舒 林

(贵州省高速公路集团有限公司,贵州 贵阳 550004)

1 工程概况

新建铁路宿淮线京杭运河特大桥连续梁桥桥址位于江苏省宿迁市泗阳县西北侧，桥梁跨越京杭大运河.施工里程为DK172+864.10～DK172+881.90，全长256 m.本连续梁为一联(62+132+62)m预应力混凝土连续梁拱组合结构，主跨为132 m先梁后拱结构，其钢管拱跨度按照单线设计为全国之最.基础全部采用钻孔灌注桩基础，主跨桥墩(25#、26#墩)桩直径为1.50 m外，其余桩直径均为1.00 m，上部结构主梁中支点梁高7.0 m，跨中及端部梁高3.5 m，为单箱双室截面，顶板宽10.60 m，梁底下缘按照二次抛物线变化，全桥2个T构，每个对称浇筑15段.主墩承台为2级，下层承台18.2×11.4×3.5 m，上层承台12.5×7.5×2.5 m，拱肋采用哑铃形截面，钢管直径1.0 m，拱肋全高2.8 m，拱轴矢高22 m.0#块、边跨现浇段采用支架现浇，中跨合拢段采用悬吊支架现浇，其余梁段采用挂蓝悬臂浇注施工.

2 原0#段支架施工方案

2.1 原0#段临时支墩方案

采取临时支敦与临时支座分离的办法，即临时支敦由四根对称布置的φ600δ10 mm钢管混凝土柱构成，主要起顶撑连续梁施工过程中T构两端不平衡重和0#段施工平台的作用；墩顶沿两个永久支座两侧布置四个混凝土临时支座，在主跨和合龙前起支撑梁体和全部施工荷载的作用，直到体系转换完成.承台施工时做好钢管柱法兰钢板预埋.[1]临时支墩为φ600δ10 mm的钢管混凝土柱，混凝土标号C30；提前加工好上部牛腿和沙筒，测量人员对临时支墩位置，标高进行测量放线，钢管采用25t汽车吊吊装，对位准确后，对钢管进行临时固定.

对四个临时支墩的位置进行复核，准确无误后，对柱脚进行围焊，再焊接柱脚肋板.在吊装支敦牛腿上的型钢和0#平台型钢时对临时支敦钢管与墩身顶部进行临时支撑加固，防止吊装构件碰撞歪斜[2].

0#平台型钢搭设完成后，浇筑临时支墩内混凝土，浇筑至管顶与法兰位置平，法兰上口留30 cm带楔形管节底部预留沙筒活门，该管节另外制作，管外周边焊预埋锚固钢筋伸入梁体不少于50 cm，然后在管内填入砂子，砂子顶部与梁底模板平略少2 mm，打紧后剪一块薄钢板焊在管顶沙上作为底模一部分.

临时支墩及顶部详图见图1所示.

2.2 原0#段支架方案

2.2.1 0#块支架布置

在承台顶预埋1200×1200×15 mm钢板，焊接壁厚10 mm外径60 cm钢管立柱，在立柱内浇筑混凝土作主要承载支柱，上端通过工字钢与墩身预埋钢板焊接，以保证其稳定性，立柱顶设置I45 a工字钢，位于钢管内横向布置，长度为1.3 m，横穿立柱的工字钢上横向铺设4根I45×12 m工字钢使总铺设宽度为12米，作为整个结构最底层的支撑，然后纵向铺设20根I45a×9m工字钢，相临两根重合2米，使总铺设宽度为16米，最上层为横向铺设40根I12.5 a×12 m工字钢，相临两根重合2米，使总铺设宽度为14米，最终形成支架平台，在支架平台上铺挂篮底模板，在墩顶范围铺设小块模板，在支架平台外模部分采用木垫块支垫外模架，在底、外模内进行0#块现浇梁的施工，详见图2.由于本连续梁0#块长度为16米，顺桥向最下层承台宽度满足支架位置需要，因此在施工承台时不需要加宽，可直接在承台施工时预埋钢筋，设置钢管立柱.

图1 临时支墩立面图

图2 0#段支架搭设图(单位：mm)

3 计算模型及计算荷载工况

3.1 原0#段支架计算模型

根据原0#段支架方案，运用Midas/Civil有限元软件建立支架模型.根据支架型钢的特点，全模型采用每个节点6个自由度的空间梁单元进行模拟，严格按照“0#段支架搭设图”进行建模，全模型共分764个单元，实际计算模型如图3所示；运用刚性连接来约束不同自由度，正确反映了上下层型钢之间的实际力学行为，具体的刚性连接方式见图4所示(整个支架关于桥墩中心线对称，取1/4模型)；桥墩周围部分型钢搁与其上，模型中通过约束Dy向自由度来模拟.

