屈 曉 力

(中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000)

1 概述

墩頂水平支撐、水平連接也可以稱之為縱向支撐、連接，其主要作用是使頂推過程中頂推裝置對(duì)墩身所產(chǎn)生的水平力得以傳遞分解的臨時(shí)裝置，從而保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全。墩頂水平支撐、水平連接主要采用剛性連接、軟連接，常用方法有：鋼絞線對(duì)立、桁架支撐法、貝雷片拼裝支撐法或兩種方法同時(shí)采用。

2 工程概況

某鐵路跨既有鐵路特大橋44號(hào)墩～49號(hào)墩之間5×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁斜交跨越既有鐵路，連續(xù)梁與既有鐵路斜交19°30′00″，交點(diǎn)中心里程DK86+185，其中45號(hào),46號(hào),47號(hào)墩為跨既有鐵路的門式墩，連續(xù)梁位于R=5 500 m的圓曲線上，橋縱坡-9.3℅，橋跨度為(20.5+20+20+20+20.5)m，支座中心線至梁端0.55 m，連續(xù)梁全長(zhǎng)101.2 m。施工方法在用旁位現(xiàn)澆，沿線路方向由大里程向小里程頂推就位。其中43號(hào)～44號(hào)、49號(hào)～53號(hào)墩之跨度為32.6，由于跨度太大分別在其中間各設(shè)一個(gè)臨時(shí)墩，總共5個(gè)，在頂推過程中需將43號(hào)～53號(hào)墩之間共計(jì)16個(gè)墩子，采用水平支撐或水平連接進(jìn)行連接，以保證頂推過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及安全。

3 施工方案的比選

施工方案的比選見表1。

表1 方案比選

結(jié)合前期的施工調(diào)查及施工現(xiàn)場(chǎng)分析，經(jīng)過方案的比選，最終確定選取Φ36精軋螺紋鋼進(jìn)行鉸接連接。

4 施工難點(diǎn)

由于施工環(huán)境為跨既有鐵路施工，在其他幾個(gè)墩身上面安裝水平縱向連接相對(duì)來(lái)說簡(jiǎn)單，但是在44號(hào)～48號(hào)這5個(gè)跨既有鐵路的墩子進(jìn)行水平縱向連接施工相對(duì)來(lái)說比較困難，原因在于在施工過程中還要保證既有鐵路的順利運(yùn)營(yíng)。

5 水平連接的施工方案

5.1 水平連接設(shè)計(jì)

水平連接設(shè)計(jì)主要是通過保證在頂推施工中墩身的穩(wěn)定，從而進(jìn)行頂推過程中最大水平推力的推算和分析、永久墩和臨時(shí)墩的穩(wěn)定性計(jì)算、水平連接的抗拉、抗剪計(jì)算，來(lái)確定水平連接形式、桿件的連接方式、數(shù)量。永久墩和臨時(shí)墩穩(wěn)定性安全系數(shù)大于1.5，水平連接強(qiáng)度安全系數(shù)大于1.4。

水平連接主要考慮以下因素：

1)裝置力求簡(jiǎn)單，由于整個(gè)裝置在既有鐵路藍(lán)煙線的接觸網(wǎng)上方安裝，所以必須要求安裝拆卸方便安全，應(yīng)盡可能的提高裝、卸速度；

2)荷載：頂推過程中水平推力的變化；

3)采用軟連接來(lái)解決剛性結(jié)構(gòu)在施工中的作用；

4)頂推施工過程中永久墩、臨時(shí)墩墩頂順橋向、橫橋向的彈性水平位移不大于14.07 mm；

5)水平連接在施工過程中的下彎撓度等。

5.2 水平連接主要受力檢算

1)頂推過程中最大的支反力：頂推施工中，墩身在頂推過程中受到的力為梁體在頂推中與墩身之間的摩擦力，取最大的支座反力為525 kN。各主墩和臨時(shí)墩之間用Φ36精軋螺紋鋼縱向水平連接，近似于鉸接，設(shè)臨時(shí)墩不受水平力影響，則精軋螺紋鋼內(nèi)力近似取為臨時(shí)墩受到的摩擦力。

2)簡(jiǎn)算各項(xiàng)參數(shù)。

墩身自重：G1=2.5 t/m3×195 m3=487.5 t。

滑塊與四氟板摩擦系數(shù)：0.04～0.07，取0.1。

支座最大支反力：N1=525 kN。

混凝土抗拉強(qiáng)度：取C35，σ=1.57 MPa。

墩高h(yuǎn)取最高墩高：H=16.5 m。

墩底尺寸?。篽=2.9 m，b=6.4 m。

墩底截面抗性矩：

精軋螺紋鋼截面抗性矩:

3)截面計(jì)算。

a.主墩荷載計(jì)算：

墩身自重：G1=487.5×10=4 875 kN。

墩底反力：N′=487.5×10+525=5 400 kN。

墩身受到梁體傳遞的最大力：F=μN(yùn)=0.1×525=52.5 kN。

墩身受到臨時(shí)墩傳遞的最大拉力：T=μN(yùn)=0.1×525=52.5 kN。

墩身受到的最大彎矩：Ma=(F+T)×H+(N1+G1)×h-N′×h。

計(jì)算結(jié)果Ma=1 732.5 kN·m。

b.精軋螺紋鋼強(qiáng)度計(jì)算:

