跨婁山河特大橋37#墩框架墩支架設(shè)計與施工

車志新

中鐵十四局集團(tuán)第三工程有限公司 山東 濟(jì)南 250000

1 工程概況

青連鐵路ZQ-5標(biāo)段跨婁山河特大橋37#墩為預(yù)應(yīng)力混凝土框架墩，框架墩橫梁跨度為22.0m，框架墩上架設(shè)雙線32m預(yù)應(yīng)力簡支箱梁。

框架墩橫梁跨度為22.0m，框架墩立柱高12.5m，采用等截面矩形，截面尺寸為2.8×2.8m；框架墩橫梁為矩形截面預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁順橋向?qū)?.1m，高3.2m，與墩柱相連接的部分加厚至4.0m；框架墩基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。

2 施工方案

根據(jù)目前項目現(xiàn)有材料，支架采取以下形式。

鋼管貝雷膺架：Φ630×8mm螺旋鋼管，縱橋向設(shè)6排；鋼管樁間距均為4+6+6+6+4m；柱頂橫橋向放置雙拼I45工字鋼，條形基礎(chǔ)采用C30混凝土。

貝雷梁：設(shè)10片貝雷梁，貝雷梁橫向間距為0.9+1.35+1.5+1.35+0.9m，每2片貝雷梁間采用90cm或45cm支撐架連接，間距3m一道。

I20a工字鋼：貝雷梁頂設(shè)置I20工字鋼，間距60cm。

碗扣支架：層距（60+60）cm，步距60cm，支架頂托上橫橋向設(shè)15cm×10cm方木作主橫梁；其上設(shè)10×10cm方木作縱梁，按30cm布置。

圖1 現(xiàn)澆支架立面圖

圖2 現(xiàn)澆支架平面圖

3 支架設(shè)計及驗(yàn)算

3.1 計算參數(shù)取值

支架結(jié)構(gòu)設(shè)計采用極限狀態(tài)法進(jìn)行受力分析，并按照持久狀況下承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計[2]。支架鋼材均為Q235材質(zhì)，抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計值為f=215MPa，抗剪強(qiáng)度設(shè)計值fv=125MPa；貝雷片采用不加強(qiáng)型，抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計值為f=273MPa，抗剪強(qiáng)度設(shè)計值fv=208MPa。

3.2 荷載組合

圖3 框架墩蓋梁斷面示意圖

3.2.1 永久作用：①混凝土容重：26kN/m3；②模板自重：2.0kN/m2；

3.2.2 可變作用：③施工人員及機(jī)具荷載：2.5kN/m2；④砼振搗荷載：水平面模板2.0kN/m2，垂直面模板4.0kN/m2；⑤砼傾倒荷載：2.0kN/m2；⑥風(fēng)荷載：wk=0.7μSμZwo=0.7×0.8×1.1×0.6=0.37kN/m2。

3.2.3 荷載組合：箱梁中部對應(yīng)的截面I（梁高320cm，梁寬310m）；墩頂位置記為截面II（梁高400cm，梁寬310cm）；截面I到截面II的荷載假定為線性變化。

表1 截面I計算荷載

表2 截面II計算荷載

3.3 支架整體驗(yàn)算

采用有限元程序進(jìn)行整體計算分析，模型共2235個節(jié)點(diǎn)，3423個單元。支架底部及墩頂橫梁處按鉸接考慮，其余節(jié)點(diǎn)連接假定為彈性連接。

3.3.1 I25a分配梁組合應(yīng)力f=46.1MPa＜[f]=215Mpa，滿足要求。

3.3.2 I25a分配梁豎向變形fmax=-5mm＜L/400=15mm，滿足要求。

3.3.3 貝雷主梁最大組合應(yīng)力為f=255MPa＜[f]=270MPa，滿足要求。

3.3.4 貝雷主梁最大豎向變形fmax=-4.9mm＜L/400=15mm，滿足要求。

3.3.5 橫梁及鋼管樁最大組合應(yīng)力為f=42.6Mpa＜[f]=215MPa，滿足要求。

3.3.6 橫梁主梁最大豎向變形fmax=-1.7m＜L/400，滿足要求。

3.3.7 鋼管樁最大支點(diǎn)反力665kN。

3.4 鋼管樁穩(wěn)定性

3.4.1 穩(wěn)定性計算。鋼管計算長度按照15m。按照軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算，兩端鉸接?；剞D(zhuǎn)半徑ix=iy=21.9cm。

剛度驗(yàn)算：長細(xì)比λ=L/i=1500/21.9=68.5＜[λ]=150屬于短桿受壓。

鋼管穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性系數(shù)Φ=0.757，F(xiàn)/ΦA(chǔ)=664×1000/（0.757×15637）=55.8MPa＜[f]=215MPa，穩(wěn)定性滿足要求。

3.4.2 偏心受壓穩(wěn)定性計算。偏心受壓，偏心距根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際假設(shè)為5cm，按照最大軸力665kN進(jìn)行考慮計算，可得f=56Mpa＜215Mpa，滿足要求。

4 支架施工

4.1 基礎(chǔ)換填

測量放線，條形基礎(chǔ)加寬1m標(biāo)出邊界。清除地面附著物、軟土，采用碎石土找平、換填、碾壓密實(shí)，保證地基承載力不低于200kPa?；A(chǔ)周邊設(shè)置排水溝，做好防水[3]。

4.2 支架基礎(chǔ)施工

根據(jù)計算方案在承臺表面及基礎(chǔ)砼表面預(yù)埋鋼板。條形基礎(chǔ)各面設(shè)HRB400Φ16@20鋼筋網(wǎng)片。檢查驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行支架安裝。

4.3 支架安裝施工

測設(shè)預(yù)埋鋼板標(biāo)高確定鋼管柱長度。放樣鋼管柱平面位置并架設(shè)，焊接定位三角板，鋼管柱與預(yù)埋鋼板焊接加勁肋。鋼管柱垂直度偏差小于1/500，且柱頂偏移值不大于50mm。鋼管柱間采用16a槽鋼進(jìn)行剪刀撐連接。

4.4 支架驗(yàn)收

根據(jù)《鐵路混凝土梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)規(guī)程》，對現(xiàn)場支架檢查驗(yàn)收。

4.5 支架預(yù)壓

預(yù)壓重量為施工總荷載的1.2倍。支架預(yù)壓加載和卸載按照對稱、分層、分級的原則進(jìn)行。加載載荷步驟為：0→60%→100%→110%→穩(wěn)定觀測→分級卸載至0。每級加載過程及完成均需觀測支架豎向及橫向變形值。加載過程中如發(fā)生異常情況時立即停止加載，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。支架預(yù)壓完成后，編制預(yù)壓報告，指導(dǎo)后續(xù)模板及支架調(diào)整施工[4]。

5 結(jié)束語

隨著城市的發(fā)展擴(kuò)大，許多新建鐵路或公路需采取框架墩的形式跨越無法遷改的道路，框架墩逐漸增多。本文通過跨婁山河特大橋37#墩框架墩現(xiàn)澆支架體系的設(shè)計、檢算、施工進(jìn)行闡述，為后續(xù)類似工程積累經(jīng)驗(yàn)。