陳艷瑋

摘要：本文以澳門輕軌一期工程為背景，考慮到小半徑曲線段連續(xù)剛構(gòu)橋所處地理位置的特殊性，確定采用鋼結(jié)構(gòu)門式支架懸臂拼裝方案，利用Midas/Civil 軟件對其進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。針對施工過程中的T構(gòu)平衡對稱懸拼和不平衡懸拼兩種工況，分析結(jié)構(gòu)和門架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，經(jīng)計(jì)算該設(shè)計(jì)方案滿足要求。

Abstract： In this paper， taking Macau light rail phase-I project as the background， considering the special geographical location of the continuous rigid frame bridge with small radius curve， the cantilever assembly scheme of steel structure portal frame is determined， and the calculation and review are carried out by MIDAS / civil software. For balanced cantilever erection of T structure and unbalanced cantilever erection of T structure， the strength， stiffness and stability of the girder structure and portal frame are calculated， and the result meets the requirements.

關(guān)鍵詞：小半徑曲線;懸臂拼裝;門式支架

Key words： small-radius curve;cantilever assembly;portal frame

中圖分類號：U448.23? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）04-0162-02

0? 引言

本文所涉及的澳門地鐵C350項(xiàng)目，所經(jīng)過地區(qū)建筑密集，人口密度大，受到地形和其它條件的限制[1]，該段橋梁最小曲線半徑僅為47m，小于規(guī)范[2]中對正線困難地區(qū)的最小半徑的規(guī)定，采用結(jié)構(gòu)形式為連續(xù)剛構(gòu)體系。

1? 工程概況

C350段是澳門輕軌一期建造工程，該工程位于澳門凼仔島，起始于西灣大橋凼仔入口，途經(jīng)一號碼頭，柯維納馬路，澳門賽馬會，終點(diǎn)位于望德圣母灣大馬路，包括車站和高架橋[3]。本文所研究的高架橋位于IS14段第八聯(lián)，為4跨連續(xù)剛構(gòu)，跨徑布置（30.05m+33.15m+35.10m+29.85m），全長128.15m，平面布置圖見圖1。主梁采用單箱單室斜腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁，橋墩采用鋼筋混凝土花瓶形橋墩。梁體采用短線法節(jié)段預(yù)制，提梁機(jī)懸臂吊裝施工。

P19號橋墩T構(gòu)全長33.6m，單側(cè)懸臂長度16.8m，單側(cè)共需懸拼6段2.5m長標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段。P19號橋墩為大偏心橋墩，墩頂梁段中心與墩底截面中心偏心距2.855m。墩頂設(shè)單向活動板式橡膠支座，橋墩高度12.597m。P19#橋墩兩側(cè)節(jié)段采用懸臂拼裝施工方案。施工期間采用P19橋墩與墩頂梁體分離、1#塊支承在門式支架上的方式。懸拼期間需要采用墩梁臨時(shí)固結(jié)措施，確保T構(gòu)在施工期間的穩(wěn)定。

2? 門式支架方案

為避免施工期間臨時(shí)措施對既有橋梁、路基結(jié)構(gòu)造成影響，同時(shí)避免對交通造成過大影響，設(shè)計(jì)考慮采用鋼結(jié)構(gòu)門式支架方案，鋼結(jié)構(gòu)門式支架橫梁采用雙層貝雷梁桁架（單側(cè)共14組，雙層）。

P19#橋墩采用的門式支架方案，主要有三方面的功能：托架功能、固結(jié)功能、保交通功能。首先，在現(xiàn)澆P19#橋墩頂0號塊箱梁節(jié)段時(shí)，由于P19#橋墩頂部設(shè)計(jì)的支座在施工期間不允許受力，施工期間墩頂0號塊與橋墩脫離，門架可以作為墩頂0號塊現(xiàn)澆施工的支架。其次，在拼裝P19#橋墩1～6號塊箱梁節(jié)段時(shí)，門架代替P19#橋墩作為T構(gòu)懸拼施工期間的受力構(gòu)件，承受節(jié)段梁0號塊及1～6號塊的荷載及所有的橋面施工荷載。固結(jié)功能是指當(dāng)P19#橋墩的1#塊與0#塊濕接縫施工之后，將P19#橋墩兩側(cè)的1#塊分別固結(jié)于門架上，以便使門架成為T構(gòu)懸拼結(jié)構(gòu)的固定端，接下來依次拼接2#塊、3#塊、4#塊、5#塊、6#塊。由于P19#橋墩的墩頂0號塊相對于橋墩有較大距離的偏心，且大部分投影在0號塊下方的既有道路橋面上。若采用墩梁臨時(shí)固結(jié)，需要在橋墩偏向既有橋一側(cè)設(shè)置支撐，該支撐就會占據(jù)既有道路路面，影響既有橋面的車輛運(yùn)行及既有橋結(jié)構(gòu)的安全?，F(xiàn)在采用門式架，使門架跨越既有橋，車輛從門架下方行駛，這樣就可以避免上述影響，且能夠保證路面的暢通，對交通干擾小。

