屈 曉 力

(中鐵一局集團第四工程有限公司,陜西 咸陽 712000)

1 工程概況

某鐵路跨既有特大橋44號墩～49號墩之間采用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)梁與既有鐵路斜交角度為19° 30′ 00″，交點中心里程DK86+185，連續(xù)梁位于R=5 500的圓曲線上，橋縱坡-9.3‰，橋梁跨度為(20.05+20+20+20+20.05)m，支座中心線至梁端0.55 m，連續(xù)梁全長為101.2 m。梁體結(jié)構(gòu)：全橋采用等高截面(梁高2.0 m、箱梁頂寬12.2 m、底寬5.643 m)。截面采用單箱單室斜腹板形式。連續(xù)梁施工時采用梁體旁位現(xiàn)澆、頂推法施工。施工前在主梁的前后部安裝鋼結(jié)構(gòu)導梁。

2 采用貝雷拼裝做導梁需解決的技術(shù)問題

1)滿足貝雷梁在頂推過程中產(chǎn)生的負彎矩對混凝土梁體沒有危害。

2)滿足貝雷梁在頂推過程中導梁可以最大化的減小頂推時混凝土的施工內(nèi)力。

3)導梁豎向剛度和水平剛度滿足施工要求、不因施工的重復(fù)性而使貝雷梁銷接間隙過大，而使導梁下彎，撓度發(fā)生較大的變化。

4)解決導梁的不能循環(huán)利用、一次性投入、用完報廢，應(yīng)使其可再利用，形成周轉(zhuǎn)。

3 貝雷拼裝導梁的設(shè)計

根據(jù)某鐵路橋設(shè)計圖紙，采用MIDAS建模及分析：

1)荷載分析：梁體混凝土共964 m3，總重約2 500 t。計算過程中，在模型中施加重力荷載及預(yù)應(yīng)力荷載(只加載頂板束、底板束及臨時束荷載)。

2)邊界條件：分析時主要考核支座反力的情況，故支座用彈性節(jié)點模擬，豎向剛度1 000 t/mm，水平剛度0.001 t/mm。

采用Midas-Civil進行有限元分析計算，模型見圖1。

根據(jù)計算結(jié)果表明：采用導梁貝雷拼裝梁(一邊4排共8排、梁長5 m、前三節(jié)采用加強型(高抗彎高抗剪)貝雷片)作為導梁，恒載、預(yù)應(yīng)力等荷載作用下頂推過程中各施工階段的受力狀態(tài)是完全滿足設(shè)計、規(guī)范及使用的要求。貝雷拼裝導梁具體布置如圖2所示。

4 貝雷拼裝導梁施工過程中的應(yīng)力、位移、屈曲模擬分析

根據(jù)導梁設(shè)計建模過程中，單側(cè)導梁共1 845個單元，同時頂推一次前進1.5 m，共計頂推前進101.4 m，大約需要頂推67個循環(huán)，在該種施工環(huán)境下主梁和鋼導梁共有67組受力狀態(tài)和應(yīng)力水平，結(jié)合設(shè)計過程中模型的分析，導梁在以下7個循環(huán)過程中屬于最不利工況，具體應(yīng)力、位移參見表1，屈曲分析參見表2。

表1 導梁在最不利工況下的應(yīng)力位移分析統(tǒng)計表

根據(jù)模型模擬分析表明，需要指出的是，在構(gòu)件的應(yīng)力驗算比分析中，由于構(gòu)件的端部彎矩作用，有的構(gòu)件組合應(yīng)力比較大，而軸向應(yīng)力的驗算比僅是組合應(yīng)力驗算比的一半左右。實際結(jié)構(gòu)存在節(jié)點板，桿端尺寸要遠大于實際構(gòu)件尺寸，如果考慮此有利作用，實際應(yīng)力將遠小于計算應(yīng)力。

上述導梁、應(yīng)力驗算比，以及屈曲穩(wěn)定性模擬分析計算表明，其強度和穩(wěn)定性均能滿足規(guī)范要求，設(shè)計安全可行。

表2 導梁在各種最不利工況下的10種模態(tài)下屈曲分析統(tǒng)計

5 貝雷片陰陽接頭的局部檢算

導梁是由貝雷片拼接而成，陰陽接頭較多，而陽頭處削弱較多，為最不利部分。通過各頂推過程中導梁的受力分析可得，各個陽頭中的最大軸拉力為320 kN，陽頭構(gòu)件的削弱部位板厚77 mm，內(nèi)有50 mm開孔(見圖3)。

軸向應(yīng)力：σ=320×1 000/(50×77)MPa=83.1 MPa<[σ]=200 MPa，滿足設(shè)計、施工規(guī)范要求。

6 導梁的安裝

導梁安裝分預(yù)埋件安裝和整體剩余導梁的安裝：

1)預(yù)埋件安裝：預(yù)埋件安裝需在連續(xù)梁綁扎端橫隔板鋼筋時對其進行精確定位，按照導梁設(shè)計圖紙設(shè)置錨固鋼筋，錨固鋼筋與梁體鋼筋采用焊接連接(導梁預(yù)埋件位置布置見圖4)。梁體混凝土澆筑前，先安裝第一節(jié)導梁，以保證預(yù)埋位置準確無誤。

2)整體剩余導梁的安裝：等梁體張拉完后整體吊裝安裝。

3)導梁的縱向高程偏差、中線偏差及底面橫向高差均不能大于1 mm。

7 頂推施工

在跨既有鐵路特大橋5×20 m連續(xù)梁頂推施工過程中，通過對導梁全過程進行監(jiān)控、監(jiān)測，所得出的施工過程中導梁的應(yīng)力、應(yīng)變、位移具體如表3所示。

表3 導梁在最不利工況下的實際應(yīng)力、位移統(tǒng)計表

各項指標均與設(shè)計吻合同時導梁指標均受控，梁體端頭混凝土未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

8 導梁拆除

采用汽車吊吊裝拆除導梁，同時切除預(yù)埋件外露部分，然后進行混凝土封錨。

9 結(jié)語

采用加強貝雷拼裝鋼導梁作為頂推施工過程中的導梁，通過施工前的設(shè)計和施工過程中的監(jiān)控檢測完全吻合，同時實際檢測發(fā)現(xiàn)貝雷梁作為導梁：在頂推過程中產(chǎn)生的負彎矩對混凝土梁體并無危害；再有通過利用支反力的控制減小貝雷梁在頂推過程中導梁可以最大化的減小頂推時混凝土的施工內(nèi)力；還有在導梁豎向剛度和水平剛度滿足施工要求的情況下、不因施工的重復(fù)性而使貝雷梁銷接間隙過大，而使導梁下彎，撓度發(fā)生較大的變化；最后解決導梁在施工完成后的周轉(zhuǎn)使用問題，從而降低施工成本。具有施工簡單、提高功效、節(jié)約成本的優(yōu)點，為以后臨時結(jié)構(gòu)選用方法提供新的思路和施工經(jīng)驗。