田繼源 TIAN Ji-yuan

（中鐵二十四局集團(tuán)江蘇工程有限公司，南京 210042）

（China Railway 24th Bureau Group Jiangsu Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 210042，China）

高墩連續(xù)梁0號(hào)塊施工關(guān)鍵技術(shù)

田繼源 TIAN Ji-yuan

（中鐵二十四局集團(tuán)江蘇工程有限公司，南京 210042）

（China Railway 24th Bureau Group Jiangsu Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 210042，China）

京滬高速鐵路南京南站樞紐仙西聯(lián)絡(luò)線秦淮河特大橋2聯(lián)（48+80+48）m連續(xù)梁分別跨京滬高速鐵路和寧杭高速公路。連續(xù)梁主墩柱高31.5m，其施工難度大、工期緊，是聯(lián)絡(luò)線重點(diǎn)工程。本文系統(tǒng)介紹高墩連續(xù)梁0號(hào)塊鋼牛腿托架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)、支架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算、鋼牛腿安裝以及混凝土澆筑注意事項(xiàng)，可為同類橋梁結(jié)構(gòu)提供有益的參考。

高墩；連續(xù)梁；0號(hào)塊；牛腿托架

1 工程概況

仙西聯(lián)絡(luò)線是京滬高速鐵路南京南站樞紐的獨(dú)立聯(lián)絡(luò)線。仙西聯(lián)絡(luò)線秦淮河特大橋全長6.7km，跨京滬高速鐵路和寧杭高速公路處采用（48+80+48）m連續(xù)梁，該兩處連續(xù)梁施工環(huán)境復(fù)雜、施工難度大、工期長，為聯(lián)絡(luò)線控制工程。

（48+80+48）m連續(xù)梁采用單箱單室結(jié)構(gòu)，頂寬11.4m，底寬6.4m，翼緣板寬2.5m。設(shè)計(jì)采用掛籃懸臂澆筑施工。墩頂0號(hào)塊長8m，中支處梁高6.4m，腹板厚1.00m，頂板厚0.78m。連續(xù)梁主墩柱采用圓端型橋墩，主墩頂部寬度為4.2m，坡率為1:26，墩柱高31.5m。

2 方案確定

2.1 落地支架 主墩0號(hào)塊一般采用落地支架施工，本橋承臺(tái)尺寸較大，具備在承臺(tái)上搭設(shè)落地支架的條件。落地支架可采用每側(cè)布置1排?609鋼管立柱，立柱間采用 [32a槽鋼焊接。鋼管立柱橫向間距4.7m，縱向間距7.4m。鋼管立柱和承臺(tái)上預(yù)埋鋼板焊接，頂部設(shè)置鋼板，橫橋向布置I40a工字鋼橫梁，縱向再布置I32a分配梁后搭設(shè)0號(hào)塊支架平臺(tái)。詳見圖1。

2.2 鋼牛腿托架 鋼牛腿托架在墩柱混凝土澆筑時(shí)預(yù)留鋼板，待墩柱完成后焊接牛腿托架并施工0號(hào)塊。橫橋向每側(cè)布置3個(gè)H400×400×12×20型鋼牛腿托架。牛腿托架下設(shè)置H200型鋼斜撐。牛腿托架上橫橋向布置兩排2I32a工字鋼橫梁。

墩柱側(cè)面設(shè)置2個(gè)牛腿托架，托架主梁采用H200×200×6×8型鋼。側(cè)托架下設(shè)置雙[20a斜撐。

2.3 綜合比較

2.3.1 工期比較 落地支架方案需在主墩混凝土澆筑完后拆除施工腳手架（需5d），然后再安裝鋼管立柱。單個(gè)0號(hào)塊支架支撐體系施工時(shí)間約10d。而牛腿托架方案在主墩模板拆除后可直接利用墩柱施工腳手架焊接牛腿托架，單個(gè)0號(hào)塊施工周期約5d。從工期上比較：牛腿托架方案比落地支架方案節(jié)省10d。

