东山村二号特大桥三线连续梁施工方案优化

尹 禄 修

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

东山村二号特大桥三线连续梁施工方案优化

尹 禄 修

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

以南广铁路客运专线东山村二号特大桥三线连续梁施工为例，通过对三线连续梁施工方案的对比分析，选用贝雷梁支架法施工，并采用合理的计算理论模型进行理论分析及结构安全计算，为以后同类桥梁设计和施工积累了经验。

连续梁，施工方案，铁路，桥梁，支架

铁路客运专线箱梁施工方法较多，有梁厂预制运架法、移动模架桥位现浇法、支架体系法等，根据现场实际条件，选择合理的施工方案对成本、工期、施工质量及施工安全有较大影响。通过对桥梁施工方案进行优化总结，为今后类似条件下施工提供借鉴。

1 概述

南广铁路客运专线东山村二号特大桥位于广东省云浮市境内，桥梁里程为IDK348+171～IDK348+835.18，全长663.8 m，设计梁跨布置形式为6×32 m三线连续箱梁+1-32 m三线简支箱梁+6×32 m三线变宽连续箱梁+1-32 m双线简支箱梁+6×32 m双线连续箱梁，墩高均在20 m～22 m。

桥址区域为大片农田，常年积水，工程地质岩性为：①淤泥质粉质黏土，灰褐色，流塑状，局部软塑状，层厚2.00 m～7.30 m；②粉质黏土，褐黄色、灰褐色，软塑状，层厚2.20 m～5.70 m；③以下分别为硬塑状粉质黏土、粗砂、全风化～弱风化二长花岗斑岩。

2 施工方案选择

因该桥结构的特殊性，以三线连续梁为代表性进行对比分析，连续梁结构为6×32 m三线双室箱梁，中间设有桥墩，全长196 m分三节连续浇灌(第1节71.35 m、第2节65.4 m、第3节59.25 m)，因此排除了移动模架法、挂篮法、梁场预制运架施工，采用支架现浇施工。支架法有满堂支架法和贝雷梁支架法，现就两种支架体系的技术方案可靠性、经济性、施工工期等方面进行对比。

2.1 技术方案可靠性对比

1)满堂支架法。

本支架采用碗扣式满堂脚手架，其结构形式如下：纵向间距为0.9 m、两侧翼缘板底下的支架横向间距为5×90、腹板下方横向间距为5×60，整个支架搭设横断面为：5×90+5×60+5×90+5×60+5×90=1 950 cm；纵向剪刀撑水平间距控制在5.4 m范围内，剪刀撑搭设角度控制在45°～60°范围内交叉对称布置；横向剪刀撑纵向间距在底板以下为4.5 m，在翼缘板下方加密为1.8 m；纵向剪刀撑在横向为7道，具体位置：横向最外面两边各1道，腹板下方5×60两边各2道。

脚手管安装好后，在可调顶托上铺设Ⅰ16工字钢，箱梁底板下方的Ⅰ16工字钢横向布置，长20 m，间距为0.9 m；Ⅰ16工字钢铺设好后，在箱梁底板下宽11.9 m的Ⅰ16工字钢上铺设10 cm×10 cm的方木，方木铺设间距按25 cm布置。

2)贝雷梁支架法。

在桥墩承台或条形基础上架立7根φ609×16钢管立柱，墩身前后钢管立柱用[20槽钢以剪刀叉形式焊接支撑在墩柱上。在桥跨间增设支撑(钻孔桩+条形基础+钢管立柱)，中间墩钢管立柱与相邻墩立柱用支撑连接，增加整体稳定性。柱顶砂箱横向放置2根45a支撑横梁，横梁上沿桥纵向铺设19组单层双组贝雷梁，于贝雷梁上横向铺设Ⅰ16工字钢分配梁，在分配梁顶铺设10 cm×10 cm方木，间距25 cm。然后铺设底模，再安装侧模(如图1所示)。

通过上述2种方案描述，结合桥位地质情况、桥梁墩高等实际条件，采用贝雷梁支架法可减小基础沉降，因满堂支架基础软基处理要求高、工程量大，且桥梁墩身较高，风险较大。

2.2 技术方案经济性对比

1)基础处理。满堂支架基础需铲除淤泥、换填碎石土，分层压实，开挖长206 m、宽25 m、深4.5 m，2.4万m3，费用约110万元。贝雷支架钻孔桩及条形基础，费用约130万元。

2)支架租赁费用。经测算，满堂支架体系杆件、顶丝、扣件、插管等租赁费110万元；贝雷梁支架体系钢管立柱、贝雷梁租赁费140万元，其他辅助材料为自有(上个工地已摊销完)。

