韓國慶 施忠原

(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都 610031；2.中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司， 武漢 430074)

合肥南站高架橋梁的設(shè)計(jì)與施工

韓國慶1施忠原2

(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都 610031；2.中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司， 武漢 430074)

合肥南站是國家級(jí)綜合交通樞紐、特大型綜合交通樞紐之一。高架橋作為合肥南站站房的一部分，位于站房東西兩側(cè)，集市政公路、鐵路及出租車、公交車通道于一體。上層落客平臺(tái)梁部為多跨連續(xù)梁，單箱六室等高度截面，順接市政匝道橋；下層鐵路T構(gòu)梁部為魚腹型截面，與鐵路正線相接，墩身、基礎(chǔ)共用。鐵路T構(gòu)采用滿堂支架施工，落客平臺(tái)梁部采用鋼管柱+貝雷梁和碗扣支架兩種支架系統(tǒng)作為現(xiàn)澆梁支撐腳手架。文章著重對(duì)落客平臺(tái)連續(xù)梁梁部施工時(shí)，考慮支架體系對(duì)T構(gòu)梁的作用進(jìn)行受力分析，并進(jìn)行T構(gòu)梁的變形測(cè)量，最后根據(jù)受力分析和監(jiān)測(cè)值對(duì)T構(gòu)梁進(jìn)行綜合評(píng)估，發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)指標(biāo)能夠滿足要求。證明本工程設(shè)計(jì)和施工均較好地滿足使用功能，并能解決站房及其他相關(guān)構(gòu)筑物的建設(shè)需求。

合肥南站； 高架橋； 橋梁設(shè)計(jì)； 支架施工

1 工程概況

合肥南站位于合肥市包河區(qū)徽州大道東側(cè)，毗鄰京臺(tái)高速公路，是合肥鐵路樞紐南環(huán)線和京福高速鐵路上的新建大型站房。合肥南站站房為全高架支撐上懸結(jié)構(gòu)，總建筑面積近10萬m2，預(yù)計(jì)最高聚集人數(shù)高達(dá)9 000人。合肥南站主要連接滬漢蓉客運(yùn)專線、商杭客運(yùn)專線、京福高速鐵路和合安城際鐵路，以鐵路客運(yùn)為中心，是集城市軌道交通、中短途公路交通、市區(qū)公共交通、出租車、擺渡車及社會(huì)車輛等多種交通方式于一體的綜合交通樞紐，是華東地區(qū)重要的交通運(yùn)輸綜合體，也是國家級(jí)的綜合交通樞紐之一。合肥南站已于2014年11月12日建成運(yùn)營。

合肥南站范圍內(nèi)高架橋共2座，分別位于站房東、西兩側(cè)，南北向橫跨京福場(chǎng)、滬漢蓉場(chǎng)26股道，其中E-G軸、M-P軸為京福、滬漢蓉正線，在南北側(cè)B軸、3/S軸與市政匝道對(duì)接。送客高架橋建筑面積近18 800 m2，其樁基礎(chǔ)、承臺(tái)部分與T構(gòu)鐵路橋的樁基礎(chǔ)、承臺(tái)共用。送客高架的墩柱位于鐵路橋軌道T梁上，墩身采用鋼筋混凝土矩形墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，按照摩擦樁設(shè)計(jì)。

2 高架橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 梁部設(shè)計(jì)

高架橋梁部分上下2層，上層為接落客平臺(tái)，為市政城市道路橋梁，順接市政匝道橋梁，其主要技術(shù)指標(biāo)：

(1)設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅰ級(jí)；

(2)橋梁標(biāo)準(zhǔn)寬度：33.5 m；

(3)道路等級(jí)：城市道路；

(4)抗震設(shè)防類別：B類，重點(diǎn)設(shè)防；設(shè)防措施等級(jí)：8度；

(5)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年；

(6)設(shè)計(jì)安全等級(jí)：Ⅰ級(jí)。

梁部采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，構(gòu)造為四聯(lián)多跨連續(xù)剛構(gòu)橋，自南到北跨度依次為：(20.55+21+21.55)m+(11.5+21.25+2×21)m+(21+21.25+11.5)m+(21.25+2×21+25.5)m，采用單箱六室等高度截面，橫向設(shè)1.5%的人字坡，箱梁梁高1.5～1.75 m，橋面標(biāo)準(zhǔn)寬33.5 m，頂板、底板厚度均為25 cm，腹板厚度采用45(50)～65(70)cm。連續(xù)梁在中墩和伸縮縫處分別設(shè)置中橫梁、端橫梁。中橫梁寬2.5 m，端橫梁寬1.52 m，如圖1所示。

圖1 接落客平臺(tái)梁部構(gòu)造圖(cm)

