連續(xù)梁0號塊支架施工技術(shù)

楊勇

摘要：新建連鎮(zhèn)鐵路大港特大橋（28+48+32）m連續(xù)梁跨越新捆山河。連續(xù)梁主墩位于河道中，且連續(xù)梁主墩的承臺較小，支架結(jié)構(gòu)體系如何設(shè)置是本橋0號塊施工的一項重要內(nèi)容，更是0號塊施工的關(guān)鍵工序之一。本文主要介紹主墩承臺結(jié)構(gòu)較小時0號塊支架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計、結(jié)構(gòu)驗算以及施工注意事項，可為同類橋梁結(jié)構(gòu)提供有益的參考。

Abstract： The newly built Lianzheng Railway Dagang Bridge （28+48+32） m continuous beam spans theXinkunshan river. The main pier of the continuous beam is located in the river channel， and the bearing platform of the main pier of the continuous beam is small. How to set the structure of the support structure is an important part of the construction of 0# block of the bridge， and it is one of the key processes in the construction of 0# block. This paper mainly introduces the design， structure check and construction precautions of 0# block support structure when the main pier cap structure is small， which can provide useful reference for similar bridge structures.

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁;0號塊;錨固;鋼管支架

Key words： continuous beam;0# block;anchoring;steel pipe bracket

中圖分類號：U445 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）15-0099-03

0 ?引言

隨著高速鐵路的快速發(fā)展，橋梁在鐵路工程中的占比逐漸增高，同時，采用連續(xù)梁跨越既有河流、公路或者鐵路已經(jīng)成為一種常見方式。因此，連續(xù)梁0#塊的支架體系設(shè)計是非常重要的，也是非常關(guān)鍵的，其支架體系有多種設(shè)計方式。其中，鋼管柱結(jié)構(gòu)為最常見的設(shè)計方式，根據(jù)現(xiàn)場的具體施工條件，鋼管柱可以與其他結(jié)構(gòu)組合共同形成0號塊支架體系。在保證支架體系更安全、更經(jīng)濟的前提下，如何選用鋼管柱與其他結(jié)構(gòu)組合的支架體系在工程中顯得很有必要。

1 ?工程概況

新建連鎮(zhèn)鐵路大港特大橋于DK288+833.475處采用（28+48+32）m連續(xù)梁跨捆山河，該連續(xù)梁主墩位于捆山河河岸兩側(cè)，主墩一側(cè)為捆山河的景觀道路，另一側(cè)則是河道，施工環(huán)境比較復(fù)雜。

該連續(xù)梁全長為109.1m，計算跨度為（28.55+48+32.55）m，中支點處梁高3.8m，端支座處、跨中及邊跨直線段梁高2.6m，梁底下緣按圓曲線變化，圓曲線半徑為R=193.2m，箱梁底寬支座中心距均為4.4m。頂板寬12.2m，頂板厚0.34m，底板厚度0.3-0.7m，中支點處加厚至1.1m，底板寬6.229-5.886m，腹板厚0.45-0.7m，按折線變化。全橋共設(shè)置5道橫隔梁，分別位于中支點、端支點和跨中處，中支點處中橫梁厚度為2m，端支點處端橫梁厚度為1.1m。連續(xù)梁主墩為圓端型橋墩，墩柱高9.0m。承臺采用兩級承臺設(shè)計，其尺寸為：一級承臺為6.4m×14.2m，二級承臺為4.6m×9.0m，混凝土強度等級為C30。

2 ?方案確定

連續(xù)梁0號塊鋼管柱支架結(jié)構(gòu)體系一般可分為落地式支架和非落地式支架兩種。落地式支架主要包括碗口式（含盤扣式）支架（本連續(xù)梁主墩位于河道中，不適用于此種支架體系）、鋼管柱結(jié)構(gòu)支架、鋼管柱與牛腿組合形式支架，以及鋼管柱與型鋼反拉組合結(jié)構(gòu)等幾種支架形式。非落地式支架主要為墩身側(cè)面設(shè)置牛腿支架或其他結(jié)構(gòu)的托架結(jié)構(gòu)（本連續(xù)梁主墩為圓端形橋墩，在存在托盤結(jié)構(gòu)，不便于采用此種支架結(jié)構(gòu)體系）。

2.1 承臺頂面范圍內(nèi)設(shè)置鋼管柱支架

0#塊鋼管柱支架最簡單的結(jié)構(gòu)形式就是直接排布兩排鋼管柱并采用槽鋼剪刀撐相互連接而形成的支架體系。本支架體系的優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)受力明確便于受力分析與計算。如果承臺足夠鋼管柱的排布這種方式是最理想的支架結(jié)構(gòu)體系。但本連續(xù)梁主墩的一級承臺、二級承臺尺寸均不足，故需要在二級承臺上加設(shè)鋼筋混凝土方柱以滿足第一排鋼管柱。而一級承臺縱向方向被方形混凝土柱占用導(dǎo)致只剩余400mm，其寬度無法滿足直徑530mm的鋼管布設(shè)，所以在承臺頂面范圍內(nèi)設(shè)置鋼管柱支架的方案無法實施。

