48m大跨度简支梁高墩支架法施工工艺研究.docx

48m大跨度简支梁高墩支架法施工工艺研究 摘要：本文通过48m大跨径简支梁施工方案的选择、现浇支架设计过程的介绍，对支架设计中一些关键问题进行阐述。 关键词：简支梁、支架、现浇。Abstract: In this paper, the choice of 48m long span simply supported beam construction program and situ stent design process was introduced, to elaborate on some key issues in the stent design. Key words: simply supported beam; bracket; cast中图分类号：U448.21+3文献标识码：A 文章编码：1工程概述大西铁路客运专线在DK767+300处采用948m简支梁跨越洛河，全长446.4m，其中219-292#孔跨越洛河，其余孔均位于洛河两侧河滩上。48m跨径简支梁全长49.5m，计算跨度47.8m，梁高4.6m，梁重约1600T。2国内大跨径简支梁发展状况由于高速铁路的特殊性要求，桥梁在路线中所占比例越来越高，桥梁路径越来越大。目前国内高速铁路简支梁常用跨径为32m、24m标准跨径，用900T架桥机进行架设。对于跨径大于32m而又使用简支梁跨径，受架桥机起吊能力限制，通常采用桥位现浇法或分节拼装的方式进行简支梁施工。3施工方案的确定：本项目48m简支梁横跨洛河，桥址位于洛河主河道及江滩，原设计推荐方案采用架桥机预制悬拼法进行施工，我们根据现场实际情况，对各种可能的施工方案进行了对比，决定采用钢管支架法进行箱梁施工。（1）预制悬拼施工周期长，而桥址距离本项目后架方向起点不足2km ，难以保证架梁需要，而桥位现浇法可缩短施工周期。（2）原方案需在洛河河滩上建一座预制厂，需对基础做特殊处理，并且要投入架桥机，经济上不划算，而支架可以周转。（3）由于桥址位于洛河主河道及河滩上，施工工期与洛河汛期重叠，无法采用满堂支架法进行施工。（4）钢管支架法施工可解决桥址跨洛河、河滩地质松散的问题，能够有效控制支架沉降、增加施工作业面、材料可周转等优点。4施工方案设计4.1支架结构设计48m简支梁采用双排钢管支架结构，支架基础和立柱均采用82010mm钢管，立柱间横联和斜撑均采用14槽钢，柱顶横梁采用双I45型钢，纵梁采用贝雷梁，贝雷梁顶面设I12.6型钢分配梁，模板采用木模系统。支架具体设置如下:图1 现浇支架立面图图2 现浇支架断面图（1）支架立柱支架立柱采用820x10mm钢管，每跨设8排，每排设4根。钢管立柱纵桥向布置为7.5m3m9m3m9m3m7.5m，横桥向间距为3.2m2.9m3.2m。双排立柱各钢管之间采用14槽钢作为横向联结，横向联结每5m设一道，每道横联高度为2m，承台顶面单排立柱通过墩身预埋件与墩身固结。（2）扁担梁扁担梁采用双I32a型钢，在受力集中处采用1cm加劲钢板对腹板进行加强。（3）横梁横梁采用双I45a型钢，在受力集中处采用1cm加劲钢板对腹板进行加强。（4）砂筒砂筒由外径0.48m、0.43cm、厚度1.5cm的钢管和2cm厚钢板卷制而成，落架高度不小于10cm。（5）纵梁纵梁采用贝雷梁，共有18榀，每榀纵梁由15片贝雷片组成。每两榀贝雷梁之间用45和90标准花架连接，贝雷梁在立柱支点处采用双10槽钢进行加强。（6）分配梁贝雷梁顶面铺设I12.6型钢分配梁，间距为0.9m。（7）模板系统外模倒角部位采用钢模，其余均采用1.5cm厚的竹胶板作为模板面板，10cm10cm方木作为模板背肋。