圖1 落地支架方案（單位cm）

2.3.2 經(jīng)濟(jì)比選 落地支架和鋼牛腿托架兩個(gè)方案支撐平臺(tái)上型鋼、方木、模板基本一致，落地支架在承臺(tái)上預(yù)留鋼板和牛腿托架在墩柱中預(yù)埋鋼板基本相當(dāng)，兩方案經(jīng)濟(jì)分析比較如表1。

表1 0號(hào)塊支架方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比表

由表1可以得出：每個(gè)0號(hào)塊采用鋼牛腿托架方案比落地支架方案節(jié)省136475元，全橋可節(jié)省54.6萬元。

2.3.3 結(jié)論 高墩連續(xù)梁0號(hào)塊采用鋼牛腿托架施工不僅工藝簡單、工期短、安全質(zhì)量可控，還節(jié)約施工成本，是首選方案。

3 鋼牛腿托架方案設(shè)計(jì)

主墩柱正面設(shè)置3個(gè)H400型鋼牛腿托架，間距3.2m，牛腿托架長度3.0m。托架下方采用200H型鋼斜撐。牛腿托架上方布置兩排2I32a工字鋼橫梁，縱向間距1.2m。牛腿托架、斜支撐和墩柱預(yù)埋鋼板采用角焊縫焊接牢固。墩柱預(yù)埋鋼板為600×600mm，厚20mm，預(yù)埋鋼板上焊接16根Φ20螺紋鋼錨固在墩柱混凝土內(nèi)。

主墩柱側(cè)面設(shè)置2個(gè)200H型鋼牛腿托架，間距2.0m，牛腿托架長度2.2m。牛托架下方采用雙[20a槽鋼斜撐，其焊接方式和正面牛腿托架一致。側(cè)面牛腿上部縱橋向布置4根I20a工字鋼，用于支立側(cè)模板系統(tǒng)。（圖2）

3.1 荷載計(jì)算

3.1.1 混凝土荷載 0號(hào)塊截面高度自中支墩處向跨中逐漸變小，為計(jì)算方便，縱向取最大截面面積計(jì)算。箱梁橫向劃分為ABC三個(gè)區(qū)域，倒角處采用等效均布荷載代替梯形荷載。詳見圖3。

3.1.2 其他荷載

①模板荷載：0號(hào)塊底板采用木模板，側(cè)模板采用整體鋼模，內(nèi)模板采用木模板。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)鋼模板均布荷載取3kN/m2，木模板取2kN/m2。

②施工荷載：施工人員和堆放料、具及行走運(yùn)輸或堆放荷載q3=3kN/m2計(jì)算。

③混凝土澆注振搗荷載：混凝土振搗對(duì)水平板荷載按q4=3kN/m2。

3.1.3 荷載組合 根據(jù)模板支架安全計(jì)算規(guī)程和建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，q=γG∑qGK+γQ∑qQK。縱向長度取1米時(shí)各區(qū)域荷載組合值和標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如表2。

圖2 鋼牛腿托架結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

圖3 箱梁橫截面圖（單位：cm）

表2 0號(hào)塊各塊橫向荷載計(jì)算表

3.2 底板縱梁I20a工字鋼強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算底板縱梁20a工字鋼有三個(gè)支點(diǎn)，間距1.2m，為2跨連續(xù)梁模型。箱梁橫向ABC三個(gè)區(qū)域內(nèi)分別布置4、3、6根I20a工字鋼，工字鋼強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算見表3。

表3 縱向工字鋼強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算表

縱向工字鋼應(yīng)力σ

縱向工字鋼擾度f<[f]=l0/300＝3mm，剛度滿足規(guī)范要求。

3.3 托架上橫向I32a工字鋼梁強(qiáng)度驗(yàn)算

3.3.1 結(jié)構(gòu)荷載 正面牛腿托架上橫向I32a工字鋼長12m，為兩跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。橫向分配梁承受梁體縱向1.2m長度荷載，根據(jù)3.3.1荷載計(jì)算結(jié)果，ABC域橫向荷載分別為28.1kN/m、294.1kN/m、85.4kN/m。

