节段预制拼装梁架设落梁及架桥机过孔的细节处理

廖文键

摘要：本文通过两处地铁高架桥节段预制拼装施工的分析与实际运用，提出了分别针对梁体架设落梁和架桥机过孔两个施工阶段工况的临时加强措施，其操作简便，可循环倒用，经济环保，为类似工程在设计及施工阶段处理提供了参考。

关键词：节段预制拼装；落梁；架桥机

前言

地铁作为城市交通的大动脉发挥着重要的交通疏散作用，地铁高架桥以其经济、美观、施工速度快的优势在地铁建设中占有越来越大的比例。在高架桥的设计中，节段预制架设的施工工法因其安全、经济、对环境影响小等优点得到广泛运用。

但在设计中，常因结构需承受预制梁架设过程中的施工荷载，需将结构局部加强；或因设计中对施工荷载考虑不足，而在施工阶段中产生结构承载力不足，甚至发生结构损坏。高架桥节段预制拼装施工过程中较为重要的两个阶段便是：梁体拼装完成后的落梁过程；架桥机从已架设桥梁上通过的阶段。

为保证以上两个施工过程中结构的安全，一般采用在设计中增大结构尺寸及增强结构配筋来实现；但也可借助临时措施在施工过程中将结构临时加强，从而提高结构整体强度。下面就广州、东莞两处地铁高架桥设计及施工简要介绍节段预制拼装梁在施工工程中的后处理措施。

1.广州地铁6号线高架桥对梁体落梁阶段结构的后处理措施

广州地铁6号线高架桥为3×40m双薄壁墩预应力连续刚构桥，采用先简支后连续的结构，结构轻盈美观。中跨和边跨需预制拼装的简支段长度分别为36.2m、38.05m，跨中及简支段端部结构尺寸如图1.1：

单孔最大吊装重量约593.2t，端节段长度2.5m，设4个吊孔。在吊装节段梁张拉简支钢束后，放松并解除中间吊杆，箱梁处于简支吊梁状态时，每根吊杆平均受力741.5kN。经过对端吊块进行受力分析，在顶板与腹板梗腋处将会产生较大裂缝。虽然裂缝宽度满足规范要求且在节段梁下放后可闭合，但在施工过程中可能出现吊杆受力不均，裂缝发展长度也难以预计等不安全因素，为了进一步保证吊装施工安全，对梁端吊块进行临时加强处理。

临时加固措施采取顶底板设置拉杆的形式，如图1.2：

拉杆采用预应力混凝土用螺纹钢筋PSB830，每端设6根拉杆，张拉控制应力采用0.13fpk、0.18fpk。在端节段梁拉杆张拉锚固后，解除中间吊杆，端节段梁在吊杆及拉杆作用下的内力图分别见图1.3：

由此可知，设置拉杆后，可使顶板负弯矩由251kN.m减小为6kN.m的正弯矩，顶板梗腋处正弯矩值由403kN.m减小为204kN.m。该措施在后续施工过程中应用效果良好。

2.东莞地铁高架桥架桥机通过时的临时加强措施

东莞城市快速轨道交通R2线工程高架区间节段预制拼装梁的设计，预制简支梁采用30m跨简支箱梁为基本梁跨。简支梁顶板厚端部为0.40m，跨中0.25m；底板厚端部为0.45m，跨中为0.25m；腹板厚端部为0.45m，跨中为0.30m。因桥梁设计过程中架桥机型号不能确定，在梁体预制过程中，架桥机同时制造。

根据制造出的架桥机进行荷载检算，在架桥机从已架设梁体桥面通过时，其在桥面上一端的最大支腿力为96.5t，共4个支腿。支腿纵向间距1.5m，横向间距3.6m，其承压面距梁端最大距离2.65m。此时梁体端部腹板外侧出现较大拉应力，内侧受压，如图2.1；底板支座附近上缘出现较大拉应力，下缘受压，如图2.2

腹板外侧混凝土最大拉应力为5.86MPa。

底板上缘混凝土最大拉应力为4.74MPa。

经进一步内力分析，腹板沿桥长每延米长度内力为，轴力N=1464.1kN，弯矩M=378.6kN.m。腹板为偏压构件，经检算，混凝土压应力为18.57MPa，钢筋拉应力为185MPa，裂缝宽度为0.23mm，混凝土及钢筋应力均较大，裂缝宽度已接近限制。

底板沿桥长每延米长度弯矩为282kN.m，经检算，钢筋拉应力为250.4MPa，裂缝宽度为0.287mm，均超过规范容许限制。

因架桥机已制造为成品，故为了保证架梁时的安全，需要对梁体结构进行加强。由于部分梁段已预制完成，为方便施工，经多方案受力分析比较，选择对梁端部设置支撑体系的临时加强措施。对结构进一步受力分析得知，在距梁端0.3～0.8范围内，分别在梁端箱体内设置受压的支撑后，梁体受力得到较大改善，如图2.3、2.4：

腹板外侧混凝土最大拉应力为3.89MPa。

底板上缘混凝土最大拉应力为6.96MPa，但集中在支撑点附近约0.1×0.1m的范围，考虑支撑结构下部有一定面积，这种集中应力的情况在实际中是会削弱的。

分别提取腹板和底板的内力进行检算，腹板沿桥长每延米长度内力为，轴力N=1002.7kN，弯矩M=223.2kN.m。腹板为偏压构件，经检算，混凝土压应力为8.83MPa，钢筋拉应力为68MPa，钢筋压应力为69MPa，裂缝宽度为0.09mm。

底板沿桥长每延米长度弯矩为258kN.m，经检算，钢筋拉应力为198MPa，裂缝宽度为0.22mm，裂缝宽度限值0.26mm。

通过对施加支撑体系前后结构的受力对比，支撑体系可有效改善结构受力，且不会对顶板造成不利影响。结合支撑结构的内力情况，选用直径不小于180mm、壁厚不小于5mm的Q235钢管，梁端设置不小于0.2×0.2m的钢垫板，制作为临时支撑结构。临时支撑结构使用后，在施工過程中梁体受力状态良好，架桥机顺利通过。

3、结论

在节段梁拼装落梁阶段和架桥机过梁阶段，均为节段预制拼装工法中施工临时荷载较大的阶段，若在设计阶段仅对结构本身加强，不仅难以准确的掌握架桥机等不确定荷载，并且造成结构构造上的浪费。

通过以上两处工程的实际分析与运用，分别提出了针对两种施工工况的临时加强措施：落梁时采用拉杆；架桥机过孔时采用撑杆。其操作简便，可循环倒用，经济环保，为类似工程在设计及施工阶段提供了参考。

参考文献：

[1]地铁设计规范 GB50157；

[2]铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范 TB10002.3-2005

[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004