高架橋的下層梁部為鐵路橋，為鋼筋混凝土T構(gòu)橋，主要技術(shù)指標(biāo)：

(1)站場(chǎng)情況：2場(chǎng)12臺(tái)(合福場(chǎng)、滬漢蓉場(chǎng))。

(2)線路資料：4條正線18條到發(fā)線，正線線間距4.6 m、5.0 m；到發(fā)線線間距6.0 m；到發(fā)線到正線線間距6.5 m。

(3)線路縱坡：平坡；軌面標(biāo)高：33.88 m(黃海高程)。

(4)設(shè)計(jì)荷載：ZK活載。

(5)軌道結(jié)構(gòu)形式：合福正線及兩側(cè)到發(fā)線采用無砟軌道，正線采用CRTS Ⅱ型軌道結(jié)構(gòu)，兩側(cè)到發(fā)線采用CRTSⅠ型雙塊式結(jié)構(gòu)。其余全部為有砟軌道。

(6)設(shè)計(jì)使用年限：正常條件下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年。

(7)環(huán)境類別：碳化環(huán)境作用等級(jí)為：T1、T2；氯鹽環(huán)境作用等級(jí)為：L1；化學(xué)侵蝕作用等級(jí)為：H1～H2。

T構(gòu)橋跨度布置為：(15.8+15.9)m，梁體呈魚腹型，梁寬13.4 m，梁高1.6 m，梁體采用C40混凝土，鋼筋采用HRB335鋼筋。T構(gòu)橋墩處，橋墩往上伸出，作為送客高架橋的橋墩。T構(gòu)的兩端各設(shè)置縱向活動(dòng)支座4個(gè)，共計(jì)8個(gè)。小里程端支座中心線距梁端75 cm，大里程端支座中心線距兩端100 cm，T構(gòu)梁總長(zhǎng)33.45 m，如圖2所示。

圖2 鐵路T構(gòu)梁部構(gòu)造圖(cm)

2.2 墩柱設(shè)計(jì)

高架橋梁的上層梁部為三孔一聯(lián)或四孔一聯(lián)的連續(xù)剛構(gòu)橋，梁部與橋墩柱的采用如圖3所示。橋墩采用矩形實(shí)體墩，墩身不放坡。墩梁固結(jié)處，在墩頂設(shè)30 cm×30 cm的梗腋，以利受力；考慮兩梁相接處支座設(shè)置的需要，將交接墩頂做大成“禾”形墩。B軸、3/S軸處墩柱與基本站臺(tái)相連接。

圖3 接落客平臺(tái)梁墩力學(xué)簡(jiǎn)圖

高架橋梁的下層為T構(gòu)，T構(gòu)的橋墩(固定墩、活動(dòng)墩)構(gòu)造如圖4、圖5所示。橋墩橫向側(cè)壁開槽，敷設(shè)φ110 mm排水管，墩內(nèi)設(shè)φ160 mm排水管，與落客平臺(tái)的墩內(nèi)排水管相連通?；顒?dòng)墩與6軸、23軸的T構(gòu)共用，緊鄰雨棚側(cè)的活動(dòng)墩頂，除設(shè)有T構(gòu)橋的支承墊石外，還設(shè)有雨棚柱及其柱腳。

圖4 T構(gòu)橋墩根部構(gòu)造圖(cm)

圖5 T構(gòu)橋墩支座處構(gòu)造圖(cm)

2.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

高架橋上下2層，共用橋墩、基礎(chǔ)。T構(gòu)中墩和基礎(chǔ)承受來自接落客平臺(tái)和T構(gòu)鐵路橋的雙重荷載，受力復(fù)雜。T構(gòu)活動(dòng)墩及其基礎(chǔ)承擔(dān)著來自相鄰T構(gòu)梁、北站房、主體站房、南站房、雨棚柱、基本站臺(tái)、市政匝道橋等的荷載，受力極其復(fù)雜。以T軸交7軸、9軸為例，列出各墩柱的相對(duì)關(guān)系，如圖6所示。

圖6 橋墩平面局部布置圖(cm)

橋址區(qū)地質(zhì)多黏土(膨脹土)、全風(fēng)化粉砂巖(W4)、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖(W3)。W3巖質(zhì)一般較軟，層厚10～55 m，地基基本承載力fak=280 kPa。作為樁尖持力層，按摩擦樁設(shè)計(jì)，樁徑1.0 m，樁長(zhǎng)L均不小于40 m。

3 施工方案的確定

高架橋的T構(gòu)鐵路橋墩及基礎(chǔ)施工完畢后，T構(gòu)梁部采用滿堂支架法施工，待魚腹實(shí)體梁部施工完畢后，進(jìn)行接送客平臺(tái)的墩柱施工。預(yù)應(yīng)力空心箱梁多室、梁寬、截面大，是高架橋施工的關(guān)鍵。高架橋混凝土分2次澆筑，第1次澆筑至腹板上倒角位置，第2次澆筑頂板。如圖7所示。

