尹 祿 修

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京 102600)

東山村二號特大橋三線連續(xù)梁施工方案優(yōu)化

尹 祿 修

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京 102600)

以南廣鐵路客運(yùn)專線東山村二號特大橋三線連續(xù)梁施工為例，通過對三線連續(xù)梁施工方案的對比分析，選用貝雷梁支架法施工，并采用合理的計算理論模型進(jìn)行理論分析及結(jié)構(gòu)安全計算，為以后同類橋梁設(shè)計和施工積累了經(jīng)驗。

連續(xù)梁，施工方案，鐵路，橋梁，支架

鐵路客運(yùn)專線箱梁施工方法較多，有梁廠預(yù)制運(yùn)架法、移動模架橋位現(xiàn)澆法、支架體系法等，根據(jù)現(xiàn)場實際條件，選擇合理的施工方案對成本、工期、施工質(zhì)量及施工安全有較大影響。通過對橋梁施工方案進(jìn)行優(yōu)化總結(jié)，為今后類似條件下施工提供借鑒。

1 概述

南廣鐵路客運(yùn)專線東山村二號特大橋位于廣東省云浮市境內(nèi)，橋梁里程為IDK348+171～I(xiàn)DK348+835.18，全長663.8 m，設(shè)計梁跨布置形式為6×32 m三線連續(xù)箱梁+1-32 m三線簡支箱梁+6×32 m三線變寬連續(xù)箱梁+1-32 m雙線簡支箱梁+6×32 m雙線連續(xù)箱梁，墩高均在20 m～22 m。

橋址區(qū)域為大片農(nóng)田，常年積水，工程地質(zhì)巖性為：①淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，灰褐色，流塑狀，局部軟塑狀，層厚2.00 m～7.30 m；②粉質(zhì)黏土，褐黃色、灰褐色，軟塑狀，層厚2.20 m～5.70 m；③以下分別為硬塑狀粉質(zhì)黏土、粗砂、全風(fēng)化～弱風(fēng)化二長花崗斑巖。

2 施工方案選擇

因該橋結(jié)構(gòu)的特殊性，以三線連續(xù)梁為代表性進(jìn)行對比分析，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)為6×32 m三線雙室箱梁，中間設(shè)有橋墩，全長196 m分三節(jié)連續(xù)澆灌(第1節(jié)71.35 m、第2節(jié)65.4 m、第3節(jié)59.25 m)，因此排除了移動模架法、掛籃法、梁場預(yù)制運(yùn)架施工，采用支架現(xiàn)澆施工。支架法有滿堂支架法和貝雷梁支架法，現(xiàn)就兩種支架體系的技術(shù)方案可靠性、經(jīng)濟(jì)性、施工工期等方面進(jìn)行對比。

2.1 技術(shù)方案可靠性對比

1)滿堂支架法。

本支架采用碗扣式滿堂腳手架，其結(jié)構(gòu)形式如下：縱向間距為0.9 m、兩側(cè)翼緣板底下的支架橫向間距為5×90、腹板下方橫向間距為5×60，整個支架搭設(shè)橫斷面為：5×90+5×60+5×90+5×60+5×90=1 950 cm；縱向剪刀撐水平間距控制在5.4 m范圍內(nèi)，剪刀撐搭設(shè)角度控制在45°～60°范圍內(nèi)交叉對稱布置；橫向剪刀撐縱向間距在底板以下為4.5 m，在翼緣板下方加密為1.8 m；縱向剪刀撐在橫向為7道，具體位置：橫向最外面兩邊各1道，腹板下方5×60兩邊各2道。

腳手管安裝好后，在可調(diào)頂托上鋪設(shè)Ⅰ16工字鋼，箱梁底板下方的Ⅰ16工字鋼橫向布置，長20 m，間距為0.9 m；Ⅰ16工字鋼鋪設(shè)好后，在箱梁底板下寬11.9 m的Ⅰ16工字鋼上鋪設(shè)10 cm×10 cm的方木，方木鋪設(shè)間距按25 cm布置。