2.2 承臺頂面范圍內(nèi)設(shè)置鋼管柱+承臺外鋼管柱

當(dāng)承臺縱向尺寸較小時在盡量滿足第一排鋼管柱布置，但無法滿足第二排鋼管柱的布置時，第二排鋼管柱支架可采用將鋼管柱打入的土層內(nèi)的方式來滿足支架的結(jié)構(gòu)形式。

第一排鋼管柱因二級承臺尺寸不足，沿線路方向距墩身頂帽50cm處在一級承臺上設(shè)置與二級承臺頂面等高的方形混凝土立柱，柱內(nèi)設(shè)置700×700×10mm的預(yù)埋鋼板，并將鋼管立柱下緣與預(yù)埋鋼板相焊接。第二排鋼管柱在距離第一排鋼管柱縱向距離為2.2m，在該處采用打入樁的方式插打第二排鋼管立柱，其計算入土深度為7.0m。鋼管柱之間用12#[槽鋼進行連接保證其穩(wěn)定性詳見圖1。此方案優(yōu)點在于受力結(jié)構(gòu)簡單明了，其缺點在于首先容易產(chǎn)生剛?cè)岵痪氖芰顟B(tài)。首先，為了盡量克服其剛?cè)岵痪氖芰顟B(tài)，需要很好地控制其貫入度，且插打完成后，需要單獨對該排鋼管立柱進行預(yù)壓;其次，0#塊支架拆除時，因受橋梁凈空高度限制且河道影響拆除及其困難。從經(jīng)濟方面考慮，施工費用大，且產(chǎn)生大量的鋼管樁浪費;再次鋼管樁一旦無法拔出對景觀河道的美觀有很大影響。

2.3 二級承臺頂面上設(shè)置鋼管柱+一級承臺牛腿

當(dāng)直接全部使用鋼管柱的支架結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)場無法實施時，組合結(jié)構(gòu)支架體系就是我們重點考慮的方式。牛腿的組合形式就是一級承臺大小里程側(cè)面設(shè)置鋼牛腿，然后把鋼管柱放在牛腿平臺上。

第一排鋼管柱按2.2方案布置，在一級承臺大小里程側(cè)面各預(yù)埋8塊700×700×3mm鋼板，將2m長2I40b工字鋼水平焊接至上部預(yù)埋鋼板上，然后用2I25a工字鋼以45度角分別焊接在下部預(yù)埋鋼板和2I40b工字鋼上形成牛腿結(jié)構(gòu)，然后在牛腿上鋼管柱對應(yīng)位置焊接700×700×10mm鋼板然后將第二排鋼管柱滿焊至鋼板上具體見圖2。此方案優(yōu)點在于受力明確，不存在剛?cè)岵痪氖芰η闆r，施工較為簡單方便且成本較低。缺點在于基坑無法回填存在安全隱患，拉森鋼板樁租用期限很長而且后期要破壞性拔除經(jīng)濟損失很大，如果基坑回填就造成所有的工字鋼無法拿出造成較大的經(jīng)濟損失。

2.4 二級承臺上設(shè)置鋼管柱+一級承臺懸臂反拉

“二級承臺上設(shè)置鋼管柱+一級承臺懸臂反拉”就是在二級平臺上（或擴大后）直接設(shè)置鋼管柱，在一級承臺上鋪設(shè)型鋼，在型鋼后端采用精軋螺紋鋼反拉的錨固形式形成第二排鋼管柱的布設(shè)平臺。

此方案的第一排鋼管柱與前三個方案相同。一級承臺施工時將3.3m長2I40b工字鋼用一根？覫32mm精軋螺紋鋼錨固在一級承臺里0.7m，外露0.6m。然后用2[10#槽鋼反壓經(jīng)張拉后用螺帽擰緊。同時在一級承臺上預(yù)埋鋼板以防止局部抗壓破壞。然后將700×700×10mm鋼板焊接在雙拼工字鋼上，最后將第二排鋼管柱滿焊至鋼板上具體見圖3。此方案的優(yōu)點在于受力結(jié)構(gòu)簡單明了，不存在剛?cè)崾芰η闆r，施工最為簡便，承臺抗壓回填至一級承臺頂安全隱患大大減小，施工完成后將懸臂部分直接切除，經(jīng)濟損失小。其缺點在于懸臂結(jié)構(gòu)存在撓度，需嚴(yán)格加以控制，還有就是錨固在二級承臺內(nèi)的工字鋼無法拿出有一定的經(jīng)濟損失。

