大跨度現(xiàn)澆簡支梁施工工藝研究

李梅珍LI Mei-zhen

（中鐵二十五局集團(tuán)第四工程有限公司，柳州 545000）

0 引言

目前在東部沿海地區(qū)鐵路橋梁施工中，由于市域鐵路多位于市區(qū)且線路半徑較小，因此多數(shù)簡支梁采用支架現(xiàn)澆法進(jìn)行施工。由于東部沿海地區(qū)多為軟弱地質(zhì)，因此支架基礎(chǔ)的承載力至關(guān)重要，若采用滿堂式支架，梁體下方地基處理面積較大，深度也較深，且處理后的地基基礎(chǔ)承載力無法完全控制，使得支架的沉降也無法控制在合理范圍內(nèi)，從而對梁體的施工質(zhì)量和安全性造成較大影響。臺州市域鐵路項目部通過對現(xiàn)場的地質(zhì)和地形條件仔細(xì)調(diào)查后，決定對其簡支梁采用中支墩型鋼管貝雷梁支架形式進(jìn)行施工，由于該類型支架鋼管立柱坐落在已完工的樁基和承臺上，使得支架受力明確可控，支架沉降變形較小，不僅大大提高了梁體施工的安全性和支架穩(wěn)定性，同時也提高了現(xiàn)澆簡支梁的施工質(zhì)量。通過現(xiàn)場實際使用，該類型支架在軟弱地區(qū)大跨度簡支梁施工中取得了很好的效果。

1 工程概況

臺州市域鐵路項目商海北街特大橋位于臺州市路橋區(qū)和椒江區(qū)，該橋為商海北街站至騰達(dá)路站區(qū)間高架橋，全長2976m，該橋共計96片簡支梁，包含25m、30m、35m、40m四種跨度，其中25m、30m、35m跨度簡支梁采用鋼管立柱+雙層貝雷架支架結(jié)構(gòu)，40m簡支梁采用鋼管立柱+單層貝雷梁+中支墩支架結(jié)構(gòu)。

40m簡支梁其構(gòu)造為單室單箱梁體，梁端設(shè)厚度1.3m橫隔板，隔板設(shè)有孔洞，供檢查人員通過。橋面板寬10.6m，線間距4.0m時橋面寬度為10.6m。梁長為39.9m，計算跨度為38.6m，端部兩個支座距離為340cm，梁中位置梁高為245cm，梁端位置梁高為265cm。梁體除端頭后澆段外，均為C50混凝土，單片簡支梁混凝土方量464m3，鋼筋用量176.4t，鋼絞線21.33t，整孔梁重約1427t。

2 梁體支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

箱梁采用支架現(xiàn)澆。梁體支架為鋼管立柱+中支墩+貝雷梁的形式，如圖1所示。鋼管立柱均采用Φ630*10mm鋼管，其中支架兩端立柱設(shè)立在主體結(jié)構(gòu)承臺上，承臺上的預(yù)埋螺栓與鋼管立柱相連，每個承臺上均設(shè)置4根鋼管立柱，單排布置。鋼管立柱與橋墩采用抱箍進(jìn)行連接，抱箍采用型鋼制作，鋼管立柱橫向之間需采用2[14b聯(lián)結(jié)系相連，確保立柱橫向穩(wěn)定性。跨中立柱支承在Φ1.0m鉆孔樁基礎(chǔ)上，共設(shè)2列，每列2根，正方形布置，各立柱之間也采用2[14b聯(lián)結(jié)系相連。

圖1連續(xù)剛構(gòu)支架結(jié)構(gòu)示意圖

每根鋼管立柱頂部均設(shè)置卸落砂箱，砂箱承載力≥2000kN。立柱頂部設(shè)置橫向分配梁，分配梁采用雙拼56a工字鋼制作而成。根據(jù)橋墩寬度的不同，貝雷梁跨度布置為（16.41+3+16.41）m，橫向布置15榀。貝雷梁頂間隔0.5m鋪設(shè)工10分配梁，其上布置100mm×100mm方木及δ18mm竹膠板作為底模。其中箱梁底板下方木間距為0.3m，箱梁腹板下方木間距為0.25m。

3 梁體支架受力驗算

3.1 模型建立

圖3貝雷梁弦桿軸力分布圖（單位：kN）

圖4底分配梁組合應(yīng)力圖（單位：MPa）

對整個支架建立Midas civil模型進(jìn)行受力分析，其中貝雷梁以梁單元進(jìn)行建模計算，貝雷梁之間連接插銷設(shè)置為鉸接，鋼管立柱邊界條件按照嵌固進(jìn)行計算。計算模型如圖2。