1）底模：底模方木背肋间距布置：腹板范围为0.2m，底板范围在梁端6.0m范围为0.25m，其余位置为0.31m。2）侧模与翼缘板模：侧模方木背肋的间距为0.21m，翼缘板方木背肋的间距为0.3m。侧模钢背楞采用双10槽钢，纵桥向间距为0.9m。翼缘板模部分采用碗扣支架，纵桥向布置间距为0.9m，横桥向布置为1.2m。3）内模：顶板模方木背肋的间距梁端6.0m范围为0.32cm，其余为0.36m。顶板模分配梁采用10cm10cm方木，顺桥向间距为0.9。内模支撑系统采用碗扣支架，碗扣支架立柱平面布置矩阵为1.2m0.9m，横杆步距为1.2m。4.2支架设计方案比选过程（1）桩基础在进行桩基础方案比选时，主要从基础类型、直径、跨径等方面进行比较：1）基础类型：在满足受力情况下，可采用钢管桩或同直径的混凝土桩基。基础类型 数量 施工机械 费用 优缺点钢管桩 128T 沉桩锤 14万 可回收，拔除后不会对河床产生永久影响，但由于桩的入土深度受机械、地质条件影响，难以确保每根桩的承载力达到设计要求。混凝土桩 322方 旋挖钻机 22.5万 不可回收，对河道产生永久影响，桩的入土深度能够准确控制，桩基承载力能得到保证。表1 一孔支架钢管桩与混凝土桩对比表2）钢管桩型号：按上述跨径计算钢管桩最大轴力为928KN ，最大入土深度约25m，单根最大长度约50m ，立柱最大水平位移2.94cm，根据以上受力情况，结合工地材料情况，选用820x10mm钢管桩。（2）钢管桩跨径1）纵向：方案比选时考虑按6m跨径均匀布置，但钢管桩纵向联结需用大量型钢，如无纵向联接，则支架整体稳定性通不过，最后把中间6排钢管桩设置成3组间距为3m的双排，双排之间间距扩大到9m，靠近墩身设计成单排，与墩身预埋钢板及相邻孔钢管联结，经计算，这与按6m跨径均匀布置受力相差不大，但节约许多钢材，当双排间距大于9m后，则贝雷梁变形太大。2）横向：横向单考虑钢管桩受力，三根即可，但如设置三根，存在沉桩锤激振力不够，横梁受力偏大，钢管桩未设置在腹板处，可能造成箱梁不均匀沉降等，对称箱梁设置4根钢管桩较为合理。（3）横梁工45a型钢为常用材料，受力满足要求。（4）贝雷梁根据贝雷梁受力特点，对贝雷梁支点处采用双10槽钢进行加强后，其受力性能得到很大的提高。由于贝雷梁有标准45和90联结花架，在设计时每两片贝雷梁一组，采用标准花架进行联接。计算出箱梁跨中及端头截面荷载分布图，按三跨连续梁计算，定出各组贝雷梁之间的间距。4.3计算模型的建立及计算结果本支架计算采用手算与midas有限元分析软件电算相结合。模板、背肋、拉杆、碗扣支架等采用手算，梁底分配梁及以下部分采用空间结构计算程序进行结构分析。支架各部位采用空间梁单元，单元之间采用刚性连接，钢管桩底部6个自由度均约束，精确计算箱梁各纵、横向重量，设置工况进行模拟，各部位结果均在容许应力范围之内，并储存合适的安全系数。支架主要结构受力计算结果见表2表2 支架主要结构受力计算结果表6、结束语本文以渭洛河特大桥48m简支箱梁施工为对象，对大跨径简支箱梁现浇支架设计过程作了研究与探讨。根据箱梁跨径长、重量大，并在地质条件较为复杂的河床地段采用现浇法施工的特点，对支架设计形式、跨径、材料等方面作了一些尝试，通过该桥的施工，最终取得了较好的效果，成功的把支架沉降降到规范要求范围之内，保证了箱梁施工质量。参考文献：路桥施工计算手册/周水兴，何兆益，邹毅等编著.北京：人民交通出版社，2001.5客运专线预应力混凝土简支箱梁施工技术/中铁四局组织编写.北京：中国铁道出版社，2010.11中铁第一勘察设计院集团有限公司.1孔48m预应力混凝土现浇简支梁，2011.2注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。