客运专线简支箱梁支架现浇技术研究.doc

有碴轨道后张法预应力砼简支箱梁（双线）
支架现浇技术研究
李 明

(中铁四局集团建筑工程有限公司)

[摘要] 32.6m简支箱梁（双线）具有跨度大、梁体重的特点，采用一跨式支架进行现浇。
[关键词] 32.6m简支箱梁（双线）；支架现浇
一、前言
高速客运专线的特点：客运专用、高速。要达成该特点客运专线的隧道、桥梁工程比例明显增大，在铁路桥梁工程中又以32.6m简支箱梁（双线）为重要形式。由于32.6m简支箱梁（双线）体积大、质量大，运送、安装极不方便，采用预制场集中生产的条件很难在施工中实行，故目前32.6m简支箱梁（双线）大多采用现场原位现浇的办法施工，现浇又分移动模架造桥机和支架现浇两种方式制梁。移动模架造桥机对于高墩的简支箱梁具有独特的优势外，它的缺陷是一次性投入费用太高，转场费用太高，拼装时间太长，该套设备只能局限于制梁。而支架现浇的适合墩高在2～10米的简支箱梁（双线）施工，具有一次性成本投入少（相对移动模架造桥机）、转场灵和方便、拼装周期短的特点，同时支架的重要构件――贝雷梁可以在很多领域再运用。
支架现浇分为：一跨式、两跨式、三跨式、满堂支架几种，其中一跨式的特是贝雷梁投入数量大，但一跨式不受地质条件的影响，所有投入都可再运用；两跨式、三跨式、满堂支架贝雷梁投入量较少，但地基解决费用很高、同时每片梁所碰到的地质不完全同样，为生产安全，每片梁都有必要对支墩进行预压实验，地基解决的所有材料不能再运用，这种施工方案费用太高。
综合以上各种制梁的方案，对于墩高在2～10m的简支箱梁（双线）采用一跨式现浇较为合理。一跨式分为：单层、双层两种形式。单层合用于墩高在2～3.5m的简支箱梁，双层合用于墩高在3.5～10m的简支箱梁。
二、工程概况
东西干河特大桥位于甬台温铁路Ⅲ标段，地处淡溪镇境内，重要跨越龙川村、东干河、孝顺桥水厂一角、西干河、大片农田及村庄，宁波台、温州台分别与洞背山隧道、霞雪岭隧道相连。
该桥中心里程为DK213+676.835，桥全长2245.51m，该桥共68孔，其中24m简支箱梁5孔、32m简支箱梁60孔，连续梁3孔。32m、24m简支箱梁梁宽13.4m，梁高2.8m，简支箱梁采用移动模架造桥机及支架两种方案现浇。

三、支架现浇32.6m简支箱梁设计方案
一）、设计依据：
1）、依据设计图和有关规定进行计算。
2）、《铁路桥梁施工规范》（TB1203-2023）。
3）、客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准
二）、合用范围：本方案合用于Lp＝31.1m箱梁支架浇筑。
三）、设计相关计算：
1、已知条件
1）、C50砼：318.1m3
2）、钢材：80T
3）、砼质量：24.5KN/m3
4）、一次浇筑成型
2、采用数据
1）、贝雷梁：321型 300×150cm
（1）桁片惯矩：[I0]单排单层（加强型）I0＝577434cm4
双排双层（加强型）I0＝2298128cm4×2
（2）桁片截面模量：（W）单排单层（加强型）W＝7699cm3
双排双层（加强型）W＝15321cm3×2
（3）桁片弯曲应力：〔δW]＝245MPa
（4）桁片允许弯矩：〔Mmax〕＝975kn.m（单层）
〔Mmax〕＝1687kn.m（双层）
（5）桁片允许剪力：〔Q〕＝245KN
（6）弦杆纵向允许受压荷载：〔N〕＝663KN
3、HRB235型钢
（1）弯曲应力： 〔δW]＝181MPa
（2）轴向压应力：〔δ〕＝175MPa
（3）剪应力： 〔y〕＝106MPa
4、弹性模量： 〔E〕=2.1×105MPa
5、挠度： 〔f〕=1/700
四）、贝雷梁布置
根据几种方案对比,我公司东西干河特大桥32.6m简支箱梁支架现浇采用18排双层加强型,端部进行加强(支架布置见图1、2)，较为经济合理，其具体验算如下：

