市域鐵路雙線簡支箱梁支架預壓技術研究

武相坤 WU Xiang-kun；王小兵 WANG Xiao-bing；張元師 ZHANG Yuan-shi；錢棟棟 QIAN Dong-dong

（①中車智能交通工程技術有限公司，北京 100078；②江蘇中車城市發(fā)展有限公司，無錫 214105；③中國鐵路沈陽局集團有限公司工電檢測所，沈陽 110001）

0 引言

支架體系作為現(xiàn)澆簡支箱梁施工的重要環(huán)節(jié)，其施工安全及質(zhì)量效果對工程尤為重要。為保證現(xiàn)澆簡支箱梁支架方案的安全可靠性、消除各級非彈性變形，同時也為了便于對梁體進行線形控制，施工時能夠準確地設置梁體預拱度，需對箱梁現(xiàn)澆支架體系進行預壓[1-4]。

1 工程概況

臺州市域鐵路溫嶺火車站特大橋上部結構梁共有140跨，分為四種結構形式，其中簡支箱梁104跨，三跨連續(xù)梁10聯(lián)，五跨連續(xù)剛構1聯(lián)及63.2m提籃拱橋1座。

本工程現(xiàn)澆雙線簡支箱梁線間距為4.0～4.8m，主要跨徑有25m、30m、35m、40m，均采用單箱單室截面。簡支箱梁按照減震等級可劃分為高等減震和中等減震兩種形式，按照聲屏障區(qū)段可劃分為直立式聲屏障和封閉式聲屏障梁體，按照梁跨曲線布置可劃分為直線梁和曲線梁。

跨徑≤35m箱梁線間距4m時頂板寬10.6m，當線間距大于4m時采用翼緣板平直段加寬進行調(diào)整?？缰袠藴蕯嗝骓敯搴?5cm，底板厚28cm，腹板厚48cm，梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)漸變加厚，至支座處頂板厚50cm，底板厚90cm，腹板厚173.5cm，梁端橫隔板厚1.1m。中等減振箱梁跨中截面中心線處梁高2.05m，高等減振箱梁跨中截面中心線處梁高2.15m，支座中心處梁高均為2.25m。

跨徑40m箱梁線間距4m時頂板寬10.6m，當線間距大于4m時采用翼緣板平直段加寬進行調(diào)整，標準斷面頂板厚34cm，底板厚30cm，腹板厚48cm，梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)漸變加厚，至支座處頂板厚75cm，底板厚90cm，腹板厚222cm，梁端橫隔板厚1.3m。中高等減振箱梁跨中截面中心線處梁高均為2.65m。

簡支梁截面形式均為單箱單室變截面結構，箱梁腹板內(nèi)側(cè)與頂、底板相交處采用直倒角過渡，腹板外側(cè)與頂板翼緣間以R=100cm圓弧角相連，底板兩側(cè)設置R=15cm圓弧倒角。為保證橋面排水通暢，箱梁頂板設置2%的V字型橫向排水坡，橋面積水經(jīng)箱梁內(nèi)排水管排出。

現(xiàn)重點對跨度35m的簡支箱梁進行預壓試驗，以便對后續(xù)支架預壓提供數(shù)據(jù)及經(jīng)驗。

2 簡支梁支架設計

施工支架采用鋼管立柱+雙層貝雷梁支架結構型式。主梁之上的二次分配梁最大截面處采用24排雙層普通型貝雷片，順橋向布置，墩帽外側(cè)8片貝雷梁按全橋通長布置。

從混凝土梁底開始從上到下，支架體系各組成部位依次為：①簡支箱梁側(cè)模、底模+10cm×10cm方木；②橫向布置I16b分配梁；③雙層貝雷梁；④I45b型鋼雙拼橫梁；⑤砂筒落架裝置；⑥鋼管立柱支架、立柱間平聯(lián)及墩身附著。其力學傳遞程序：現(xiàn)澆箱梁砼→模板方木→I16b工字鋼橫向分配梁→預拱度調(diào)整塊→貝雷縱梁（3m×1.5m）→支撐橫梁（2I45b）卸落砂筒裝置→鋼管柱式支墩（Φ630×8mm）→承臺頂或現(xiàn)澆砼基礎頂。

3 支架預壓重量

預壓采用在整個橋?qū)挿秶鷥?nèi)按均布荷載形式對稱加載，以免支架失穩(wěn)。根據(jù)箱梁截面面積分配，箱梁具體重量分配如圖1所示。

圖1 箱梁支架預壓重量分配圖

支架預壓分3級（60%、100%、110%）進行，預壓總重量為梁重量的1.1倍，堆載過程中隨時觀察支架變形情況。支架預壓選用砼塊（0.9m×0.95m×1m的C20混凝土預制塊，重2.05t）進行預壓施工。預壓荷載應不小于最大施工荷載的1.1倍，并采用預壓塊按照最大施工荷載的60%、100%、110%分三次加載，加載時應根據(jù)梁體中部、腹板下部、翼緣板下部荷載分別加載。加載重量偏差應控制在同級荷載的±5%以內(nèi)，加載過程中如發(fā)生異常情況時應立即停止加載，經(jīng)查明原因并采取措施保證支架安全后方可繼續(xù)加載。加載布置應均勻?qū)ΨQ進行，避免偏載，嚴禁集中加載和卸載。根據(jù)設計圖紙，支架預壓重量分級加載如表1。