3)安拆费用。满堂支架搭设及拆除为单根杆件，贝雷梁支架搭设及拆除为整片梁吊装，进度比前者快，费用比前者也低，人工费、机械费可省近20万元。

2.3 施工工期对比

该桥施工地点在广东省，每年3月～8月降水量较大，满堂支架法基础处理正赶上雨季，施工周期长，如采用片石换填则增加成本投入，另外，满堂支架杆件较多，搭设及拆除花费时间较长；而贝雷梁支架法支撑钻孔灌注桩基础不受天气影响，多台设备可同时施工，施工周期短，单根钢管立柱和单片贝雷梁可提前在地面拼装整体吊装，缩短搭设时间。拆除时，卸落砂箱，底模与梁底脱离，贝雷梁整体吊装用平板车转运至下一联连续梁架设，减少了中间拆除环节，工期比满堂支架提前1个月，节省管理费、机械费、支架租赁费60万元。

综合上述两种方案比较，该桥三线连续梁采用贝雷梁支架法更合理。

3 贝雷梁支架体系稳定性验算

利用通用有限元分析软件SAP2000建立该跨支架体系整体空间计算模型，模型包括钢管柱、柱间支撑、柱顶横梁、贝雷梁、分配梁、方木、底模。利用Frame单元模拟钢管柱、柱间支撑、柱顶横梁、贝雷梁、分配梁、方木；利用Shell单元模拟底模。该模型共计12 064个节点，22 816个Frame单元，4 118个Shell单元。

3.1 计算荷载

根据设计计算三线第1节(71.35 m)梁体自重为1 462 t，三线标准段梁体一跨模板和施工荷载90 t，总荷载取1 560 t，按1.2倍计总荷载取1 872 t。

3.2 支架体系整体稳定性

支架结构整体稳定性通过屈曲分析计算其屈曲模态，其失稳时临界荷载系数为1.97>1，支架结构整体稳定满足要求。上述计算是在能对墩旁钢管柱纵桥向限位充分发挥作用的前提下进行的，因钢管和支托的强度及刚度足够大，并与桥墩间能够夹紧，使桥墩两侧的钢管柱形成整体作用。

3.3 钢管柱验算

3.4 柱顶横梁变形和应力

本跨桥柱顶横梁为2根工字钢45a焊接在一起，钢管柱顶横梁45a双工字钢最大变形为0.93 mm。由于0.93/2 500=1/2 688<1/400，满足刚度要求。其最大应力比为0.469。要求在柱顶横梁上布置贝雷梁时，最外侧的贝雷梁应尽量放置在柱顶附近，这是因为最外侧的军用梁向外偏离最外侧的钢管柱较远，会使柱顶横梁悬臂部分产生较大弯矩，并使其产生较大挠度，受力不合理。

3.5 贝雷梁竖向变形和杆件内力

1)变形验算。贝雷梁在施工荷载作用下的最大的变形为9.6 mm，挠跨比9.6/29 000≈1/3 020，满足允许值1/400要求。

2)杆件内力验算。计算得到贝雷梁上、下弦杆截面为16 Mn钢双槽钢10，其最大轴力为118 kN，小于其极限承载力560 kN，满足要求。竖向、斜向腹杆截面为16 Mn钢工字钢8，其最大轴力为91.85 kN，小于其极限承载力210 kN或171.5 kN(竖向腹杆极限承载力210 kN，斜向腹杆极限承载力171.5 kN)，满足要求。

3.6 横向分配梁

计算横向分配梁节点最大竖向相对位移为0.06 mm，说明分配梁变形很小，其刚度能满足要求。分配梁的应力比为0.08,满足要求。

3.7 混凝土局部承压

3.8 结论与要求

根据本拟定施工方案、荷载信息等，通过计算分析，结果表明三线贝雷梁支架体系的钢管支架整体稳定性，钢管柱、柱顶横梁、军用梁、横向分配梁、承台局部承压承台或条形基础混凝土的承载力均满足施工要求。

施工中需保证钢管立柱和柱顶横梁的强度和刚度足够大，钢管立柱与桥墩间能够顶紧，利用墩身使桥墩两侧的钢管柱形成整体作用，保证钢管柱的侧向稳定；需要焊接连接的杆件，需保证焊接质量；支架架设好后，加载预压需仔细观测支架变形情况，如发现问题，及时进行分析调整。

[1] 喻忠全.装配式公路钢桥使用手册[M].北京：交通部交通战备办公室，1998：57.

[2] 易声维,唐晓霖.贝雷片在现浇混凝土箱梁墩旁临时支墩的应用[J].西部挖矿工程，2002(SI)：360-362.

[3] 张俊仪.桥梁施工常用数据手册[M].北京：人民交通出版社，2005：668-672.

Optimization of three-line continuous beam construction scheme of extra-large bridge No.2 of Dongshan village

Yin Luxiu

(ChinaRailway5thSurvey&DesignInstituteGroupCo.,Ltd,Beijing102600,China)

Taking three-line continuous beam construction scheme of extra-large bridge No.2 of Dongshan village of Nan-Guang railway passenger special line as an example, through comparatively analyzing three-line continuous beam construction scheme, selecting bailey support construction method, the paper carries out rational computation theory model, and carries out theoretical analysis and structural safety calculation, which has accumulated experience for similar bridge design and construction in future.

continuous beam, construction scheme, railway, bridge, support

2015-01-19

尹禄修(1972- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)09-0156-03

U448.215

A