图3 三维整体模型

图4 刚性连接方式(1/4模型)

3.2 计算荷载工况

(1)根据规范，计算荷载取值为：混凝土湿重：26.5 kN/m3；振捣混凝土荷载：2.0 kN/m2；施工荷载：2.5 kN/m2；方木按间距0.15 m，密度为500 kg/m3；梁体侧模：0.5 kN/m2.

(2)荷载情况：1.3×箱梁重量+1.3×自重+振捣混凝土荷载+施工荷载，自重包括方木和侧模重量.

通过荷载统计计算，换算成线性均布荷载，施加在最上层I12.5工字钢上，如图5所示.

图5 荷载布置(kN/m，1/4模型)

4 计算结果及分析

4.1 0#段支架计算

4.1.1 钢管混凝土立柱稳定性验算

根据钢管混凝土手册查得相应钢管混凝土柱的截面特性为：Ac=2642cm2,Ic=55496cm4

按照柱底固定、柱顶自由压杆检算：μ=2，Q235钢材E=206 GPa，l=9 m.

则Fcr=3.142×EI/(μl)2=9.859×206×109×55496×10-8/4×81=3550kN.

立柱的最大支座反力为：1627kN<

4.1.2 牛腿剪切验算

Q235钢材容许应力：[σ]=170 MPa，[τ]=100MPa.

外侧牛腿最大剪应力：τmax=227.3MPa>[τ]=100MPa，不满足要求.

内侧牛腿最大剪应力：τmax=109.6MPa>[τ]=100MPa，不满足要求.

4.1.3 型钢抗弯验算

整体模型关于桥墩对称，取1/4模型杆件验算其内力，模型单元分配如图6所示.(1)I12.5横向工字钢.最大弯曲应力出现在牛腿附近的173、174单元上，σmax=134.3MPa<[σ]=170MPa，满足要求.

(2)I45a横向工字钢(牛腿上).牛腿附近单元5、6、12、13的应力超过容许应力值，其中，最大弯曲应力出现在5单元处：σmax=282.6MPa>[σ]=170MPa，不满足要求；

图6 支架单元平面图(1/4模型)

(3)I45a纵向工字钢.牛腿附近单元37、38、43、44的应力超过容许应力值，其中，最大弯曲应力出现在37单元处：σmax=206.5MPa>[σ]=170MPa，不满足要求.

不满足要求的单元位置如图7所示.

(注：图中黑色框中红色单元应力不满足，分别为5 6 12 13 37 38 43 44，牛腿单元为：1和2)

图8 改进后的0#段支架搭设图

4.2 原0#块支架方案计算结论

(1)牛腿剪应力超过容许应力；

(2)钢管混凝土临时柱和最顶层I12.5横向工字钢能够满足稳定和强度要求；

(3)牛腿附近I45a工字钢(横、纵向)弯曲应力超过容许应力值.

5 0#块支架改进方法及验算

5.1 改进方法

(1)针对外侧牛腿抗剪不足的情况，牛腿改用I50c的并排双工字钢；

(2)根据牛腿上横向I45a工字钢抗弯不足的情况，牛腿上横向工字钢各加一根I45a，为了使其有足够的搭设宽度和方便施工，牛腿原有的1.3 m可适当增宽；

(3)针对牛腿两侧纵向I45a工字钢抗弯不足的情况，使其在原有的基础上各加设一根I45a工字钢；

在原方案的基础上，改进后的0#段支架搭设图见图8所示.

5.2 改进后验算

(1)牛腿(I50c双排工字钢)剪切验算.外侧牛腿最大剪应力：τmax=70Mpa<[τ]=100Mpa，满足规范要求.内侧牛腿最大剪应力：τmax=43.9Mpa<[τ]=100Mpa，满足规范要求.

(2)钢管混凝土临时柱和最顶层I12.5横向工字钢.最大弯曲应力：σmax=105MPa<[σ]=170MPa，满足规范要求.

(3)I45a横向工字钢(牛腿上).最大弯曲应力：σmax=138.4MPa<[σ]=170MPa，满足规范要求；

(4)I45a纵向工字钢.最大弯曲应力：σmax=105.4MPa<[σ]=170MPa，满足规范要求.

6 结 语

工程实践表明，经过改进后的连续梁0#段支架方案安全可行，确保了工程施工顺利进行.本方案为同类工程施工提供了很好的借鉴.

参 考 文 献

[1]杨延岗.城际铁路车站深基坑主体结构支架施工技术[J].石家庄铁道大学学报(自然科学版),2013,26(增刊)：219～212

[2]阳利平.跨金华江连续梁0号段支架施工设计[J].门窗，2013(2)：257～258