图1 简支箱梁支架横断面布置图
图2 贝雷梁立面及端部大样图
五）、 计算荷载
1、砼质量：（涉及钢材）
(318.1×24.5+800)/318.1＝27KN/m3
2、模板自重：1.5KN/m2
3、旋工荷载：2.5KN/m2
4、倾卸砼冲击荷载：2KN/m2
5、振捣荷载：2KN/m2
6、计算荷载:
（1） 异板（一边）
q＝{[（0.2+0.25）/2×1.4+（0.25+0.6）/2×2.1×1.5]×27+3.5×1.5}×1.25
＝47.3KN/m
q＝{[318.1/（32.6×2）-1.208]×27+10.0×0.6}×1.25
＝131.4KN/m
六）、贝雷梁计算（一跨、18排双层加强型）
1、异板
（1） 计算图

（2）强度
Mmax＝47.3×29.32×1/8＝5076KN.m
5076/（3×2）＝846KN.m〈[1687KN]
δW＝5076×106/（15321×3×103）=110mpa〈〔245mpa〕
（3）挠度
Fmax＝5×47.3×293004/（384×2.1×105×2298128×3×104）
＝31.4mm〈〔29300/700＝41.9mm〕
（4）剪力
Q＝47.3×29.3/（2×3）＝231KN〈〔245KN〕
2、腹板、顶底板
（1） 计算图

（2）强度
Mmax＝131.4×2932/8＝14101KN.m
14101/（8×2）＝1175KN.m〉〔1687KN.m〕
δW＝14101×106/（15321×6×103）＝153mpa〈[245mpa]
(3)挠度
fmax＝5×131.4×293004/（384×2.1×105×2298128×6×104）
＝43.5mm〈〔29300/700＝41.9mm〕
（4）剪力
Q＝131.4×29.3/（2×6）＝321KN〉〔245KN〕
须加强
距支点 x＝2.9m Q2.9
Q2.9＝131.4×29.3/（2×6）×（1-2×2.9/29.3）
＝257KN≈〔245KN〕
距支点 x＝1.4m Q1.4
Q1.4＝131.4×29.3/（2×6）×（1-2×1.4/29.3）
＝290KN＞〔245KN〕
由于端部剪力满足不了规定，所以端部进行加强。
七）、端部加固方案
1、简支梁端部加固方案 I20a
（1） 计算图
（2） 强度
Mmax＝0.286×145×0.90＝37.323KN.m
δW＝37.323×106/236.9×103＝158mpa〈〔181mpa〕
（3） 挠度
Fmax＝1.764×145×900/(100×2.1×105×2369×104)
＝0.1mm＜〔450/700＝0.6mm〕
2、立柱 φ114×8mm
F＝26.64cm2 i＝3.76cm H＝280cm
λ＝2800/37.6＝74 φ＝0.688
N=2664×175×0.688/1000=321KN〉[290KN]
端部经加强后一跨式、18排双层加强支架能满足规定，故此方案可以实行，其加强形式如附图五所示。