表1 35m現(xiàn)澆箱梁預壓分級加載及卸載重量統(tǒng)計表

4 預壓加載

4.1 加載程序

現(xiàn)澆支架預壓加載分三級進行：0→60%→100%→110%（預壓重量）加載。每一級加載發(fā)現(xiàn)局部變形過大時就立即停止加載，查明原因后繼續(xù)加載。預壓時每級加載完成1h后進行支架各監(jiān)測點變形觀測，以后間隔6h監(jiān)測一次，當連續(xù)兩次測量變形值均不大于2mm即認為支架穩(wěn)定，可繼續(xù)加載。當最后一級加載完成，間隔6小時觀測各點位移量，當連續(xù)12h監(jiān)測位移平均值之差不大于2mm時即認為支架穩(wěn)定，方可卸載。

4.2 加載預壓步驟

現(xiàn)澆管樁支架預壓加載分三級0→60%→100%→110%（預壓重量）加載。每個中間過程均需要測量相應的觀測點數(shù)據(jù)，預壓完畢后，將數(shù)據(jù)匯總整理。

①加載60%荷載時，對支架所有觀測標記點進行測量，做好記錄，如發(fā)現(xiàn)局部變形過大時就立即停止加載，查明原因后繼續(xù)加載。加載完成1h后測量一次觀測點的變化值，當連續(xù)兩次變形值均不大于2mm即認為支架穩(wěn)定，方可進行下一步加載。

②加載100%荷載時，對支架所有觀測標記點進行測量，做好記錄，如發(fā)現(xiàn)局部變形過大時就立即停止加載，對支架體系進行分析、對該補強的地方進行補強后方可繼續(xù)加載。加載完成1h后測量一次觀測點的變化值，當連續(xù)兩次變形值均不大于2mm即認為支架穩(wěn)定，方可進行下一步加載。

③現(xiàn)澆支架加載至箱梁施工荷載的110%狀態(tài)并靜置1h后，對支架所有觀測標記點進行測量，記錄好現(xiàn)澆支架受力情況。其后每隔6h對觀測點進行一次觀測，當連續(xù)12h監(jiān)測位移平均值之差不大于2mm時即認為管樁支架穩(wěn)定，然后進行卸載。

5 預壓施工方法

施工工藝流程：支架檢查→觀測點位布置→預壓前沉降測量→堆載60%時測量沉降量→堆載100%時測量沉降值→堆載110%測量沉降量→卸載并測量卸載后沉降量。

5.1 預壓前檢查

在支架進行預壓前，對已拼裝的支架進行全面的檢查及加固。支架檢查主要控制以下部位：①支架連接是否牢固，是否存在脫空或脫焊現(xiàn)象；②支架頂臨時支座安裝是否穩(wěn)定及牢固。

5.2 預壓點位布置

采用全站儀放出箱梁底板中心線，布置出觀測點位并采用紅油漆在箱梁底模板上標示出來。布點原則：①監(jiān)測斷面應設置在預壓區(qū)域的支墩、1/4梁跨、縱梁跨中、3/4梁跨位置；②橫梁頂面和縱梁跨中對稱梁體中心線各布置3個監(jiān)測點。

5.3 堆載

5.3.1 第一級荷載60%

35m跨第一級加載60%，荷載398.2t，橫橋向每延米12.44t/m，需6塊0.9m×0.95m×1m混凝土預壓塊。模擬箱梁澆筑過程，從兩邊向中間均勻?qū)ΨQ設置，橫橋向采用澆筑時先底、腹板后頂板、翼緣的加載順序，依次對稱吊裝1#→2#→3#，第一層6塊沿箱梁中軸線對稱布置，橫橋向預壓塊中心間距1.1m，縱橋向設置31排，中心間距1.0m，本次共布置預壓塊186塊，約381.3t，加載偏差-4.24%，符合規(guī)范±5%以內(nèi)要求，預壓塊布置詳見圖2。

圖2 加載60%預壓塊布置圖

5.3.2 第二級荷載100%

第二級加載100%，荷載663.7t，減去第一級加載398.2t，本次還需加載265.5t，需增加130塊0.9m×0.95m×1m混凝土預壓塊，每延米對稱增加4塊預制塊。模擬箱梁澆筑順序，第二層預制塊4#、5#塊分別設置在1#塊上方和2#、3#塊上方中間位置，距離中軸線分別為2.7m和1.15m對稱布置，吊裝順序4#→5#，本次共布置預壓塊124塊，約254.2t，加載偏差-4.25%，符合規(guī)范±5%以內(nèi)要求，預壓塊布置詳見圖3。

5.3.3 第三級荷載110%

第三級加載110%，荷載730.1t，減去前二級加載663.7t，本次還需加載66.4t，需增加32塊0.9m×0.95m×1m混凝土預壓塊，每延米對稱增加0.5塊預制塊，因此新增6#塊設置在箱梁翼緣板下方，距離中軸線4.3m對稱布置，且縱橋向相鄰兩塊預制塊中心間距2m。本次共布置預壓塊34塊，約69.7t，加載偏差-3.41%，符合規(guī)范±5%以內(nèi)要求，預壓塊布置詳見圖4。

圖4 加載110%預壓塊布置圖

6 預拱度設置

預拱度按二次拋物線法分配，其公式為：

其中：y—距左支點x的預拱度值，單位mm；x—距左支點距離，單位m；L—跨長，單位m；δ—跨中預拱度值，單位mm。

預拱度值曲線公式為：

經(jīng)計算有表2。

7 預壓效果

重點對支架基礎預壓效果進行檢查，故其監(jiān)測點布置見圖5，沉降觀測記錄見表3。

表3 支架基礎預壓沉降統(tǒng)計表

圖5 簡支梁支架基礎預壓沉降監(jiān)測點布置圖

8 結論

結合支架基礎沉降監(jiān)測記錄及現(xiàn)場查看，預壓后支架各焊接點無脫焊現(xiàn)象，支架各部位無變形，此次預壓達到預壓效果，為后續(xù)溫嶺火車站特大橋簡支梁底模預壓提供了數(shù)據(jù)。