圖7 高架橋墩柱施工

為滿足合肥南站總體施組要求、滿足滬漢蓉正線鋪軌要求，對(duì)接送客高架橋的施工方案進(jìn)行優(yōu)化。送客高架現(xiàn)澆箱梁E-G軸，M-P軸及兩軌道梁之間采用鋼管柱+貝雷梁支架，高架橋兩側(cè)基本站臺(tái)位置采用碗扣支架。

3.1 鋼管柱+貝雷梁支架方案

貝雷梁支架下方鋼管柱采用螺旋焊管，底部設(shè)置鋼板，分別位于軌道梁擋碴墻內(nèi)側(cè)。正線橋通道上管柱底部設(shè)混凝土防撞條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)片，頂面預(yù)埋鋼板，并在兩端吊耳以便于使用完后移動(dòng)。鋼管柱底部采用角板焊接在條形基礎(chǔ)上，其余橋面上設(shè)混凝土普通條形基礎(chǔ)，鋼板管柱底部采用法蘭鋼板與條形基礎(chǔ)錨固。相鄰管柱之間采用槽鋼和工字鋼連成為一個(gè)整體。鋼管柱頂設(shè)置槽口，上部設(shè)2根工字鋼橫梁，貝雷梁布設(shè)在工字鋼上，橫向共設(shè)置16組，為單層雙排結(jié)構(gòu)，底板范圍內(nèi)共計(jì)14組，兩側(cè)翼板范圍共計(jì)2組。貝雷梁上橫橋向鋪設(shè)工字鋼，工字鋼與上層方木交叉點(diǎn)設(shè)3～8 cm高木楔，用以調(diào)整底模標(biāo)高。上部縱向布設(shè)1層方木，方木上方鋪設(shè)竹膠板作底模。如圖8所示。

圖8 鋼管柱+貝雷梁支架施工

高架橋貝雷梁支架先搭設(shè)第二、三聯(lián)，第三聯(lián)預(yù)應(yīng)力張拉壓漿完成后，卸落鋼管柱頂部砂盒和底模木楔，拆除底模方木和工字鋼。解除最外側(cè)貝雷梁橫聯(lián)鋼管及底部工字鋼固定槽鋼，貝雷梁底安裝輥軸，逐孔牽引貝雷梁移至第四聯(lián)就位。第二聯(lián)貝雷梁采用同樣方法移至第一聯(lián)。同步進(jìn)行第一、四聯(lián)梁部的施工。

3.2 碗扣支架方案

在高架橋兩側(cè)基本站臺(tái)位置，即第一聯(lián)和第四聯(lián)，在基本站臺(tái)板施工完成后進(jìn)行梁部施工，站臺(tái)板底部支架不拆除。站臺(tái)板下支架搭設(shè)前對(duì)原地面1.5 m深度范圍內(nèi)土層進(jìn)行動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)，確保地基承載力[σ]不小于120 kPa,如不能滿足應(yīng)繼續(xù)挖深換填處理。南北兩側(cè)邊跨支架采用碗扣式支架搭設(shè)在基本站臺(tái)梁板上，橫橋向?qū)挾?3.6 m，縱橋向單跨長(zhǎng)度南側(cè)25.8 m，北側(cè)30 m，鋼管支架總高度為7.9 m。站臺(tái)板支架搭設(shè)步距為(0.6×0.6×1.2)m，橫梁位置加密為0.3 m。碗扣式鋼管支架底部設(shè)底托，頂部設(shè)頂托，頂托上橫向布設(shè)工字鋼橫梁，再鋪設(shè)縱向方木，上面鋪設(shè)1.8 cm厚竹膠板作底模。在搭設(shè)滿堂支架后，用普通鋼管搭設(shè)縱、橫向剪力撐。剪力撐對(duì)稱設(shè)置，剪力撐縱、橫向均間距4.8 m設(shè)置1道，如圖9所示。

圖9 碗扣支架施工

3.3 支架施工檢算

貝雷梁最大跨為(12+9)m，選取中橫梁下截面對(duì)貝雷梁支架進(jìn)行檢算。經(jīng)檢算滿足設(shè)計(jì)要求，符合規(guī)范要求。

4 T構(gòu)梁受力分析及監(jiān)測(cè)

由于落客平臺(tái)梁部施工時(shí)的支架均搭設(shè)在T構(gòu)鐵路橋上，前述施工方案對(duì)T構(gòu)橋的受力、變形至關(guān)重要，直接決定施工方案是否可行。建立了T構(gòu)鐵路橋的有限元模型，模擬施工荷載，對(duì)T構(gòu)橋的安全性能進(jìn)行考察，經(jīng)評(píng)估前述施工方案可行。箱梁現(xiàn)澆施工時(shí)，在T構(gòu)梁部設(shè)置測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行量測(cè)，發(fā)現(xiàn)其沉落量在規(guī)范控制范圍之內(nèi)。

