斜跨河流45 m现浇梁支架施工技术

王 剑

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东 济南 250002)

斜跨河流45 m现浇梁支架施工技术

王 剑

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东 济南 250002)

以和平站特大桥为例，通过选用321型贝雷梁作为主纵梁，配合5排螺旋管作为主支撑，跨河处采用型钢焊接为整体支架作为跨河支架的支撑结构，有效地解决了施工难题，为今后同类工程提供参考。

河流，贝雷梁支架，现浇梁，预应力管桩

1 工程概况

和平站特大桥11号～12号墩为45 m跨道岔连续梁，梁高3.01 m，梁顶面宽11.6 m，底板宽4.44 m。该45 m跨梁斜交64°跨越沿线路方向河岸宽度11.6 m，小里程11号承台边距离河岸5.7 m～10.9 m，大里程12号承台边距离河岸12.9 m～18.1 m。

2 施工特点及难点

根据现场勘查及设计资料，主要有以下施工特点及难点：

1)11号～12号墩45 m跨现浇梁跨度大、结构重，支架要求跨度大、承重大；

2)河流与线路斜交64°，且河流不在跨中，支架支撑立柱及基础不好布置；

3)跨河支架搭设施工难度大；

4)地质为素填土、淤泥，基础需要单独设计。

3 支架设计

3.1 支架地基

根据和平站特大桥桥址勘探数据，采用预应力管桩基础能满足施工需要。

预应力管桩采用GB 13476—2009先张法预应力混凝土管桩标准直径400 mm预应力管桩。壁厚95 mm，允许承载力1 700 kN，截面面积910 cm2，单位长度重量0.237 t/m。

管桩顶浇筑钢筋混凝土地梁，将每排管桩连接成整体，增加基础稳定性。地梁横截面尺寸为1 m×1 m，采用Φ12螺纹钢按照10 cm间距布置在截面四周，保护层10 cm。地梁基础内按照钢管柱法兰螺栓孔位置预埋M22丝杆，外露9 cm，丝杆下搭接Φ22螺纹钢筋连接到地梁底面钢筋网，中间采用钢筋焊接固定位置及垂直度，保证浇筑时预埋丝杆不移位。

3.2 支架立柱及连接型钢

支架立柱采用φ630×10 mm螺旋管定制加工成4 m节、1 m节、0.5 m节制式钢管柱，柱端头采用圆形钢板做成法兰，现场施工时采用M22螺栓连接，简化了支架拼装过程，加快了工程进度。

跨河处斜立柱长度受定制的直立钢管柱高度限制，因此斜立柱设计采用6组通长螺旋管，并采用槽钢与其他立柱横向连接，主要为控制立柱间距，增加稳定性。在斜立柱顶以下50 cm处采用抱箍将两侧斜立柱拉紧，主要防止立柱倾倒，抵消斜立柱产生的相反水平反力。抱箍采用宽20 cm的直径830 mm壁厚10 mm螺旋管割开加工而成，双层结构，在与连接杆连接处将割开的螺旋管折法向30 cm长直角，两侧扣紧，开孔后与连杆采用直径5 cm销子铰接。为避免销接孔撕裂，在开孔受拉力侧焊接钢板进行加强。连杆采用宽20 cm厚2 cm钢带在端头开孔销接。

承台顶处5组立柱坐落在承台顶调高基础上，基础内预埋螺栓长度不小于50 cm，基础高度较小时可伸入承台与承台锚固。承台顶制式钢管立柱应与墩身上预埋的钢板进行连接，保证单排柱稳定性。

柱顶连接型钢采用6组双拼Ⅰ56b型钢，受拉压力，使河两岸斜立钢管柱支架形成整体稳定结构，防止受力后纵向失稳倾覆。

跨河处钢管柱及连接型钢设置如图1所示。

3.3 贝雷梁

贝雷梁安装方便，可多次重复利用，适用于大跨度支架结构，同时可减少支架占用空间，十分适合我项目场地小、支架现浇梁跨度大、支架数量多等特点。

贝雷梁高1.5 m，长3 m，常以单层双排、单层双排通过花窗组合使用。根据实际选用45 cm宽花窗组合出45 cm宽单层双排贝雷梁、90 cm宽单层三排贝雷梁作为支架主纵梁。和平站特大桥11号～12号墩45 m跨支架布置12组单层双排贝雷梁，2组单层三排贝雷梁。

3.4 分配纵横梁

分配横梁采用Ⅰ10工字钢按60 cm间距均匀布置。分配纵梁采用10×10方木在腹板底按照中心间距20 cm布置，在中间底板处按照30 cm间距布置。

4 支架受力特征

4.1 荷载及模型

依据国家规范材料特性，选取支架材料。计算根据TB 10110—2011铁路混凝土梁支架现浇施工技术规程采用荷载分项系数法，梁体自重、支架自重等恒载取1.2倍系数，施工人群机具、倾倒混凝土、振捣混凝土等活载取1.4倍系数，进行荷载组合。

