太行山高速2×45 m T構(gòu)轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

袁攀峰

(中鐵十一局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430010)

1 工程概況

河北省太行山高速公路平贊段主線上跨石太鐵路立交橋位于井陘縣微水鎮(zhèn)，與既有石太鐵路在下行線里程K11+547.4正交，主橋設(shè)計(jì)為2×45 m預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)，平面轉(zhuǎn)體法施工。

預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)上部結(jié)構(gòu)截面為單箱雙室變高度斜腹板型，箱室頂寬24.5 m，底寬隨梁高調(diào)整，主墩處截面中心線處梁高4.8 m，端部及邊墩直線段處中心線梁高2.5 m。懸澆段頂板厚度均為0.28 m，腹板厚度由45 cm至70 cm按折線變化；底板厚度由70 cm至150 cm按直線線性變化。現(xiàn)澆的0#節(jié)段外側(cè)懸臂長(zhǎng)2.5 m，箱室根部高度4.8 m，端部高度4.47 m，總重約為2 500 kN。

2 T構(gòu)轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

如圖1所示，T構(gòu)施工的總體順序?yàn)椋合仍?5#墩處順石太鐵路線方向安裝轉(zhuǎn)體球鉸、施工墩身、澆筑0號(hào)節(jié)段混凝土并張拉預(yù)應(yīng)力束，安裝調(diào)試掛籃，再由25#墩兩側(cè)對(duì)稱懸臂澆筑節(jié)段A1—A10，并張拉相應(yīng)縱、橫向預(yù)應(yīng)力束，然后拆除掛籃及其模板，解除上下轉(zhuǎn)盤臨時(shí)鎖定，完成平衡稱重并配重，試轉(zhuǎn)后再轉(zhuǎn)體T構(gòu)至設(shè)計(jì)位置，永久鎖定上下轉(zhuǎn)盤并封固墩轉(zhuǎn)盤間混凝土，在24、26#墩旁搭設(shè)邊跨吊支架鋼管臨時(shí)支墩，安裝吊支架，施工永久支座，澆筑梁端節(jié)A11，張拉相應(yīng)預(yù)應(yīng)力束，拆除邊跨現(xiàn)澆吊支架，最后施工剩余部分的橋面系和附屬工程。

圖1 轉(zhuǎn)體施工就位

2.1 0#節(jié)段托架設(shè)計(jì)

0#節(jié)段臨石太鐵路，行車密度大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高，場(chǎng)地空間狹窄，由于石太鐵路行車要求，嚴(yán)禁墩頂施焊，為適應(yīng)質(zhì)量、工期、安全的需要，確定開發(fā)全銷接型鋼托架施工方案。

2.1.1 托架構(gòu)造

0#節(jié)段懸臂段底部采用掛籃底模系統(tǒng)模板(6 mm板+I10)，縱梁以下設(shè)置三角形支架以形成梁底變高。托架上懸臂澆筑長(zhǎng)度2.5 m，澆筑重量241.8 t。托架構(gòu)造如圖2所示。

圖2 0號(hào)節(jié)段托架結(jié)構(gòu)(單位：mm)

2.1.2 托架檢算

采用有限元軟件建立結(jié)構(gòu)分析模型，在結(jié)構(gòu)分析中按規(guī)范要求計(jì)入相關(guān)荷載并進(jìn)行組合，按規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行檢算，托架檢算結(jié)果如圖3所示。

圖3 托架最大應(yīng)力和變形

最大正應(yīng)力為92 MPa<鋼材許用應(yīng)力[σ]=215 MPa，最大切應(yīng)力為50 MPa<許用剪應(yīng)力[τ] =125 MPa，托架橫梁變形fmax=2 mm<1 745 mm/200=8.2 mm，強(qiáng)度、剛度等均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