3.3.2 結(jié)構(gòu)模型和內(nèi)力計(jì)算 I32a工字鋼橫梁強(qiáng)度計(jì)算結(jié)構(gòu)模型如圖4。采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算得結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖如圖5。

圖4 橫梁結(jié)構(gòu)計(jì)算模型（單位：cm）

圖5 橫梁內(nèi)力圖

3.3.3 橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算 查橫向I32a分配梁內(nèi)力圖。

計(jì)算出雙片工字鋼最大正應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為74N/mm2和49N/mm2，滿足規(guī)范要求。

采用標(biāo)準(zhǔn)荷載驗(yàn)算剛度略。

3.4 鋼牛腿托架強(qiáng)度驗(yàn)算

3.4.1 牛腿受力結(jié)構(gòu)分析 牛腿托架H400型鋼和預(yù)埋鋼板采用角焊縫焊接，簡化為剛接模型。H200型鋼斜撐兩端簡化為鉸接。托架計(jì)算模型見圖6。

3.4.2 牛腿內(nèi)力計(jì)算 據(jù)3.3.2荷載計(jì)算結(jié)果，P1=MAX｛373，376｝=376kN，P2=P1/2=188kN。

采用同濟(jì)大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)解得鋼牛腿內(nèi)力為圖7。

圖6 托架結(jié)構(gòu)模型（單位cm）

圖7 牛腿內(nèi)力結(jié)構(gòu)圖

3.4.3 H型鋼縱梁和預(yù)埋鋼板焊縫強(qiáng)度檢算 由牛腿內(nèi)力圖知A節(jié)點(diǎn)焊縫承受彎矩、軸力和剪力。其中MA=250kN.m，NA=213kN，QA=351kN，A節(jié)點(diǎn)焊縫截面計(jì)算圖見圖8。

圖8 焊縫截面計(jì)算圖（單位：mm）

①設(shè)剪力V全部由腹板焊縫承擔(dān)，焊縫剪應(yīng)力：τV=V/AW=74N/mm2。

②焊縫在軸力和彎矩作用下，正應(yīng)力為：σmax=N/（Lwhe）+M/W=19N/mm2。

3.4.4 H400型鋼強(qiáng)度驗(yàn)算 H400型鋼在節(jié)點(diǎn)處彎矩和軸力最大，其彎矩MA=250kN.m，軸力NA=213kN，正截面應(yīng)力為：

400H型鋼強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 預(yù)埋件安裝 鋼牛腿預(yù)埋鋼板安裝位置要準(zhǔn)確定位，防止出現(xiàn)偏差影響焊接質(zhì)量。預(yù)埋鋼板上的錨固鋼筋必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求焊接，確保結(jié)構(gòu)安全。墩柱混凝土澆筑過程中應(yīng)對(duì)預(yù)埋鋼板采取穩(wěn)固措施，防止振搗混凝土造成預(yù)埋件移位。

4.2 牛腿托架安裝 托架H400型鋼在工廠切割定型。兩側(cè)鋼牛腿托架處于墩柱圓弧段，應(yīng)對(duì)型鋼進(jìn)行切坡確保其和預(yù)埋鋼板密貼，兩者之間的空隙小于2mm。

角焊縫焊條采用E43系列焊條，焊工必須持證上崗，焊縫質(zhì)量為三級(jí)。工地焊縫外觀應(yīng)均勻，焊縫表面不得有裂縫、焊瘤等缺陷，表面不得有氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷。

牛腿托架焊接過程中采用控制焊接順序防止預(yù)埋鋼板變形。H型鋼先采用跳焊對(duì)構(gòu)件定位，接著采用對(duì)稱、分段焊接，避免工件局部加熱集中。

牛腿托架正式焊接前需要對(duì)頂面標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，同一牛腿托架高差不得3mm。為增加牛腿托架的橫向穩(wěn)定性，工字鋼橫梁應(yīng)和牛腿托架焊接牢固。