支架采用有限元软件建立整体模型，钢管柱及型钢支架模型如图2所示。

4.2 跨河部分支架验算

支架跨河部分整体最大变形为2.97 mm，位于靠近12号墩侧垫梁跨中，挠度小于跨度13.9 m的1/400L。

支架跨河部分最大应力68.4 MPa，位于河岸12号墩侧斜立支柱顶位置沙箱支点处，小于强度设计值215 MPa。

4.3 受力最大斜钢管柱验算

河岸两侧斜立钢管支柱受力较大，单独进行分析。受反力最大斜钢管柱竖直反力600.8 kN，顺桥向水平反力100.8 kN。

受力最大斜立柱组合最大应力为34.8 MPa，小于螺旋管强度设计值215 MPa。

4.4 斜钢管柱水平反力约束构件验算

受力最大斜立柱受100.8 kN水平力，可通过柱顶以下50 cm处抱箍与20 cm宽2 cm厚钢带销接对拉、柱顶焊接1.6 cm厚钢板与双拼Ⅰ56b工字钢焊接，两种方式抵消水平反力。由于不能确定现场两种方式实际分配力的比例，因此计算两种方式均以受全部水平反力验算其强度，保证关键点安全。

1)第一种抵消水平力方式前文已详述，此处计算销接处孔的撕裂力和销子的强度。抱箍为双层螺旋管加工而成，开孔处为4层1 cm壁厚螺旋管结构。单个销孔最大受力Fmax=100.8 kN/4=25.2 kN，利用销孔板最大拉力求出危险截面上的拉应力和上半圆的挤压应力，并进行强度校核。危险截面即销孔中心处垂直拉力的横截面A—A处。

销孔拉板承受的拉力F引起的危险截面处拉应力为：

18 MPa<[σ]=215 MPa。

销孔拉板承受的拉力F引起的销孔上半圆的挤压截面压应力为：

其中，F为销孔所受拉力；r1为销孔半径；r2为销孔中心距销板外缘的有效半径。以上销孔受力计算方法参考了刘鸿文《材料力学》内销轴拉板连接受力计算公式。

通过计算可知，销孔能够承受100.8 kN水平拉力。

销轴采用直径5 cm铁销轴，主要承受剪切应力。

销轴承受的最大弯矩Mmax为:

最大弯曲应力为：

销轴承受的最大剪力Qmax为：

Qmax=100.8/2=50.4 kN。

最大剪应力为：

通过以上计算可知，销轴能够承受100.8 kN水平力。

则两侧50 cm角焊缝(作用力平行于焊缝长度方向)应力为：

通过以上计算可知，双拼Ⅰ56b工字钢两侧焊接50 cm焊缝能够承受水平拉力100.8 kN。

4.5 支架受力特征总结

现浇梁支架贝雷梁、分配梁等均通过调节间距及数量验算满足受力需求，以上过程主要给出了现浇梁支架关键部分验算过程，即斜跨河流45 m现浇梁支架跨河部分的验算过程。上文主要介绍了跨河支架整体受力及变形、河岸两侧受力最大斜钢管柱验算、横向水平力约束构件验算，结果均符合设计要求。跨河支架整体受力及变形验算了最大应力、最大变形，保证了支架钢结构受力时不破坏、同时变形满足要求；最大斜钢管柱受力验算，给出了受力最大构件应力分布图，并且找出了最大竖直支反力和最大水平反力；横向水平力约束构件计算，保证了斜立钢管柱水平反力得到控制，构件局部受力计算保证了构件关键部位受力时不破坏。

通过以上计算可知，支架受力满足设计要求，可用于实际施工。

5 结语

和平站特大桥11号～12号墩斜跨河流45 m现浇简支梁支架满足结构受力要求，在支架设计施工过程中得到以下结论。

1)跨河支架轴向受压立柱优先采用螺旋管，配合型钢连接，稳定性好。

2)螺旋管横向受拉力时，宜采用抱箍，避免局部受力。

3)支架立柱采用φ630×10 mm螺旋管定制加工成4 m节、1 m节、0.5 m节制式钢管柱，对于支架结构较多的施工项目，增加了支架立柱通用性，简化了支架拼装过程，加快了工程进度。

4)主梁采用组拼贝雷梁结构，满足大跨度支架要求，且拼装简易，通用性好。

[1] 刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社，2005.

On construction technique of 45-meter cast-in-place support across rivers

Wang Jian

(No.4EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway14thBureauGroup,Jinan250002,China)

Taking the super-large bridge at Heping Station as the example, the paper selects type 321 bailey beam as the main longitudinal beam and 5-row spiral pipes as the main support, and adopts the steel welding general support as the support structure for the crossing-river support, so as to solve the construction difficulties and provide some reference for similar projects.

rivers, bailey beam support, cast-in-place beam, prestressed pipe pile

1009-6825(2017)21-0145-02

2017-04-27

王 剑(1978- )，男，工程师

TU445.4

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