2)貝雷梁支架法。

在橋墩承臺或條形基礎(chǔ)上架立7根φ609×16鋼管立柱，墩身前后鋼管立柱用[20槽鋼以剪刀叉形式焊接支撐在墩柱上。在橋跨間增設(shè)支撐(鉆孔樁+條形基礎(chǔ)+鋼管立柱)，中間墩鋼管立柱與相鄰墩立柱用支撐連接，增加整體穩(wěn)定性。柱頂砂箱橫向放置2根45a支撐橫梁，橫梁上沿橋縱向鋪設(shè)19組單層雙組貝雷梁，于貝雷梁上橫向鋪設(shè)Ⅰ16工字鋼分配梁，在分配梁頂鋪設(shè)10 cm×10 cm方木，間距25 cm。然后鋪設(shè)底模，再安裝側(cè)模(如圖1所示)。

通過上述2種方案描述，結(jié)合橋位地質(zhì)情況、橋梁墩高等實際條件，采用貝雷梁支架法可減小基礎(chǔ)沉降，因滿堂支架基礎(chǔ)軟基處理要求高、工程量大，且橋梁墩身較高，風(fēng)險較大。

2.2 技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)性對比

1)基礎(chǔ)處理。滿堂支架基礎(chǔ)需鏟除淤泥、換填碎石土，分層壓實，開挖長206 m、寬25 m、深4.5 m，2.4萬m3，費(fèi)用約110萬元。貝雷支架鉆孔樁及條形基礎(chǔ)，費(fèi)用約130萬元。

2)支架租賃費(fèi)用。經(jīng)測算，滿堂支架體系桿件、頂絲、扣件、插管等租賃費(fèi)110萬元；貝雷梁支架體系鋼管立柱、貝雷梁租賃費(fèi)140萬元，其他輔助材料為自有(上個工地已攤銷完)。

3)安拆費(fèi)用。滿堂支架搭設(shè)及拆除為單根桿件，貝雷梁支架搭設(shè)及拆除為整片梁吊裝，進(jìn)度比前者快，費(fèi)用比前者也低，人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)可省近20萬元。

2.3 施工工期對比

該橋施工地點(diǎn)在廣東省，每年3月～8月降水量較大，滿堂支架法基礎(chǔ)處理正趕上雨季，施工周期長，如采用片石換填則增加成本投入，另外，滿堂支架桿件較多，搭設(shè)及拆除花費(fèi)時間較長；而貝雷梁支架法支撐鉆孔灌注樁基礎(chǔ)不受天氣影響，多臺設(shè)備可同時施工，施工周期短，單根鋼管立柱和單片貝雷梁可提前在地面拼裝整體吊裝，縮短搭設(shè)時間。拆除時，卸落砂箱，底模與梁底脫離，貝雷梁整體吊裝用平板車轉(zhuǎn)運(yùn)至下一聯(lián)連續(xù)梁架設(shè)，減少了中間拆除環(huán)節(jié)，工期比滿堂支架提前1個月，節(jié)省管理費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、支架租賃費(fèi)60萬元。

綜合上述兩種方案比較，該橋三線連續(xù)梁采用貝雷梁支架法更合理。

3 貝雷梁支架體系穩(wěn)定性驗算

利用通用有限元分析軟件SAP2000建立該跨支架體系整體空間計算模型，模型包括鋼管柱、柱間支撐、柱頂橫梁、貝雷梁、分配梁、方木、底模。利用Frame單元模擬鋼管柱、柱間支撐、柱頂橫梁、貝雷梁、分配梁、方木；利用Shell單元模擬底模。該模型共計12 064個節(jié)點(diǎn)，22 816個Frame單元，4 118個Shell單元。

3.1 計算荷載

根據(jù)設(shè)計計算三線第1節(jié)(71.35 m)梁體自重為1 462 t，三線標(biāo)準(zhǔn)段梁體一跨模板和施工荷載90 t，總荷載取1 560 t，按1.2倍計總荷載取1 872 t。

3.2 支架體系整體穩(wěn)定性

支架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性通過屈曲分析計算其屈曲模態(tài)，其失穩(wěn)時臨界荷載系數(shù)為1.97>1，支架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定滿足要求。上述計算是在能對墩旁鋼管柱縱橋向限位充分發(fā)揮作用的前提下進(jìn)行的，因鋼管和支托的強(qiáng)度及剛度足夠大，并與橋墩間能夠夾緊，使橋墩兩側(cè)的鋼管柱形成整體作用。