精軋螺紋鋼：[σ]=785 MPa。

4)水平連接裝置材料的選取與設(shè)計(jì)。

水平連接裝置采用Φ36精軋螺紋鋼，端頭采用鉸接。當(dāng)需用接長(zhǎng)時(shí)采用套筒連接。

a.Φ36精軋螺紋鋼設(shè)計(jì)時(shí)，滿足以下要求：

有足夠的抗拉、抗剪、抗扭力，能夠有效地將頂推過程中產(chǎn)生的反力進(jìn)行傳遞，并能夠承受頂推施工過程中可能產(chǎn)生的各項(xiàng)荷載及震動(dòng)作用；

確保頂推施工過程中墩身的穩(wěn)定，且可以循環(huán)利用；

裝置力求簡(jiǎn)單，安裝拆卸方便安全，提高裝、拆速度。

b.Φ36精軋螺紋鋼設(shè)計(jì)要考慮以下荷載：

頂推過程中水平頂推力；頂推過程中的沖擊、震動(dòng)荷載。

6 水平連接施工

6.1 套筒的預(yù)埋

在水平連接施工前，應(yīng)先在墩身施工過程中的墩帽位置上的延橋方向大小里程兩側(cè)，各預(yù)埋一組直徑為36 mm的套筒。

6.2 水平連接裝置的制作及連接

根據(jù)墩身預(yù)埋套筒之間的間距來(lái)確定水平連接的長(zhǎng)度(一般比設(shè)計(jì)長(zhǎng)20 cm)，Φ36精軋螺紋鋼不夠長(zhǎng)時(shí)采用套筒連接接長(zhǎng)。制作水平連接裝置和墩身預(yù)埋套筒之間鉸接裝置，及鋼橫梁上面的鉸接裝置。制作Φ36精軋螺紋鋼與鉸接裝置連接的Q235鋼材墊板(尺寸：10 cm×10 cm×2 cm)。

6.3 水平連接裝置的安裝

1)臨時(shí)墩上的鉸接裝置的安裝：水平方向?yàn)樵诙丈眄敳康墓ぷ咒撋涎訕蚍较虼笮±锍虄蓚?cè)，各裝一套鉸接裝置(距墩中心線1.75 m左、右各一個(gè))。豎直方向?yàn)闇p小精軋螺紋鋼上所受的力，在裝鉸接裝置過程中應(yīng)將鉸接裝置做成與墩頂面成α角的斜度，角度向下。而具體的斜度應(yīng)根據(jù)頂推過程臨時(shí)墩受力來(lái)確定。

2)鋼橫梁上的鉸接裝置的安裝：水平方向在鋼橫梁梁面上延橋方向大小里程兩側(cè)，各裝一套鉸接裝置(距兩個(gè)支座墊板中心線1.08 m左、右各一個(gè))，采用焊接。水平方向?yàn)闇p小精軋螺紋剛上面所受的力，在焊接過程中應(yīng)將鉸接裝置的一側(cè)做成與梁面成α角的斜度，角度應(yīng)向外，而具體在大小里程哪一側(cè)及斜度應(yīng)根據(jù)頂推過程鋼橫梁受力來(lái)確定。

3)精軋螺紋鋼的安裝：a.采用汽車吊進(jìn)行吊裝，人工配合，由于在既有營(yíng)業(yè)鐵路線上安裝，吊裝過程中應(yīng)采用3點(diǎn)吊裝，吊點(diǎn)應(yīng)綁在精軋螺紋鋼兩頭1/3和中點(diǎn)處。吊繩采用普通尼龍繩，在綁扎過程中應(yīng)系為活頭，方便拆除。b.當(dāng)?shù)踯嚨跗鹁埪菁y鋼時(shí)墩頂上應(yīng)各安排2名工人配合，等工人將兩頭用螺母套上及吃上勁后再拆除兩頭的吊點(diǎn)，然后再緩慢升起吊車大臂用以消除桿件的撓度，開始擰螺絲，直至水平桿件的撓度基本消除為止。

6.4 水平連接裝置的拆卸

由于在既有線施工，頂推完成后水平連接應(yīng)當(dāng)撤除，在拆除過程中應(yīng)先將尼龍繩綁好后再進(jìn)行拆除，拆除過程中應(yīng)注意人員、機(jī)械的安全，最后處理墩頂上的鉸連接裝置。

7 結(jié)語(yǔ)

通過頂推法施工中，水平連接采用精軋螺紋鋼筋進(jìn)行連接，通過對(duì)整個(gè)工況的有限元分析，確保各墩的安全，使軟連接得以應(yīng)用，有效降低了施工成本，起到了節(jié)能、環(huán)保的效果，做到了企業(yè)、社會(huì)的雙贏。