頭綁焊6塊，均勻布置，焊縫寬度不小于10mm，保證焊接質(zhì)量，無虛焊。

鋼管立柱與承臺(tái)和擴(kuò)大基礎(chǔ)間預(yù)埋件采用焊接連接，施工時(shí)保證焊接質(zhì)量，各個(gè)構(gòu)件連接牢靠不松脫。為加強(qiáng)支架整體穩(wěn)定性，鋼管柱間采用雙拼[20號槽鋼設(shè)置剪刀撐橫向連接，兩端鋼管立柱用用雙拼[20號槽鋼及φ25精軋螺紋鋼與橋墩進(jìn)行縱向聯(lián)接，保證支架的縱向穩(wěn)定。

4.4 主橫梁安裝

主橫梁采用雙拼I45b工字鋼，中間采用10mm厚加勁板焊接，每1.5～2m焊接一處,立柱頂部及腹板位置加勁板每20cm一道。大橫梁與螺旋管立柱焊接，并采用10mm鋼板設(shè)加勁角撐，長度不小于5cm。橫梁宜拼接成整體后吊裝就位。橫梁與立柱應(yīng)連接牢固；橫梁與其支承之間有空隙時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)厚度的鋼板填塞密實(shí)并焊接牢固。

4.5 貝雷梁安裝

貝雷梁片預(yù)先在地面拼接成預(yù)定梁長，利用貝雷架支撐架將貝雷梁片連接成整體，最后進(jìn)行吊裝。每組貝雷梁按照一定間隔用16號槽鋼連接整體，共4根，以保持穩(wěn)定。貝雷架安裝順序?yàn)橄戎虚g后兩段依次對稱進(jìn)行，設(shè)置16組321普通型單層單排貝雷梁，貝雷梁寬450mm及900mm兩種，腹板及底板下布置4組，兩端翼緣各布置2組。吊裝就位后橫梁與貝雷梁采用U型卡連接固定牢固；橫梁與其支承之間有空隙時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)厚度的鋼板填塞密實(shí)并焊接牢固。

5 施工注意事項(xiàng)

①支架施工前應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可施工支架，支架完成并驗(yàn)收通過后方可進(jìn)行上部模板施工。

②為保證鋼管立柱受力均勻、平衡傳力，立柱安裝過程中應(yīng)及時(shí)校正垂直度，垂直度偏差不應(yīng)大于立柱高度的1/500，且柱頂偏移值不得大于50mm。

③貝雷梁桁架應(yīng)拼裝成一跨及以上長度的節(jié)段，根據(jù)吊裝能力采用單片或多片組合進(jìn)行吊裝；吊點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)置在距桁架梁兩端約0.2倍長度的節(jié)點(diǎn)上。就位后，應(yīng)采取措施保證其橫向穩(wěn)定后方可松脫吊鉤。

④支架搭設(shè)完畢后必須對其進(jìn)行預(yù)壓，一是檢驗(yàn)支架的受力狀況，二是測量其彈性形變及非彈性形變，根據(jù)測量的結(jié)果對梁體預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)解，確保其線性滿足要求。

6 結(jié)束語

通過采用中支墩式單層貝雷梁支架進(jìn)行現(xiàn)澆簡支梁施工，同時(shí)對支架搭設(shè)工藝進(jìn)行嚴(yán)格把控，不但保證了梁體施工質(zhì)量，減少了對周邊環(huán)境的影響，而且該類型支架安拆均比較方便，減少了支架搭設(shè)工作量，提高了材料周轉(zhuǎn)使用率，降低了施工措施費(fèi)用。通過現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，該類型支架在鐵路現(xiàn)澆箱梁施工中取得很好的效果，也為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。