3.3 鋼管柱驗算

3.4 柱頂橫梁變形和應(yīng)力

本跨橋柱頂橫梁為2根工字鋼45a焊接在一起，鋼管柱頂橫梁45a雙工字鋼最大變形為0.93 mm。由于0.93/2 500=1/2 688<1/400，滿足剛度要求。其最大應(yīng)力比為0.469。要求在柱頂橫梁上布置貝雷梁時，最外側(cè)的貝雷梁應(yīng)盡量放置在柱頂附近，這是因為最外側(cè)的軍用梁向外偏離最外側(cè)的鋼管柱較遠(yuǎn)，會使柱頂橫梁懸臂部分產(chǎn)生較大彎矩，并使其產(chǎn)生較大撓度，受力不合理。

3.5 貝雷梁豎向變形和桿件內(nèi)力

1)變形驗算。貝雷梁在施工荷載作用下的最大的變形為9.6 mm，撓跨比9.6/29 000≈1/3 020，滿足允許值1/400要求。

2)桿件內(nèi)力驗算。計算得到貝雷梁上、下弦桿截面為16 Mn鋼雙槽鋼10，其最大軸力為118 kN，小于其極限承載力560 kN，滿足要求。豎向、斜向腹桿截面為16 Mn鋼工字鋼8，其最大軸力為91.85 kN，小于其極限承載力210 kN或171.5 kN(豎向腹桿極限承載力210 kN，斜向腹桿極限承載力171.5 kN)，滿足要求。

3.6 橫向分配梁

計算橫向分配梁節(jié)點(diǎn)最大豎向相對位移為0.06 mm，說明分配梁變形很小，其剛度能滿足要求。分配梁的應(yīng)力比為0.08,滿足要求。

3.7 混凝土局部承壓

3.8 結(jié)論與要求

根據(jù)本擬定施工方案、荷載信息等，通過計算分析，結(jié)果表明三線貝雷梁支架體系的鋼管支架整體穩(wěn)定性，鋼管柱、柱頂橫梁、軍用梁、橫向分配梁、承臺局部承壓承臺或條形基礎(chǔ)混凝土的承載力均滿足施工要求。

施工中需保證鋼管立柱和柱頂橫梁的強(qiáng)度和剛度足夠大，鋼管立柱與橋墩間能夠頂緊，利用墩身使橋墩兩側(cè)的鋼管柱形成整體作用，保證鋼管柱的側(cè)向穩(wěn)定；需要焊接連接的桿件，需保證焊接質(zhì)量；支架架設(shè)好后，加載預(yù)壓需仔細(xì)觀測支架變形情況，如發(fā)現(xiàn)問題，及時進(jìn)行分析調(diào)整。

[1] 喻忠全.裝配式公路鋼橋使用手冊[M].北京：交通部交通戰(zhàn)備辦公室，1998：57.

[2] 易聲維,唐曉霖.貝雷片在現(xiàn)澆混凝土箱梁墩旁臨時支墩的應(yīng)用[J].西部挖礦工程，2002(SI)：360-362.

[3] 張俊儀.橋梁施工常用數(shù)據(jù)手冊[M].北京：人民交通出版社，2005：668-672.

Optimization of three-line continuous beam construction scheme of extra-large bridge No.2 of Dongshan village

Yin Luxiu

(ChinaRailway5thSurvey&DesignInstituteGroupCo.,Ltd,Beijing102600,China)

Taking three-line continuous beam construction scheme of extra-large bridge No.2 of Dongshan village of Nan-Guang railway passenger special line as an example, through comparatively analyzing three-line continuous beam construction scheme, selecting bailey support construction method, the paper carries out rational computation theory model, and carries out theoretical analysis and structural safety calculation, which has accumulated experience for similar bridge design and construction in future.

continuous beam, construction scheme, railway, bridge, support

2015-01-19

尹祿修(1972- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)09-0156-03

U448.215

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