李梅珍LI Mei-zhen
(中鐵二十五局集團第四工程有限公司,柳州 545000)
目前在東部沿海地區(qū)鐵路橋梁施工中,由于市域鐵路多位于市區(qū)且線路半徑較小,因此多數(shù)簡支梁采用支架現(xiàn)澆法進行施工。由于東部沿海地區(qū)多為軟弱地質(zhì),因此支架基礎(chǔ)的承載力至關(guān)重要,若采用滿堂式支架,梁體下方地基處理面積較大,深度也較深,且處理后的地基基礎(chǔ)承載力無法完全控制,使得支架的沉降也無法控制在合理范圍內(nèi),從而對梁體的施工質(zhì)量和安全性造成較大影響。臺州市域鐵路項目部通過對現(xiàn)場的地質(zhì)和地形條件仔細調(diào)查后,決定對其簡支梁采用中支墩型鋼管貝雷梁支架形式進行施工,由于該類型支架鋼管立柱坐落在已完工的樁基和承臺上,使得支架受力明確可控,支架沉降變形較小,不僅大大提高了梁體施工的安全性和支架穩(wěn)定性,同時也提高了現(xiàn)澆簡支梁的施工質(zhì)量。通過現(xiàn)場實際使用,該類型支架在軟弱地區(qū)大跨度簡支梁施工中取得了很好的效果。
臺州市域鐵路項目商海北街特大橋位于臺州市路橋區(qū)和椒江區(qū),該橋為商海北街站至騰達路站區(qū)間高架橋,全長2976m,該橋共計96片簡支梁,包含25m、30m、35m、40m四種跨度,其中25m、30m、35m跨度簡支梁采用鋼管立柱+雙層貝雷架支架結(jié)構(gòu),40m簡支梁采用鋼管立柱+單層貝雷梁+中支墩支架結(jié)構(gòu)。
40m簡支梁其構(gòu)造為單室單箱梁體,梁端設(shè)厚度1.3m橫隔板,隔板設(shè)有孔洞,供檢查人員通過。橋面板寬10.6m,線間距4.0m時橋面寬度為10.6m。梁長為39.9m,計算跨度為38.6m,端部兩個支座距離為340cm,梁中位置梁高為245cm,梁端位置梁高為265cm。梁體除端頭后澆段外,均為C50混凝土,單片簡支梁混凝土方量464m3,鋼筋用量176.4t,鋼絞線21.33t,整孔梁重約1427t。
箱梁采用支架現(xiàn)澆。梁體支架為鋼管立柱+中支墩+貝雷梁的形式,如圖1所示。鋼管立柱均采用Φ630*10mm鋼管,其中支架兩端立柱設(shè)立在主體結(jié)構(gòu)承臺上,承臺上的預(yù)埋螺栓與鋼管立柱相連,每個承臺上均設(shè)置4根鋼管立柱,單排布置。鋼管立柱與橋墩采用抱箍進行連接,抱箍采用型鋼制作,鋼管立柱橫向之間需采用2[14b聯(lián)結(jié)系相連,確保立柱橫向穩(wěn)定性??缰辛⒅С性讦?.0m鉆孔樁基礎(chǔ)上,共設(shè)2列,每列2根,正方形布置,各立柱之間也采用2[14b聯(lián)結(jié)系相連。
圖1連續(xù)剛構(gòu)支架結(jié)構(gòu)示意圖
每根鋼管立柱頂部均設(shè)置卸落砂箱,砂箱承載力≥2000kN。立柱頂部設(shè)置橫向分配梁,分配梁采用雙拼56a工字鋼制作而成。根據(jù)橋墩寬度的不同,貝雷梁跨度布置為(16.41+3+16.41)m,橫向布置15榀。貝雷梁頂間隔0.5m鋪設(shè)工10分配梁,其上布置100mm×100mm方木及δ18mm竹膠板作為底模。其中箱梁底板下方木間距為0.3m,箱梁腹板下方木間距為0.25m。
圖3貝雷梁弦桿軸力分布圖(單位:kN)
圖4底分配梁組合應(yīng)力圖(單位:MPa)
對整個支架建立Midas civil模型進行受力分析,其中貝雷梁以梁單元進行建模計算,貝雷梁之間連接插銷設(shè)置為鉸接,鋼管立柱邊界條件按照嵌固進行計算。計算模型如圖2。
圖2 40m簡支梁現(xiàn)澆支架計算模型
