貝雷梁支架在客運(yùn)專線雙線整孔箱梁施工中的應(yīng)用

張 曉

中鐵一局集團(tuán)橋梁工程有限公司（401121）

新建高速鐵路客運(yùn)專線多采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，截面類型為單箱單室，梁端頂、腹板及底板局部向內(nèi)側(cè)加厚。橋面總寬13.8m，梁長32.6m，計(jì)算跨度31.1m，跨中部分梁高2.8m,支點(diǎn)部分梁高3.0m。雙線整孔箱梁體積大、自重大，對(duì)施工機(jī)械要求較高。

武廣客運(yùn)專線站前工程跨越江漢平原區(qū)段,屬于沖積平原區(qū)，地形平坦，稻田密布，地基承載能力差。該處鐵路以橋梁的形式通過沖積平原區(qū)。旅客列車設(shè)計(jì)行車速度350 km/h，線路剛度條件要求嚴(yán)格，成橋方式有懸灌、移動(dòng)模架造橋、現(xiàn)澆、預(yù)制安裝等方式。因?yàn)楣て诘戎T多原因，要求成橋速度加快，現(xiàn)對(duì)32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁擬采用貝雷梁支架的形式進(jìn)行現(xiàn)澆生產(chǎn)。采用此法可避免大面積地基處理，減少人員投入，從而提高施工速度，同時(shí)也兼顧了經(jīng)濟(jì)效益。

高速鐵路客運(yùn)專線32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁采用C50高性能混凝土。箱梁高度為3.05 m，底板厚度為0.28～0.7m，頂板厚度為0.3～0.65m，底板寬度為5.5m，頂板寬度為13.4m，其橫截面示意圖如圖1。

1 支架設(shè)計(jì)

跨中設(shè)置因支架變形而引起6.5 cm的反拱，其余項(xiàng)的預(yù)拱度值參考設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行累加，預(yù)拱度按二次拋物線設(shè)置。

1.1 支架的結(jié)

采用貝雷梁設(shè)計(jì)的現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

支架從上到下依次為:箱梁外模架、底模、15 cm×10 cm方木、16號(hào)工字鋼、貝雷梁片（20片雙層梁）、32號(hào)工字鋼和直徑500mm、壁厚8mm的鋼管。

1.2 支架上的荷載組成

箱梁自重:在中間23.6m直線范圍內(nèi)，重量為23.1 t/m；在兩端1.5m局部加厚段范圍，重量為37.1 t/m；中間3m變截面范圍內(nèi)，重量從28.4 t/m變化到30.9 t/m。混凝土的密度為 2.6 ×103kg/m3。

模板荷載:按100 t考慮。

支架荷載:貝雷梁的自重按模數(shù)由MIDAS自動(dòng)生成，其余部分按50 t考慮。

施工荷載:按施工規(guī)范取值。

1.3 支架計(jì)算模型及結(jié)果

用MIDAS有限元程序?qū)χЪ芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,選取的力學(xué)計(jì)算模型及計(jì)算結(jié)果分別見圖3和圖4。

可以看出最大應(yīng)力為325MPa，位于兩端的豎桿處，桿件的應(yīng)力滿足要求。

本研究運(yùn)用64排冠脈CT血管造影方法對(duì)冠狀動(dòng)脈的左主干（LM）、前降支（LAD）、對(duì)角支（D）、左回旋支（LCX）、鈍緣支（OM）、右冠狀動(dòng)脈（RCA）、后降支（PDA）等血管段進(jìn)行狹窄程度的檢查。冠狀動(dòng)脈狹窄程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參考李偉等人在《CT理論與應(yīng)用研究》上發(fā)表的文章[5]，具體分級(jí)方式見表3。

1.4 澆筑混凝土?xí)r樁身強(qiáng)度計(jì)算（以12m墩身為例）

1.4.1 樁頂荷載

貝雷梁支架在澆筑混凝土?xí)r,樁頂?shù)暮奢d如表1所示。

由表1可得貝雷梁支架對(duì)群樁彎矩 1611 t·m。

1.4.2 樁身內(nèi)力計(jì)算

使用橋梁博士進(jìn)行樁身內(nèi)力計(jì)算，分析如下:

按群樁分析，且計(jì)算類別為多排彈性基礎(chǔ)。外力P=20764.000 k,H＝0.000 k,M＝16110.000 k-m。基底不嵌入巖石層。樁排信息如表2。

表1 樁頂荷載計(jì)算表

表2 樁排信息

承臺(tái)剛度信息為:

1）豎向位移時(shí)，樁頂豎向反力合計(jì) ＝12320MN；

2）水平位移時(shí)，樁頂水平反力合計(jì) ＝1410 MN；

3）水平位移時(shí)，樁頂反彎矩合計(jì) ＝-4311MN-m；

4）轉(zhuǎn)角時(shí),樁柱頂反彎矩合計(jì) ＝108000 MN-m。

承臺(tái)位移計(jì)算結(jié)果為承臺(tái)豎向位移0.0017m,水平位移0.0005m，轉(zhuǎn)角位移0.0002弧度,各單樁樁頂內(nèi)力及地面處的內(nèi)力如表3。

表3 樁頂內(nèi)力(kN,m)

計(jì)算結(jié)果為:

1）地面處樁柱彎矩:M0175.3 kN-m；

2）樁柱頂彎矩:Ma＝175.3 kN-m。

地面處樁柱變位:水平位移0.0005m,轉(zhuǎn)角-0.0002弧度

樁柱底彎矩經(jīng)過計(jì)算，得知樁身最大彎矩M＝175.3kN·m，豎向壓力 N1＝1 901.7 kN，N2＝3 289.3 kN。

1.4.3樁身強(qiáng)度驗(yàn)算

1）當(dāng) M＝175.3 kN·m，N＝1 901.7 kN 時(shí):

已知:樁徑 d＝1.5m，C25混凝土，Ⅰ級(jí)鋼筋，縱向鋼筋面積 As＝7437m2，fcd＝11.5 MPa，fsd＝195 MPa as＝70 mm； 驗(yàn)算:樁身是否安全（按圓形偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算）。

由以上計(jì)算可得出12m高墩身處用貝雷梁支架澆筑梁體混凝土?xí)r樁身是安全的。同理，可以算出7.5m高墩身處用貝雷梁支架澆筑梁體混凝土?xí)r樁身也是安全的。

2 結(jié)束語

通過計(jì)算，可以得出，7.5 m及12m高墩身處用貝雷梁支架澆筑梁體混凝土?xí)r,貝雷梁支架桿件的應(yīng)力均滿足要求，同時(shí)樁身安全。施工實(shí)踐證明,該設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，且保證了施工安全與質(zhì)量,為貝雷梁在高速鐵路建設(shè)中的推廣使用提供了經(jīng)驗(yàn)。

[1]TB 10002.1-2005，鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S]

[2]TB 10002.2-2005，鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[3]TB 10002.5-2005，鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[4]TB 10002.2-99，鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]