4.1 T構(gòu)梁受力檢算

4.1.1 縱向鋼筋檢算

采用有限元分析及輔助計(jì)算程序，得到T構(gòu)橋跨中、根部?jī)山孛娴匿摻睢⒒炷翍?yīng)力和裂縫計(jì)算結(jié)果，如表1所示。

表1 T構(gòu)縱向配筋計(jì)算結(jié)果

4.1.2 橫向鋼筋檢算

截取T構(gòu)橋橫橋向3.5 m范圍內(nèi)的一段梁元，在其上施加荷載，得到最不利截面處的彎矩值 2 500.8 kN·m。最不利范圍內(nèi)，橫向鋼筋直徑為25 mm，鋼筋間距15 cm，換算為有效鋼筋23根。得到橫向計(jì)算的鋼筋、混凝土應(yīng)力和裂縫的計(jì)算結(jié)果，如表2所示。

表2 T構(gòu)橫向配筋計(jì)算結(jié)果

4.1.3 支座反力檢算

鐵路T構(gòu)梁每端設(shè)置活動(dòng)支座4個(gè)，支座型號(hào)為：LQZ(E)-Ⅱ-3000ZX-100，從計(jì)算模型中提取本T構(gòu)梁的支反力，如表3所示。

表3 T構(gòu)支座反力值

由此，支座處反力檢算結(jié)果滿足要求。

4.2 T構(gòu)梁受力監(jiān)測(cè)

在T構(gòu)梁部設(shè)置測(cè)點(diǎn)，并進(jìn)行預(yù)壓。支架預(yù)壓采用砂袋加重進(jìn)行加載，預(yù)壓加載按照預(yù)壓總荷載的30%、60%、90%、120%分4次加載，并在加載至120%時(shí)靜置24 h，共對(duì)支架及基礎(chǔ)進(jìn)行6次沉落量測(cè)量，支架預(yù)壓荷載全部加載完畢后，最后2次沉落量觀測(cè)平均值之差均不大于2 mm時(shí)，終止預(yù)壓卸除預(yù)壓荷載，滿足要求。

5 結(jié)束語

高速鐵路站房房交通運(yùn)輸樞紐的功能需求決定了高架橋的設(shè)計(jì)和施工有別于常規(guī)的高架橋。從使用功能上講，上層汽車、中層火車、下層出租和公交車通道，是一個(gè)立體交通運(yùn)輸綜合體。合肥南站高架橋自建成運(yùn)營以來，系統(tǒng)運(yùn)行良好，與合肥南站一道成為合肥的地標(biāo)性建筑。從某種意義上講，合肥南站的建設(shè)具有一定的標(biāo)桿意義，為大型鐵路站房尤其是高速鐵路站房樞紐提供了有益參考。

從設(shè)計(jì)與施工角度看，高架橋的全過程建設(shè)應(yīng)更注重與站房、承軌層、市政匝道橋、站臺(tái)、地鐵等相關(guān)構(gòu)筑物的協(xié)調(diào)與配合。

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Design and Construction of Viaduct Bridge for Hefei South Railway Station

HAN Guoqing1，SHI Zhongyuan2

(1.China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd，Chengdu 610031，China；2.China Railway 11th Bureau Group No.4 Engineering Group Co.Ltd，Wuhan 430074，China)

Hefei South railway station is a national-level transportation hub，one of the largest integrated transportion hubs. As a part of the Hefei South railway station，the viaduct is located in the east and west sides of the station building, integrated with municipal highway, railway, taxi lane and bus lane. The upper beam is multi-span continuous beam with single-box and multi-cell section, connecting municipal ramp bridge; the lower beam is T Shape beam with fish bellied type section. It connects with the main line with shared pier body and foundation. The railway bridges were built by full support, the continuous beams were built with steel column & bailey beam and bowl type coupler supporting systems as cast-in-situ beam supporting scaffold. When the upper continuous beam is under construction，force analyses are taken on the effect on the T shape beam from support system, and the deformation of the T beam is evaluated. Finally the comprehensive evaluation is taken for the T shape beam according to force analysis and monitoring value, it is found out that every index can meet the requirement. It is proved that the design and construction can satisfy the using function and address the construction needs of station building and other related buildingss.

Hefei South railway station； viaduct bridge； bridge design； support construction

2015-08-18

韓國慶(1982-)，男，工程師。

1674—8247(2016)01—0069—05

U448.28

A