四、支架施工
4.1支架重要结构
由贝雷梁框架、托盘、I36工字钢、砂桶、立柱、加强弦杆、等六部分组成（如附图一所示）。
支架整体结构如下图所示：
4.2　重要技术参数
序号
项目
技术规格
1
型式
单双层贝雷梁框架
2
施工工法
逐跨整孔原位现浇箱梁
3
支撑方式
灌注砼时，立柱支于承台处，
4
合用梁跨及梁重
31.1ｍ、≤1000ｔ
5
桥梁位置
ｉ=5％，R=6000ｍ，墩高为3.5~10ｍ
6
立柱点最大反力
49t
4.3结构特点
1.采用一跨式结构,中间不须设支墩.
2.立柱直接支承于承台上，为减少对承台的附加偏载力，立柱和承台下钻孔桩成轴心受压状态,如附图二所示。东西干河特大桥支架由18片平行的贝雷梁片拼装而成,每片贝雷梁由9节3*1.5m +1节2.5*1.5m的贝雷架构成,上铺加强弦杆用以抵抗梁体自重产生的挠度,底模下用I12工字钢作为横向支撑,下部结构为每端8根Φ529mm螺纹钢管立柱,卸载装置采用0.665m高砂桶。
4.4支架拼装
拼装施工环节
环节一：在承台上找平,安装立柱,
环节二：安装砂桶及顶心
环节三：安装双排I36工字钢
环节四：安装贝雷梁片
环节五：安装贝雷梁底加强弦杆
环节六：安装横向及纵向支撑。
环节七：安装贝雷梁上部加强弦杆
环节八：安装底模下I12工字钢
4.5 支架预压及预拱度设立
32.6m箱梁梁跨31.1m，梁中部高2.8m，端部高3.0m，顶板宽13.4m，底板宽5.92m，跨中腹板厚0.48m，梁体为C50耐久（防腐）混凝土共318.1m3,一孔梁总重795.3吨。
支架拼装后，在第一孔箱梁施工前要对支架进行预压。预压的目的是为保证箱梁现浇施工安全，消除支架拼装的非弹性变形，检查支架的承载能力，拟定支架在设计荷载下的挠度值。通过模拟支架在箱梁施工时的加载过程来分析、验证支架贝雷梁系统、支承系统、模板系统的弹性变形。通过其变化规律来指导支架现浇简支箱梁（双线）的施工，拟定模板系统的预拱度值。同时检查各部位联结的强度和支架系统的稳定性。
加载：拟采用钢筋及石粉作为压重物进行支架预压。采用1.1倍均载预压，模拟箱梁重量及施工过程，进行压重分派，预压重量共计867t（27.9t/m）。按0％-50％-90％-110％三级加载方式进行加载，每级荷载加完后均需对支架的位移情况进行测量，加载后24小时对支架的位移情况每6小时观测一次。
卸载：加载24小时后进行卸载，卸载按100％－50％，50％－0分级卸载，每卸一级对支架的位移情况进行观测。
预拱度设立：预拱度考虑梁体混凝土自重引起的挠度，张拉预应力产生的上拱度，静荷载挠度，拟定跨中预拱度，纵向按二次抛物线设立，具体方法采用不同厚度硬质木楔置于I12上部，间距0.5m，宽度同I12工字钢。
五、工程实例
东西干河特大桥16#～17#简支箱梁，该片梁为32.6米简支箱梁（双线）梁跨31.1m，梁中部高2.8m，端部高3.0m，顶板宽13.4m，跨中腹板厚0.48m，梁体为C50耐久（防腐）混凝土共318.1m3,一孔梁总重795.3吨。该片梁采用一跨式、18片双层加强型支架原位现浇。

采用本方案该片梁已经施工完毕，经检测各项性能均能满足设计及验标规定。
六、结论
根据东西干河特大桥16#～17#简支箱梁施工的结果，可以鉴定一跨式、18片双层加强型支架原位现浇的方案能满足32.6m简支箱梁（双线）施工的规定。
参考文献

1 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准
2 客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准
3 基础大体积混凝土裂缝控制实践．全国中心核心期刊
4 大体积混凝土温度监测和结果分析．中国建筑工业出版社
5 工程结构裂缝控制．中国建筑工业出版社
6 现行建筑施工规范大全．中国建筑工业出版社
7 高性能混凝土．中国铁道出版社
8 混凝土材料学概论．中国标准出版社．