2.5 綜合比較

2.1方案對于本連續(xù)梁因承臺尺寸不足無法實施。2.2方案因打入的鋼管樁因連續(xù)梁凈高限制無法拔出留在景觀河中影響美觀，地方水利部門不允許，因此此方案也無法實施。從工期上比較，2.3和2.4方案更為施工簡單更能滿足工期要求。

2.3和2.4兩種方案所使用的材料大致相同，現(xiàn)對這兩種方案進行經(jīng)濟分析比較，具體如表1。

由表1可以得出：2.4方案二級承臺上設(shè)置鋼管柱+一級承臺懸臂反拉為最經(jīng)濟的支架結(jié)構(gòu)形式。

2.6 結(jié)論

在連續(xù)梁主墩承臺尺寸不充足時，“二級承臺鋼管柱+一級承臺懸臂反拉”這種結(jié)構(gòu)體系不僅施工工藝簡單、工期短、安全質(zhì)量可控，還節(jié)約施工成本，為首選方案。

3 ?懸臂反拉計算

本連續(xù)梁0號塊支架結(jié)構(gòu)第一排鋼管柱落在承臺上整體計算已經(jīng)完成，我們重點計算2I40b工字鋼錨固端？覫32mm精軋螺紋鋼的埋設(shè)深度和懸臂端的2I40b工字鋼的撓度變形量，確定這種結(jié)構(gòu)是否滿足施工要求。

3.1 32mm精軋螺紋鋼錨固深度計算

根據(jù)上部結(jié)構(gòu)計算在懸臂結(jié)構(gòu)上的第二排鋼管柱的翼板處最大壓力為185.1kN。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》承臺混凝土均采用C30，軸心抗拉強度值為fc=1.43N/mm2。按照《預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋》，PSB830型？覫32精軋螺紋鋼，其抗拉設(shè)計強度取fpk=770MPa。？覫32精軋螺紋鋼公稱截面面積為804.2mm2。

根據(jù)力臂原理計算錨固反力F：

F=185.1×1.3/1.4=171.9kN

拉應(yīng)力為：

f=171.9×103/804.2=213.75MPa

其基本錨固長度為：

Lab=0.14×32×213.75/1.43=670mm

考慮修正系數(shù)后的錨固長度計算（帶肋鋼筋取0.14）：

實際施工中，？覫32精軋螺紋鋼筋在一級承臺錨固長度為0.7m。

3.2 外伸臂梁撓度計算

依據(jù)外伸臂梁撓度公式：

fx=Pa2l（1+a/l）/3EI，得2I40b工字鋼撓度：fx=185.1×103×（1.3×103）2×2.7×103×（1+1.3×103/2.7×103）/3×2×2.1×106×22781×104=0.435mm，所以其撓度基本可以忽略不計。

4 ?支架施工注意事項

0#塊支架施工十分關(guān)鍵，其主要注意事項如下：

①在鋼管柱與2I40b工字鋼上的鋼板焊接時一定要滿焊，以及工字鋼上的鋼板與工字鋼的焊接也要滿焊以防在震動荷載下發(fā)生縱向的位移影響結(jié)構(gòu)的安全。

②為了保持支架的整體穩(wěn)定性鋼管柱之間必須用[12#槽鋼滿焊進行整體連接。

③2I40b工字鋼在承臺上錨固時要注意局部加強破壞的二級承臺的主體鋼筋，以免影響二級承臺的受力。

④鋼管柱安裝時要精確控制其垂直度。

⑤預(yù)埋在混凝土中的鋼板必須在混凝土側(cè)焊接U型鋼筋加以錨固。

5 ?總結(jié)

通過對新建連鎮(zhèn)鐵路大港特大橋跨捆山河（24+48+32）m連續(xù)梁0號塊支架設(shè)置的分析和研究認(rèn)為：

①當(dāng)連續(xù)梁主墩承臺尺寸偏小時，支架體系采用“二級承臺頂面設(shè)置鋼管柱+一級承臺懸臂反拉”的結(jié)構(gòu)形式既節(jié)省施工成本，又能縮短施工工期。

②根據(jù)主墩承臺較小特點，“二級承臺頂面設(shè)置鋼管柱+一級承臺懸臂反拉”的支架體系施工簡單，操作方便。

③小尺寸承臺連續(xù)梁0號塊支架采用的“二級承臺頂面設(shè)置鋼管柱+一級承臺懸臂反拉”的結(jié)構(gòu)體系在施工過程中同樣能夠能保證工程的施工安全和質(zhì)量。

本橋0#塊支架施工的實踐證明，連續(xù)梁0號塊所采用的“二級承臺頂面設(shè)置鋼管柱+一級承臺懸臂反拉”的支架結(jié)構(gòu)體系在主墩承臺較小的情況下有著較大的使用空間，相信該項施工方法也將會對類似工程的施工有一定的借鑒和推廣價值。

參考文獻：

[1]TB10002.3-2005，鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]周水興，等著.路橋施工計算手冊[M].

[3]GB50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].