托架底部預(yù)埋件豎直方向反力為735 kN；預(yù)埋件埋入混凝土1 m，預(yù)埋件兩側(cè)采用25 mm+20 mm加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)，預(yù)埋件承受托架傳遞的豎向剪切力，預(yù)埋件側(cè)板高度65 cm，加強(qiáng)板高度50 cm，單側(cè)面面積A26 250 mm2，其容許剪應(yīng)力[τ]125 MPa，可抵抗的最大拉壓力為：[N]=2×A×[τ]=6 563 kN。托架下預(yù)埋件最大反力735 kN<6 563 kN，其抗剪強(qiáng)度滿足要求。

2.2 邊墩的吊支架設(shè)計(jì)

24#墩臨石太鐵路，同樣面臨著施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、場(chǎng)地空間狹窄問題，為適應(yīng)質(zhì)量工期安全的要求，選擇開發(fā)了吊支架施工方案。

在24#墩基礎(chǔ)上靠近墩身支立?400 mm鋼管，其上設(shè)置砂箱，并鋪設(shè)雙拼I45b橫向工字鋼做橫梁，懸臂梁體一側(cè)使用吊帶將橫梁吊掛于10號(hào)節(jié)段下側(cè)，形成吊支架體系，底模使用現(xiàn)澆段底模，構(gòu)造如圖4所示。

圖4 邊墩吊支架結(jié)構(gòu)(單位：mm)

按照規(guī)范規(guī)定的項(xiàng)目檢算，各構(gòu)件強(qiáng)度、剛度均滿足規(guī)范要求。

2.3 稱重試驗(yàn)及配重

由于轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)重量巨大，且存在施工過程中的差別及工序安全的需要，解除約束后的T構(gòu)并不是完全對(duì)稱平衡的，通常兩側(cè)重量會(huì)有差異，為了保證轉(zhuǎn)體過程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和獲得體系轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的相關(guān)參數(shù)，需通過試驗(yàn)確定轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的不平衡力矩、摩阻力矩、偏心距等數(shù)據(jù)[1]。

由試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出其不平衡力矩為MG=10 300 kN·m，摩阻力矩MZ=4 500 kN·m，摩阻系數(shù)u= 0.046 1。

按范圍平衡的概念進(jìn)行配重[2]，即配重后的不平衡彎矩小于2/3倍的摩擦彎矩，這樣即可保證轉(zhuǎn)體過程中T構(gòu)的穩(wěn)定，亦可節(jié)省配重資源和工作量，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

取配重距墩中心向平山側(cè)35 m，計(jì)算轉(zhuǎn)體配重為120 kN。

2.4 轉(zhuǎn)體就位

為保證鐵路行車安全和效率，實(shí)際橋梁轉(zhuǎn)體過程分兩階段完成：第一階段使T構(gòu)轉(zhuǎn)體就位；第二階段進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，確保按規(guī)范要求的精度準(zhǔn)確就位。第一階段完成后，對(duì)全橋控制點(diǎn)高程及平面位置進(jìn)行復(fù)測(cè)，確定誤差，實(shí)現(xiàn)精確就位。完成后，對(duì)轉(zhuǎn)體T構(gòu)進(jìn)行臨時(shí)鎖定，再次復(fù)測(cè)合格后，及時(shí)完成永久鎖定。

3 結(jié)束語

針對(duì)該橋開發(fā)的技術(shù)應(yīng)用于太行山高速上跨石太鐵路2×45 m轉(zhuǎn)體T構(gòu)工程中，全銷接型鋼托架支承體系對(duì)鐵路行車干擾少，結(jié)構(gòu)可靠，制造安裝工藝簡(jiǎn)單；施工風(fēng)險(xiǎn)低，速度快，占用空間小；邊跨現(xiàn)澆段吊支架支承體系占用空間小，施工風(fēng)險(xiǎn)低，速度快，節(jié)省資源。以上技術(shù)的應(yīng)用，確保了轉(zhuǎn)體施工的順利進(jìn)行，可供其他工程借鑒。