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        海滄隧道本島端接線工程跨鐵路鋼管支架設(shè)計(jì)

        2015-04-24 07:34:40葉國華
        福建交通科技 2015年4期
        關(guān)鍵詞:貝雷梁立柱鋼管

        ■葉國華

        (廈門誠翔公路技術(shù)咨詢有限公司,廈門 361004)

        1 工程概況

        海滄隧道本島端接線工程(第一階段)為混凝土連續(xù)梁,位于廈門島內(nèi)東北部,起于第二西通道海滄隧道出口端,沿現(xiàn)狀火炬北路方向,上跨鐵路,終于鷹廈鐵路東側(cè),起訖里程為FZK19+100~FZK19+888,全長788m。主線橋橋長352m。橋梁跨徑布置為:左幅(30+31+30)+(30+2×28)+(2×30+25)+(45+42)m;右幅(30+31+30)+(30+2×28)+(2×30+27)+(45+40)m,左右幅各四聯(lián),其中第四聯(lián)首孔(9#~10#墩)跨越鷹廈鐵路及糧食專用線。鷹廈鐵路為雙線,鐵路中心線間距5.0m,糧食專用鐵路為單線,與鄰近的鷹廈鐵路線中心距為15m。交叉點(diǎn)位于鐵路路基段,與鐵路交角為98°,平面交叉范圍達(dá)52m。

        由于該聯(lián)橋位地形起伏較大,高度在9~18m 之間,且需上跨運(yùn)營鐵路,故綜合比選施工方案后采用鋼管貝雷梁支架整體澆筑施工。為保證鐵路的行車安全,箱梁施工期間設(shè)置防護(hù)棚,防護(hù)棚與現(xiàn)澆支架合建的方式。防護(hù)棚采用鋼管貝雷梁支架,防護(hù)棚比梁體外側(cè)翼緣板超寬2.0m 以上,防護(hù)棚邊緣設(shè)置安全圍欄,確保施工物件不墜落至防護(hù)棚外。防電防護(hù)棚施工大部分工序需利用封鎖點(diǎn)施工,有些工序還需要接觸網(wǎng)停電配合。

        2 支架設(shè)計(jì)

        支架為兩孔鋼管樁貝雷梁支架,其中首孔跨徑為21m,跨越鷹廈鐵路(雙線電氣化鐵路),次孔跨徑為18m,跨越糧食專用線(單線非電氣化鐵路),如圖1所示。

        圖1 支架布置圖

        2.1 臨時(shí)墩設(shè)置

        為抑制支架變形并提高整體剛度,支架共有3 個(gè)臨時(shí)墩,臨時(shí)墩位于鷹廈鐵路與糧食專用鐵路之間的排水溝內(nèi)。其構(gòu)件組成分別為:鐵路左側(cè)臨時(shí)墩采用49 根鋼管立柱,立柱高度分別為14.49m(左幅)、9.67m(右幅);鐵路中間臨時(shí)墩采用54 根鋼管立柱,立柱高度分別為10.66m(左幅)、10.66m(右幅);鐵路右側(cè)臨時(shí)墩采用43 根鋼管立柱,立柱高度分別為15.65m(左幅)、15.21m(右幅)。各鋼管立柱均統(tǒng)一采用φ630×10mm 鋼管樁,鋼管樁兩端設(shè)樁頭和樁腳結(jié)構(gòu),鋼管樁之間設(shè)連接系。由于該段地形較為復(fù)雜,為保證支架基礎(chǔ)穩(wěn)定性采用C30 鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。擴(kuò)大基礎(chǔ)頂面與排水溝溝底平齊,以保證地基排水效果。同時(shí)墩身鋼管安裝時(shí)設(shè)置有效的接地裝置,保證接地電阻小于10Ω。靠近鐵路電纜側(cè)樁頂3m 范圍均涂刷防電涂層。

        2.2 墩頂分配梁

        永久墩墩旁臨時(shí)墩(鐵路左、右側(cè))頂直接布置橫向分配梁;中間臨時(shí)墩頂布置縱向及橫向兩層分配梁??v向分配梁采用3HN500×200 型鋼組,單根長3.0m;橫向分配梁采用2HN500×200 型鋼組,單根長度分別為31m(2 根)、29m(4 根)、25m(2 根),布置于縱向分配梁上或樁頂,單幅通長布置(分2 次吊裝,現(xiàn)場等強(qiáng)對接),并設(shè)置2%坡度,左右幅對應(yīng)橫向分配梁對接,并對左右幅橫向分配梁對接處頂面進(jìn)行修整,確保過渡圓順。鋼管立柱樁頂、橫向分配梁及縱向分配梁之間接觸面均采用焊縫連接,焊高6mm 焊縫長度單邊不少于10cm。鷹廈鐵路兩側(cè)分配梁均涂刷防電涂層。

        2.3 貝雷梁

        在橫向分配梁頂擺放貝雷梁。首孔跨度21m,共114 片單層加強(qiáng)型貝雷梁;次孔跨度18m,共108 片單層非加強(qiáng)型貝雷梁。貝雷梁橫橋向間距除翼緣板范圍為90cm,其它均為45cm,每片貝雷梁間用橫向花窗連接成整體。其中首孔貝雷梁下設(shè)防電板,防電板厚度12mm。貝雷梁頂橫向鋪設(shè)I12.6 分配梁,分配梁間距為75cm。每組貝雷梁端部采用∠75×75×6mm 的角鋼焊制成倒“U”型構(gòu)件與橫向分配梁焊縫連接。

