廖文鍵

摘要：本文通過(guò)兩處地鐵高架橋節(jié)段預(yù)制拼裝施工的分析與實(shí)際運(yùn)用，提出了分別針對(duì)梁體架設(shè)落梁和架橋機(jī)過(guò)孔兩個(gè)施工階段工況的臨時(shí)加強(qiáng)措施，其操作簡(jiǎn)便，可循環(huán)倒用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，為類(lèi)似工程在設(shè)計(jì)及施工階段處理提供了參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)段預(yù)制拼裝；落梁；架橋機(jī)

前言

地鐵作為城市交通的大動(dòng)脈發(fā)揮著重要的交通疏散作用，地鐵高架橋以其經(jīng)濟(jì)、美觀(guān)、施工速度快的優(yōu)勢(shì)在地鐵建設(shè)中占有越來(lái)越大的比例。在高架橋的設(shè)計(jì)中，節(jié)段預(yù)制架設(shè)的施工工法因其安全、經(jīng)濟(jì)、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛運(yùn)用。

但在設(shè)計(jì)中，常因結(jié)構(gòu)需承受預(yù)制梁架設(shè)過(guò)程中的施工荷載，需將結(jié)構(gòu)局部加強(qiáng)；或因設(shè)計(jì)中對(duì)施工荷載考慮不足，而在施工階段中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)承載力不足，甚至發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞。高架橋節(jié)段預(yù)制拼裝施工過(guò)程中較為重要的兩個(gè)階段便是：梁體拼裝完成后的落梁過(guò)程；架橋機(jī)從已架設(shè)橋梁上通過(guò)的階段。

為保證以上兩個(gè)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的安全，一般采用在設(shè)計(jì)中增大結(jié)構(gòu)尺寸及增強(qiáng)結(jié)構(gòu)配筋來(lái)實(shí)現(xiàn)；但也可借助臨時(shí)措施在施工過(guò)程中將結(jié)構(gòu)臨時(shí)加強(qiáng)，從而提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度。下面就廣州、東莞兩處地鐵高架橋設(shè)計(jì)及施工簡(jiǎn)要介紹節(jié)段預(yù)制拼裝梁在施工工程中的后處理措施。

1.廣州地鐵6號(hào)線(xiàn)高架橋?qū)α后w落梁階段結(jié)構(gòu)的后處理措施

廣州地鐵6號(hào)線(xiàn)高架橋?yàn)?×40m雙薄壁墩預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋，采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕盈美觀(guān)。中跨和邊跨需預(yù)制拼裝的簡(jiǎn)支段長(zhǎng)度分別為36.2m、38.05m，跨中及簡(jiǎn)支段端部結(jié)構(gòu)尺寸如圖1.1：

單孔最大吊裝重量約593.2t，端節(jié)段長(zhǎng)度2.5m，設(shè)4個(gè)吊孔。在吊裝節(jié)段梁張拉簡(jiǎn)支鋼束后，放松并解除中間吊桿，箱梁處于簡(jiǎn)支吊梁狀態(tài)時(shí)，每根吊桿平均受力741.5kN。經(jīng)過(guò)對(duì)端吊塊進(jìn)行受力分析，在頂板與腹板梗腋處將會(huì)產(chǎn)生較大裂縫。雖然裂縫寬度滿(mǎn)足規(guī)范要求且在節(jié)段梁下放后可閉合，但在施工過(guò)程中可能出現(xiàn)吊桿受力不均，裂縫發(fā)展長(zhǎng)度也難以預(yù)計(jì)等不安全因素，為了進(jìn)一步保證吊裝施工安全，對(duì)梁端吊塊進(jìn)行臨時(shí)加強(qiáng)處理。

臨時(shí)加固措施采取頂?shù)装逶O(shè)置拉桿的形式，如圖1.2：

拉桿采用預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋PSB830，每端設(shè)6根拉桿，張拉控制應(yīng)力采用0.13fpk、0.18fpk。在端節(jié)段梁拉桿張拉錨固后，解除中間吊桿，端節(jié)段梁在吊桿及拉桿作用下的內(nèi)力圖分別見(jiàn)圖1.3：

由此可知，設(shè)置拉桿后，可使頂板負(fù)彎矩由251kN.m減小為6kN.m的正彎矩，頂板梗腋處正彎矩值由403kN.m減小為204kN.m。該措施在后續(xù)施工過(guò)程中應(yīng)用效果良好。

2.東莞地鐵高架橋架橋機(jī)通過(guò)時(shí)的臨時(shí)加強(qiáng)措施

東莞城市快速軌道交通R2線(xiàn)工程高架區(qū)間節(jié)段預(yù)制拼裝梁的設(shè)計(jì)，預(yù)制簡(jiǎn)支梁采用30m跨簡(jiǎn)支箱梁為基本梁跨。簡(jiǎn)支梁頂板厚端部為0.40m，跨中0.25m；底板厚端部為0.45m，跨中為0.25m；腹板厚端部為0.45m，跨中為0.30m。因橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中架橋機(jī)型號(hào)不能確定，在梁體預(yù)制過(guò)程中，架橋機(jī)同時(shí)制造。