圖2 40m簡支梁現(xiàn)澆支架計算模型

3.2 貝雷梁計算

通過建立的模型可得出，在梁體澆筑混凝土最不利時，貝雷梁下部弦桿最大軸應(yīng)力為347kN＜560kN，如圖3所示，滿足要求。

3.3 分配梁計算

通過模型計算，在梁體澆筑混凝土最不利工況下貝雷梁底分配梁（2工56a，頂貼δ10鋼板）最大組合應(yīng)力153MPa＜170MPa，滿足要求。（圖4）

3.4 鋼管立柱計算

通過圖5可看出，在梁體澆筑混凝土最不利工況下鋼管立柱最大組合應(yīng)力100MPa＜170MPa，滿足要求。

3.5 鉆孔樁計算

3.5.1 樁基反力計算

根據(jù)模型計算結(jié)果，混凝土澆筑工況下跨中鉆孔樁最大單樁反力為1647kN，反力分布如圖6所示。

3.5.2 鋼管樁入土深度估算

以地質(zhì)條件最不利的商海北街特大橋23#～24#跨為例進(jìn)行計算。跨中立柱鉆孔樁入土約35m，相應(yīng)土層參數(shù)如表1所示。表中摩阻及端承力值為根據(jù)土性狀態(tài)、既有經(jīng)驗、相關(guān)規(guī)范估計值。

圖6跨中立柱反力圖（單位：kN）

圖5鋼管立柱組合應(yīng)力圖（單位：MPa）

表1地質(zhì)特征表

鉆孔樁容許承載力：

滿足要求。

4 支架搭設(shè)主要施工工藝及注意事項

4.1 中支柱鉆孔灌注樁施工

鉆孔灌注樁施工時要嚴(yán)格按照樁基施工工序及要求進(jìn)行，確保成樁質(zhì)量和樁基承載力滿足要求，樁基施工14d后開始破除樁頭，采用低應(yīng)變進(jìn)行樁基完整性檢測。檢測合格后綁扎樁頂鋼筋，安裝地腳螺栓，經(jīng)復(fù)核無誤后澆筑樁頂混凝土。

4.2 鋼管立柱安裝

鋼管立柱之間的連接不得采用焊接，需在兩根立柱之間通過法蘭螺栓連接，法蘭盤與鋼管之間需設(shè)置加筋板進(jìn)行補強，法蘭盤采用800mm×800mm，20mm厚鋼板整體加工，上面共設(shè)置8個?30mm螺栓孔，分節(jié)要在現(xiàn)場加工，吊車安裝，每節(jié)分段長度需考慮墩高及汽車吊的允許起吊能力進(jìn)行確定，分節(jié)盡量要少。每組鋼管立柱之間必須按設(shè)計要求安裝橫向連接系，連接系與鋼管之間焊接點需加板補強焊接，焊腳尺寸≮6mm。每節(jié)鋼管頂部安放砂筒，高宜控制在40cm左右，以便拆模。

4.3 貝雷梁安裝

貝雷梁必須在地面平臺上拼裝，并在上下兩層之間逐個安裝抗剪銷栓，經(jīng)驗收合格后方可吊裝，吊裝到位后再用貝雷架支撐架將部分貝雷梁連接成整體，各排貝雷桁架采用支撐架連接成整體，除貝雷梁端頭部位交錯連接外，其他部位每隔3m貝雷梁間均用相應(yīng)支撐架連接，然后再吊裝。

由技術(shù)人員和測量人員在底分配梁上做好貝雷梁位置標(biāo)記并及時交底現(xiàn)場作業(yè)人員，標(biāo)記需醒目且不易被破壞，貝雷片位置必須在位置標(biāo)記處，貝雷梁就位后需安排人員進(jìn)行檢查確認(rèn)。

5 安全質(zhì)量保證措施

①對進(jìn)場的支架材料需嚴(yán)格檢查，杜絕不合格材料的進(jìn)場和使用。

②支架施工過程中必須安排專人進(jìn)行實時監(jiān)控，尤其是貝雷梁及鋼管立柱的吊裝必須確保周邊安全，任何人員均不得在吊裝范圍內(nèi)。

③貝雷梁安裝聯(lián)結(jié)支撐架需及時安裝，支撐架與貝雷片的聯(lián)結(jié)螺栓必須全部上全擰緊，支撐架需間隔布置。

④施工人員上崗前必須組織統(tǒng)一培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后方可進(jìn)場，技術(shù)人員和安全人員需出具書面的作業(yè)指導(dǎo)書和安全交底，簽字后留檔保存。

6 結(jié)束語

通過采用中支墩型鋼管貝雷梁支架形式進(jìn)行施工，使得梁體的施工質(zhì)量和安全性均得到較大提高。由于該類型支架鋼管立柱坐落在已完工的樁基或承臺上，使得支架受力明確可控，支架沉降變形較小，大大提高了支架穩(wěn)定性。同時通過在支架中部設(shè)置中支墩，使得梁體中部的撓度得到有效控制，梁體的外觀質(zhì)量得到有效保障。此方法為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。