        3 支架計(jì)算分析

        3.1 計(jì)算荷載

        ⑴箱梁砼自重荷載

        支架段箱梁參數(shù)如表1 所示,其中砼容重γ=26.5kN/m3,漲模系數(shù)k=1.05,全聯(lián)(左右幅)砼方量v=3608.1m3;則全聯(lián)砼重G=100395.4kN

        ⑵施工均布荷載g2=1.5 kN/m2。

        ⑶振搗混凝土產(chǎn)生的荷載g3=2.0 kN/m2。

        ⑷模板荷載及防護(hù)棚。

        模板荷載包括底模板、內(nèi)模板、側(cè)模板等模板荷載。模板擬采用竹膠板與方木組合,鋼管腳手架作為支撐的形式所有模板荷載換算為g4=1.0 kN/m2。

        ⑸風(fēng)荷載

        按規(guī)范計(jì)算作用在箱梁上的橫橋向風(fēng)荷載F1=52.65 kN,作用點(diǎn)位于箱梁中心;作用在貝雷梁桁架上的橫橋向風(fēng)荷載F2=6.02 kN,作用點(diǎn)位于桁架中心;作用在鋼管樁上的橫橋向風(fēng)荷載F3=7.2 kN,作用點(diǎn)距樁頂5.33m。

        表1 支架段箱梁參數(shù)表

        3.2 計(jì)算分析

        3.2.1 貝雷梁項(xiàng)分配梁

        I12.6 分配梁順橋向布置間距750mm。經(jīng)分析,其最不利處應(yīng)力如下:

        彎曲應(yīng)力σW=85.13MPa<170MPa;剪應(yīng)力τ=47.96MPa<100MPa,滿足設(shè)計(jì)要求。

        3.2.2 貝雷梁

        貝雷梁的內(nèi)力分析表2 所示。

        表2 貝雷梁最大內(nèi)力計(jì)算表

        從表2 可以看出貝雷梁設(shè)計(jì)滿足要求。

        3.2.3 橫向分配梁

        橫向分配梁的內(nèi)力分析表3 所示。

        表3 橫向分配梁最不利位置對應(yīng)內(nèi)力計(jì)算表

        從表3 可以看出橫向分配梁的應(yīng)力均小于170 MPa,滿足設(shè)計(jì)要求。

        3.2.4 縱向分配梁計(jì)算縱向分配梁的內(nèi)力分析表4 所示。

        表4 縱向分配梁最不利位置對應(yīng)內(nèi)力計(jì)算表

        從表4 可以看出縱向分配梁的應(yīng)力均小于170 MPa,滿足設(shè)計(jì)要求。

        3.2.5 鋼管樁計(jì)算分析

        支承于砼基礎(chǔ)上的鋼管樁:

        穩(wěn)定性σ=N/φA=45.2MPa <170MPa;彎曲應(yīng)力σW=2.49MPa<170MPa;剪應(yīng)力τ=0.94MPa<100MPa

        折算應(yīng)力σ=43.47MPa <170MPa

        滿足設(shè)計(jì)要求。

        3.2.6 基礎(chǔ)及基底承載力的計(jì)算

        基礎(chǔ)為砼結(jié)構(gòu),砼強(qiáng)度等級(jí)C30?;A(chǔ)尺寸為1.9m×1.9m×0.7m。

        ⑴基礎(chǔ)混凝土壓應(yīng)力

        壓應(yīng)力σN=5.56MPa<14.3MPa

        ⑵砼基礎(chǔ)沖切承載力

        沖切承載力F=(0.7βhft+0.15σpc,m)ηumh0=2657.3kN>720kN

        ⑶砼基礎(chǔ)基底承載力

        應(yīng)力σN=N/A=650/3.61=180kPa

        要求基底承載力不得小于200kPa,為確保支架結(jié)構(gòu)安全,對承載力不能滿足要求的基底須進(jìn)行基礎(chǔ)處理。

        4 結(jié)語

        由于跨鐵路施工的特殊性,本橋采用了防護(hù)棚與支架合建的特殊設(shè)計(jì)支架,并設(shè)計(jì)采用了鋼管立柱臨時(shí)支撐以保證支撐方案安全性和良好的適用性。通過對支架局部構(gòu)件計(jì)算和穩(wěn)定分析可知,構(gòu)件受力均能滿足要求,表明本方案為安全、經(jīng)濟(jì)、合理并切實(shí)可行的施工方法,可為類似工程的建設(shè)提供參考。

        [1]赫英龍,孔祥平.滿堂支架在混凝土現(xiàn)澆連續(xù)梁施工中的方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用.鐵道工程學(xué)報(bào),2001(3):64-68.

        [2]鮑衛(wèi)剛,周泳濤.預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋梁設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南.人民交通出版社,2009

        [3]李明.滿堂式支架設(shè)計(jì)方案及受力分析.四川建材,2006(1)

        [4]劉吉士,等.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范實(shí)施手冊.北京:人民交通出版社,2002.

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