3? 方案驗(yàn)算

Midas Civil是橋梁領(lǐng)域通用結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)系統(tǒng)，本文將利用該軟件對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)算。

3.1 模型建立

墩底采用固結(jié);P16、P17、P18和P20橋墩與主梁采用剛性連接，施工期間P19#橋墩與主梁之間不連接，主梁用貝雷梁支架支撐，貝雷梁與主梁之間采用一般彈性連接以限制縱向、橫向及水平向三向平動自由度及轉(zhuǎn)動自由度，施工結(jié)束后P19號橋墩與主梁之間采用一般彈性連接模擬單向滑動鉸支座。0號塊、P16及P20墩1～5號塊均在支架上現(xiàn)澆或拼裝，采用一般彈性連接模擬，考慮豎向剛度，彈性連接豎向剛度采用5×106kN/m。貝雷梁門式支架邊界條件：鋼管柱與基礎(chǔ)樁帽（承臺）剛接，用固定支座模擬，柱頂分配梁與鋼管柱剛接，采用剛性連接模擬，貝雷梁與箱梁下面的分配梁鉸接，用一般彈性連接模擬。Midas全模型如圖2所示。

3.2 荷載設(shè)置

橋墩施工過程中受到的荷載包含：恒荷載，溫度荷載，活載以及收縮徐變。

恒荷載包含自重，提梁機(jī)空載和滿載，預(yù)應(yīng)力荷載，二期恒載，不均勻沉降，橋墩落梁強(qiáng)制位移以及臨時(shí)預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力荷載分兩次張拉，第一次張拉為控制應(yīng)力的70%，第二次張拉到控制應(yīng)力。

溫度荷載考慮整體升溫和整體降溫和溫度梯度升溫和降溫。整體升溫：20°C;整體降溫：-20°C。活載按照雙線滿載，一側(cè)空載，一側(cè)滿載和雙層空載進(jìn)行加載計(jì)算。收縮徐變按照10000天考慮。

3.3 計(jì)算結(jié)果

因考慮在懸臂施工期間僅在懸臂拼裝至最大節(jié)段時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)門架受力最大，且施工期間梁體及節(jié)段均能滿足“節(jié)段接縫位置不出現(xiàn)拉應(yīng)力，其他部分拉應(yīng)力不超過1MPa”的要求。故僅檢算鋼結(jié)構(gòu)門架在最大懸臂時(shí)的應(yīng)力水平及鋼管柱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。針對T構(gòu)，選取兩種情況進(jìn)行計(jì)算，即T構(gòu)平衡對稱懸拼（圖3所示）和不平衡懸拼（施工圖4所示）。不平衡懸拼是指大小里程側(cè)節(jié)段安裝不同步，相差一個(gè)節(jié)段。

通過計(jì)算分析，鋼結(jié)構(gòu)門式支架在施工期間強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性均能滿足要求。

4? 施工注意事項(xiàng)

鋼管柱架立后，貝雷梁未架設(shè)前應(yīng)在鋼管柱上設(shè)置攬風(fēng)繩，防止因橫向荷載引起鋼管柱失穩(wěn)。貝雷梁吊裝應(yīng)在夜晚，車流量較小時(shí)，申請短時(shí)間交通封閉。單片/單組貝雷梁吊裝后應(yīng)在分配梁上做好橫向固定，防止貝雷梁側(cè)翻。預(yù)壓應(yīng)做好方案，按照規(guī)范要求不小于貝雷梁承受最大重量的1.2倍。梁體合攏后落架應(yīng)對稱。拆除貝雷梁與梁體之間的連接應(yīng)對稱。

5? 結(jié)語

本文以澳門輕軌一期工程高架橋第八聯(lián)為背景，針對擬建小半徑曲線段橋梁的特點(diǎn)，考慮避免對既有橋梁和路基的影響，設(shè)計(jì)采用鋼結(jié)構(gòu)門式支架方案。利用橋梁有限元軟件Midas Civil對方案設(shè)計(jì)分析，驗(yàn)算了在兩種T構(gòu)工況下門架的應(yīng)力狀態(tài)，鋼管柱的穩(wěn)定性，鋼結(jié)構(gòu)門架撓度以及鋼結(jié)構(gòu)門架及箱梁最大懸臂的整體穩(wěn)定性，并對施工做了進(jìn)一步的建議，由分析可知，鋼結(jié)構(gòu)門式支架在施工期間強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性均能滿足要求，該方案可為同類工程提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]短線節(jié)段法拼裝橋梁在澳門軌道交通工程的應(yīng)用[J].山西建筑，2014，12.

[2]北京市規(guī)劃委員會.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[M].中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[3]張曉東.澳門輕軌工程C350標(biāo)段項(xiàng)目管理研究[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2013.