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210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210m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23.5m的简支箱梁，双层合用于墩高在3.510m的简支箱梁。二、工程概况东西干河特大桥位于甬台温铁路标段，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Lp31.1m箱梁支架浇筑。三）、设计相关计算：1、已知条件1）、C50砼：318.1m32）、钢材：80T3）、砼质量：24.5KN/m34）、一次浇筑成型2、采用数据1）、贝雷梁：321型 300150cm（1）桁片惯矩：I0单排单层（加强型）I0577434cm4 双排双层（加强型）I02298128cm42（2）桁片截面模量：（W）单排单层（加强型）W7699cm3 双排双层（加强型）W15321cm32（3）桁片弯曲应力：W245MPa（4）桁片允许弯矩：Mmax975kn.m（单层） Mmax1687kn.m（双层）（5）桁片允许剪力：Q245KN（6）弦杆纵向允许受压荷载：N663KN3、HRB235型钢（1）弯曲应力： W181MPa（2）轴向压应力：175MPa（3）剪应力： y106MPa4、弹性模量： E=2.1105MPa5、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）(318.124.5+800)/318.127KN/m32、模板自重：1.5KN/m23、旋工荷载：2.5KN/m24、倾卸砼冲击荷载：2KN/m25、振捣荷载：2KN/m26、计算荷载:（1） 异板（一边）q（0.2+0.25）/21.4+（0.25+0.6）/22.11.527+3.51.51.25 47.3KN/mq318.1/（32.62）-1.20827+10.00.61.25 131.4KN/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Mmax47.329.321/85076KN.m5076/（32）846KN.m1687KNW5076106/（153213103）=110mpa245mpa（3）挠度Fmax547.3293004/（3842.110522981283104）31.4mm29300/70041.9mm（4）剪力Q47.329.3/（23）231KN245KN2、腹板、顶底板（1） 计算图（2）强度Mmax131.42932/814101KN.m14101/（82）1175KN.m1687KN.mW14101106/（153216103）153mpa245mpa(3)挠度 fmax5131.4293004/（3842.110522981286104） 43.5mm29300/70041.9mm（4）剪力Q131.429.3/（26）321KN245KN 须加强距支点 x2.9m Q2.9Q2.9131.429.3/（26）（1-22.9/29.3）257KN245KN距支点 x1.4m Q1.4Q1.4131.429.3/（26）（1-21.4/29.3） 290KN245KN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Mmax0.2861450.9037.323KN.mW37.323106/236.9103158mpa181mpa（3） 挠度Fmax1.764145900/(1002.11052369104)0.1mm450/7000.6mm2、立柱 1148mmF26.64cm2 i3.76cm H280cm2800/37.674 0.688 N=26641750.688/1000=321KN290KN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31.1、10005桥梁位置=5，R=6000，墩高为3.5106立柱点最大反力49t4.3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529mm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10050，500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