4.3 支架預(yù)壓 高墩0號(hào)塊支架搭設(shè)完及模板安裝完成后需按設(shè)計(jì)梁體重量的120%進(jìn)行堆載預(yù)壓，預(yù)壓使牛腿托架預(yù)先完成非彈性變形，并對(duì)支架體系安全性進(jìn)行檢查。預(yù)壓采用砂袋，牛腿托架預(yù)壓前設(shè)置2個(gè)變形觀測斷面，每個(gè)斷面設(shè)3個(gè)觀測點(diǎn)，分別布置在每個(gè)牛腿托架的中心。預(yù)壓前測量觀測點(diǎn)標(biāo)高，每天由專人測量標(biāo)高變化情況，每隔8小時(shí)測量一次，并做好詳細(xì)記錄。支架預(yù)壓一般在4天左右，直到連續(xù)2次沉降量為1～2mm視為穩(wěn)定，才能卸載砂袋。卸載前后應(yīng)測量觀測點(diǎn)變形，以此確定支架彈性變形，作為預(yù)拱度設(shè)計(jì)依據(jù)。

4.4 混凝土澆筑注意事項(xiàng) 混凝土澆注應(yīng)遵循前后對(duì)稱、左右對(duì)稱的原則，單個(gè)牛腿不得偏載承載。

砼澆注過程中安排專人跟蹤檢查牛腿托架和型鋼穩(wěn)固情況，確保砼澆注順利進(jìn)行。同時(shí)，安排專職測量人員對(duì)牛腿托架下沉進(jìn)行觀測并做好記錄。如遇特殊情況，要立刻加固處理。

5 總結(jié)

通過京滬高速鐵路南京南站樞秦淮河特大橋高墩連續(xù)梁0號(hào)塊施工方案的分析和研究認(rèn)為：

①當(dāng)連續(xù)梁0號(hào)塊主墩超過一定高度時(shí)（特別是30m以上），相對(duì)于傳統(tǒng)落地支架，采用鋼牛腿托架施工0號(hào)塊既節(jié)省施工成本，又能縮短施工工期。

②針對(duì)鐵路工程高橋墩的特點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)的牛腿托架受力途經(jīng)簡單，并方便操作。

③文中提出的高墩0號(hào)塊托架安裝、焊接以及混凝土澆筑技術(shù)措施，能確保工程的施工質(zhì)量和安全。

通過本次工程實(shí)踐，采用鋼牛腿支架施工高墩連續(xù)梁0號(hào)塊成功解決了施工中的難題，該項(xiàng)施工技術(shù)對(duì)公司類似工程施工有一定的借鑒和推廣價(jià)值。另外，項(xiàng)目部按期完成了業(yè)主節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，得到了上海鐵路局的好評(píng)，為公司贏得了榮譽(yù)。

[1]GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2003.

[2]GB 50009-2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[3]TZ210-2005，鐵路混凝土工程技術(shù)指南[S].

[4]毛德培.鋼結(jié)構(gòu)[M].北京:中國鐵道出社,2002.

Key Technology in Construction of High-pier Continuous Beam No.0 Blocks

XianXi rail line is a part of Nanjing South railway station railway hub of Beijing-Shanghai high-speed railway.There are 2(48+80+48)m continuous beams of QinHuai River Bridge on XianXi rail line separately across Beijing-Shanghai high-speed railway and Nanjing-Hangzhou Highway.The main pier column of continuous beam is 31.5m high,which is a difficult and tight-schedule construction,and is also a key project on the line.This article systematically describes No.0 blocks steel corbel brackets of high-pier configuration design,structure calculation,precautions of steel bracket installation and concreting,which can provide useful reference for similar bridge structures.

high-pier；continuous beams；No.0 blocks；corbel bracket

田繼源（1981-），男，湖南邵陽人，畢業(yè)于中南大學(xué)，研究方向?yàn)闃蛄汗こ獭?/p>

U445.4

A

1006-4311（2014）13-0092-04