通過建立的模型可得出,在梁體澆筑混凝土最不利時,貝雷梁下部弦桿最大軸應(yīng)力為347kN<560kN,如圖3所示,滿足要求。
通過模型計算,在梁體澆筑混凝土最不利工況下貝雷梁底分配梁(2工56a,頂貼δ10鋼板)最大組合應(yīng)力153MPa<170MPa,滿足要求。(圖4)
通過圖5可看出,在梁體澆筑混凝土最不利工況下鋼管立柱最大組合應(yīng)力100MPa<170MPa,滿足要求。
3.5.1 樁基反力計算
根據(jù)模型計算結(jié)果,混凝土澆筑工況下跨中鉆孔樁最大單樁反力為1647kN,反力分布如圖6所示。
3.5.2 鋼管樁入土深度估算
以地質(zhì)條件最不利的商海北街特大橋23#~24#跨為例進行計算??缰辛⒅@孔樁入土約35m,相應(yīng)土層參數(shù)如表1所示。表中摩阻及端承力值為根據(jù)土性狀態(tài)、既有經(jīng)驗、相關(guān)規(guī)范估計值。
圖6跨中立柱反力圖(單位:kN)
圖5鋼管立柱組合應(yīng)力圖(單位:MPa)
表1地質(zhì)特征表
鉆孔樁容許承載力:
滿足要求。
鉆孔灌注樁施工時要嚴(yán)格按照樁基施工工序及要求進行,確保成樁質(zhì)量和樁基承載力滿足要求,樁基施工14d后開始破除樁頭,采用低應(yīng)變進行樁基完整性檢測。檢測合格后綁扎樁頂鋼筋,安裝地腳螺栓,經(jīng)復(fù)核無誤后澆筑樁頂混凝土。
鋼管立柱之間的連接不得采用焊接,需在兩根立柱之間通過法蘭螺栓連接,法蘭盤與鋼管之間需設(shè)置加筋板進行補強,法蘭盤采用800mm×800mm,20mm厚鋼板整體加工,上面共設(shè)置8個?30mm螺栓孔,分節(jié)要在現(xiàn)場加工,吊車安裝,每節(jié)分段長度需考慮墩高及汽車吊的允許起吊能力進行確定,分節(jié)盡量要少。每組鋼管立柱之間必須按設(shè)計要求安裝橫向連接系,連接系與鋼管之間焊接點需加板補強焊接,焊腳尺寸≮6mm。每節(jié)鋼管頂部安放砂筒,高宜控制在40cm左右,以便拆模。
貝雷梁必須在地面平臺上拼裝,并在上下兩層之間逐個安裝抗剪銷栓,經(jīng)驗收合格后方可吊裝,吊裝到位后再用貝雷架支撐架將部分貝雷梁連接成整體,各排貝雷桁架采用支撐架連接成整體,除貝雷梁端頭部位交錯連接外,其他部位每隔3m貝雷梁間均用相應(yīng)支撐架連接,然后再吊裝。
由技術(shù)人員和測量人員在底分配梁上做好貝雷梁位置標(biāo)記并及時交底現(xiàn)場作業(yè)人員,標(biāo)記需醒目且不易被破壞,貝雷片位置必須在位置標(biāo)記處,貝雷梁就位后需安排人員進行檢查確認(rèn)。
①對進場的支架材料需嚴(yán)格檢查,杜絕不合格材料的進場和使用。
②支架施工過程中必須安排專人進行實時監(jiān)控,尤其是貝雷梁及鋼管立柱的吊裝必須確保周邊安全,任何人員均不得在吊裝范圍內(nèi)。
③貝雷梁安裝聯(lián)結(jié)支撐架需及時安裝,支撐架與貝雷片的聯(lián)結(jié)螺栓必須全部上全擰緊,支撐架需間隔布置。
④施工人員上崗前必須組織統(tǒng)一培訓(xùn),培訓(xùn)合格后方可進場,技術(shù)人員和安全人員需出具書面的作業(yè)指導(dǎo)書和安全交底,簽字后留檔保存。
通過采用中支墩型鋼管貝雷梁支架形式進行施工,使得梁體的施工質(zhì)量和安全性均得到較大提高。由于該類型支架鋼管立柱坐落在已完工的樁基或承臺上,使得支架受力明確可控,支架沉降變形較小,大大提高了支架穩(wěn)定性。同時通過在支架中部設(shè)置中支墩,使得梁體中部的撓度得到有效控制,梁體的外觀質(zhì)量得到有效保障。此方法為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。