加强贝雷拼装钢导梁技术在顶推施工中的应用

屈 晓 力

(中铁一局集团第四工程有限公司,陕西 咸阳 712000)

1 工程概况

某铁路跨既有特大桥44号墩～49号墩之间采用5×20 m预应力混凝土连续梁斜交跨越既有铁路，连续梁与既有铁路斜交角度为19° 30′ 00″，交点中心里程DK86+185，连续梁位于R=5 500的圆曲线上，桥纵坡-9.3‰，桥梁跨度为(20.05+20+20+20+20.05)m，支座中心线至梁端0.55 m，连续梁全长为101.2 m。梁体结构：全桥采用等高截面(梁高2.0 m、箱梁顶宽12.2 m、底宽5.643 m)。截面采用单箱单室斜腹板形式。连续梁施工时采用梁体旁位现浇、顶推法施工。施工前在主梁的前后部安装钢结构导梁。

2 采用贝雷拼装做导梁需解决的技术问题

1)满足贝雷梁在顶推过程中产生的负弯矩对混凝土梁体没有危害。

2)满足贝雷梁在顶推过程中导梁可以最大化的减小顶推时混凝土的施工内力。

3)导梁竖向刚度和水平刚度满足施工要求、不因施工的重复性而使贝雷梁销接间隙过大，而使导梁下弯，挠度发生较大的变化。

4)解决导梁的不能循环利用、一次性投入、用完报废，应使其可再利用，形成周转。

3 贝雷拼装导梁的设计

根据某铁路桥设计图纸，采用MIDAS建模及分析：

1)荷载分析：梁体混凝土共964 m3，总重约2 500 t。计算过程中，在模型中施加重力荷载及预应力荷载(只加载顶板束、底板束及临时束荷载)。

2)边界条件：分析时主要考核支座反力的情况，故支座用弹性节点模拟，竖向刚度1 000 t/mm，水平刚度0.001 t/mm。

采用Midas-Civil进行有限元分析计算，模型见图1。

根据计算结果表明：采用导梁贝雷拼装梁(一边4排共8排、梁长5 m、前三节采用加强型(高抗弯高抗剪)贝雷片)作为导梁，恒载、预应力等荷载作用下顶推过程中各施工阶段的受力状态是完全满足设计、规范及使用的要求。贝雷拼装导梁具体布置如图2所示。

4 贝雷拼装导梁施工过程中的应力、位移、屈曲模拟分析

根据导梁设计建模过程中，单侧导梁共1 845个单元，同时顶推一次前进1.5 m，共计顶推前进101.4 m，大约需要顶推67个循环，在该种施工环境下主梁和钢导梁共有67组受力状态和应力水平，结合设计过程中模型的分析，导梁在以下7个循环过程中属于最不利工况，具体应力、位移参见表1，屈曲分析参见表2。

表1 导梁在最不利工况下的应力位移分析统计表

根据模型模拟分析表明，需要指出的是，在构件的应力验算比分析中，由于构件的端部弯矩作用，有的构件组合应力比较大，而轴向应力的验算比仅是组合应力验算比的一半左右。实际结构存在节点板，杆端尺寸要远大于实际构件尺寸，如果考虑此有利作用，实际应力将远小于计算应力。

上述导梁、应力验算比，以及屈曲稳定性模拟分析计算表明，其强度和稳定性均能满足规范要求，设计安全可行。

表2 导梁在各种最不利工况下的10种模态下屈曲分析统计

5 贝雷片阴阳接头的局部检算

导梁是由贝雷片拼接而成，阴阳接头较多，而阳头处削弱较多，为最不利部分。通过各顶推过程中导梁的受力分析可得，各个阳头中的最大轴拉力为320 kN，阳头构件的削弱部位板厚77 mm，内有50 mm开孔(见图3)。

轴向应力：σ=320×1 000/(50×77)MPa=83.1 MPa<[σ]=200 MPa，满足设计、施工规范要求。

6 导梁的安装

导梁安装分预埋件安装和整体剩余导梁的安装：

1)预埋件安装：预埋件安装需在连续梁绑扎端横隔板钢筋时对其进行精确定位，按照导梁设计图纸设置锚固钢筋，锚固钢筋与梁体钢筋采用焊接连接(导梁预埋件位置布置见图4)。梁体混凝土浇筑前，先安装第一节导梁，以保证预埋位置准确无误。

2)整体剩余导梁的安装：等梁体张拉完后整体吊装安装。

3)导梁的纵向高程偏差、中线偏差及底面横向高差均不能大于1 mm。

7 顶推施工

在跨既有铁路特大桥5×20 m连续梁顶推施工过程中，通过对导梁全过程进行监控、监测，所得出的施工过程中导梁的应力、应变、位移具体如表3所示。

表3 导梁在最不利工况下的实际应力、位移统计表

各项指标均与设计吻合同时导梁指标均受控，梁体端头混凝土未出现开裂现象。

8 导梁拆除

采用汽车吊吊装拆除导梁，同时切除预埋件外露部分，然后进行混凝土封锚。

9 结语

采用加强贝雷拼装钢导梁作为顶推施工过程中的导梁，通过施工前的设计和施工过程中的监控检测完全吻合，同时实际检测发现贝雷梁作为导梁：在顶推过程中产生的负弯矩对混凝土梁体并无危害；再有通过利用支反力的控制减小贝雷梁在顶推过程中导梁可以最大化的减小顶推时混凝土的施工内力；还有在导梁竖向刚度和水平刚度满足施工要求的情况下、不因施工的重复性而使贝雷梁销接间隙过大，而使导梁下弯，挠度发生较大的变化；最后解决导梁在施工完成后的周转使用问题，从而降低施工成本。具有施工简单、提高功效、节约成本的优点，为以后临时结构选用方法提供新的思路和施工经验。