根據(jù)制造出的架橋機(jī)進(jìn)行荷載檢算，在架橋機(jī)從已架設(shè)梁體橋面通過(guò)時(shí)，其在橋面上一端的最大支腿力為96.5t，共4個(gè)支腿。支腿縱向間距1.5m，橫向間距3.6m，其承壓面距梁端最大距離2.65m。此時(shí)梁體端部腹板外側(cè)出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，內(nèi)側(cè)受壓，如圖2.1；底板支座附近上緣出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，下緣受壓，如圖2.2

腹板外側(cè)混凝土最大拉應(yīng)力為5.86MPa。

底板上緣混凝土最大拉應(yīng)力為4.74MPa。

經(jīng)進(jìn)一步內(nèi)力分析，腹板沿橋長(zhǎng)每延米長(zhǎng)度內(nèi)力為，軸力N=1464.1kN，彎矩M=378.6kN.m。腹板為偏壓構(gòu)件，經(jīng)檢算，混凝土壓應(yīng)力為18.57MPa，鋼筋拉應(yīng)力為185MPa，裂縫寬度為0.23mm，混凝土及鋼筋應(yīng)力均較大，裂縫寬度已接近限制。

底板沿橋長(zhǎng)每延米長(zhǎng)度彎矩為282kN.m，經(jīng)檢算，鋼筋拉應(yīng)力為250.4MPa，裂縫寬度為0.287mm，均超過(guò)規(guī)范容許限制。

因架橋機(jī)已制造為成品，故為了保證架梁時(shí)的安全，需要對(duì)梁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)。由于部分梁段已預(yù)制完成，為方便施工，經(jīng)多方案受力分析比較，選擇對(duì)梁端部設(shè)置支撐體系的臨時(shí)加強(qiáng)措施。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步受力分析得知，在距梁端0.3～0.8范圍內(nèi)，分別在梁端箱體內(nèi)設(shè)置受壓的支撐后，梁體受力得到較大改善，如圖2.3、2.4：

腹板外側(cè)混凝土最大拉應(yīng)力為3.89MPa。

底板上緣混凝土最大拉應(yīng)力為6.96MPa，但集中在支撐點(diǎn)附近約0.1×0.1m的范圍，考慮支撐結(jié)構(gòu)下部有一定面積，這種集中應(yīng)力的情況在實(shí)際中是會(huì)削弱的。

分別提取腹板和底板的內(nèi)力進(jìn)行檢算，腹板沿橋長(zhǎng)每延米長(zhǎng)度內(nèi)力為，軸力N=1002.7kN，彎矩M=223.2kN.m。腹板為偏壓構(gòu)件，經(jīng)檢算，混凝土壓應(yīng)力為8.83MPa，鋼筋拉應(yīng)力為68MPa，鋼筋壓應(yīng)力為69MPa，裂縫寬度為0.09mm。

底板沿橋長(zhǎng)每延米長(zhǎng)度彎矩為258kN.m，經(jīng)檢算，鋼筋拉應(yīng)力為198MPa，裂縫寬度為0.22mm，裂縫寬度限值0.26mm。

通過(guò)對(duì)施加支撐體系前后結(jié)構(gòu)的受力對(duì)比，支撐體系可有效改善結(jié)構(gòu)受力，且不會(huì)對(duì)頂板造成不利影響。結(jié)合支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)力情況，選用直徑不小于180mm、壁厚不小于5mm的Q235鋼管，梁端設(shè)置不小于0.2×0.2m的鋼墊板，制作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)使用后，在施工過(guò)程中梁體受力狀態(tài)良好，架橋機(jī)順利通過(guò)。

3、結(jié)論

在節(jié)段梁拼裝落梁階段和架橋機(jī)過(guò)梁階段，均為節(jié)段預(yù)制拼裝工法中施工臨時(shí)荷載較大的階段，若在設(shè)計(jì)階段僅對(duì)結(jié)構(gòu)本身加強(qiáng)，不僅難以準(zhǔn)確的掌握架橋機(jī)等不確定荷載，并且造成結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的浪費(fèi)。

通過(guò)以上兩處工程的實(shí)際分析與運(yùn)用，分別提出了針對(duì)兩種施工工況的臨時(shí)加強(qiáng)措施：落梁時(shí)采用拉桿；架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)采用撐桿。其操作簡(jiǎn)便，可循環(huán)倒用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，為類(lèi)似工程在設(shè)計(jì)及施工階段提供了參考。

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[2]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 TB10002.3-2005

[3]公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG D62-2004