旌陽特大橋門式墩跨線貝雷架場外預壓試驗

陳岳林

1 工程概況

新建鐵路成都—綿陽—樂山客運專線旌陽特大橋30號～45號共16個門式橋墩與寶成鐵路K603+150～K603+550區間里程段以約3°～4°角度上跨立交。該橋上部結構設計均采用24 m預制簡支箱梁，下部結構設計均采用鉆孔樁承臺基礎、門式橋墩結構。門式橋墩帽梁跨度在25m～26.5m之間，柱高為12m～13m。

旌陽特大橋門式墩上跨繁忙的既有寶成鐵路以及二重專用線共三股鐵路軌道，為保證寶成線及二重專用線的正常通行，充分利用有限的施工場地，經過充分的綜合經濟效應及社會影響比較，上跨既有線門式墩帽梁采用鋼管支柱配合貝雷梁支架體系做底部施工支架，跨線貝雷架采用大型汽車吊單側跨線吊裝方案施工。根據支護體系特點，為確保施工順利進行，降低安全風險、縮短施工時間，在跨既有線施工前進行場外預壓試驗研究。

2 鋼管柱貝雷梁支架設計方案

鋼管柱貝雷梁支架主要由承臺基礎、鋼管柱、砂支座、工字鋼分配梁、貝雷梁、承重梁等組成。鋼管立柱直接支立在門式墩一級承臺上，每個門式墩設計用12根鋼管柱，每個承臺靠既有線內側橫向布置4根，外側布置2根，支架立柱采用D=630 mm，壁厚10 mm鋼管柱，鋼管柱與承臺基礎采用預埋的螺栓連接。為確保鋼管支架的穩定，鋼管柱間采用［14槽鋼制作的橫撐和斜撐相連。鋼管柱頂安裝鋼桶砂支座，其上安放工字鋼橫梁，該橫梁由3根Ⅰ40b工字鋼并排焊接而成，總長9.0 m，寬0.432 m。貝雷梁采用國產321加強型貝雷片拼裝成梁，貝雷架總長33.24 m，總寬5.4 m，結構高度1.7 m，總重64.5 t，各組之間采用專用桿件連接牢固成為整體，如圖1所示。

3 貝雷架場外預壓試驗

3.1 預壓試驗目的

為收集鋼管柱貝雷架彈性變形和非彈性變形的實際數值，作為設置門式橋墩帽梁立模的拋高預拱值數據的參考，確保主要承力結構貝雷梁及鋼管柱支護體系的受力結構穩定、安全性能滿足施工要求，以及保證施工順利進行，需在正式施工使用前對貝雷梁進行預壓試驗研究。

3.2 預壓試驗方案

根據現場場地吊裝條件及地基承載力要求等因素綜合考慮，選取特大橋0號橋臺前100m長路基作為貝雷架場外試吊與堆載預壓的實施場地。該段路基采用CFG樁復合地基加固措施處理，其上鋪設60 cm級配碎石墊層，然后按照門式墩設計及支架設計數據，澆筑80 cm厚C30鋼筋混凝土支墩基礎，在基礎上將鋼桶砂支座、工字鋼橫梁以及貝雷梁等按設計的間距及位置依次安裝到位。

待吊裝完成后，按設計方案鋪設方木和竹膠板，其上分級堆載砂袋，直到堆放荷載達到1.2倍帽梁自重。砂袋應預先稱重，以便控制加載總重量。砂袋堆放根據梁體重量分布情況布置，分級加載。預壓時間視貝雷架變形量而定，控制貝雷架的變形量不大于L/400。

預壓觀測點采用在貝雷梁主跨兩端支點、跨度的1/8，1/4，1/2，3/4，7/8底部及次跨跨度的1/2處底部分別設標志觀測點，在每個堆載預壓階段采用水準儀觀測下沉變形情況，并做好相關記錄。

沉降觀測分五步進行:加載前，對支架基礎上的各測點測量高程H0，記錄入表格;然后對第一步加載約為梁重的30%，測量各測點的高程H1;第二步加載約為梁重的50%，測量各測點的高程H2;第三步加載約為梁重的70%，測量各測點的高程H3;第四步加載約為梁重的100%，測量各測點的高程H4，間隔12 h才能繼續加載;第五次加載約為受力范圍內梁重的120%，沉降穩定后，維持布載24 h，測量各測點的高程H5;然后進行分級卸載，卸載過程的操作基本與加載過程相反，當卸載完后測量各測點高程h0。

在每個測點、每級加載后進行沉降量的連續觀測，直到沉降穩定。取沉降穩定后的觀測值，作為該級荷載下的最終沉降觀測值。得到的觀測值與零荷載時的觀測值之差為A，作為該點在該級荷載下的實際沉降量。注意:如果支點出現沉降值為h，貝雷梁各測點的變形值應為:an=An-h。

3.3 預壓試驗結果分析

試驗共進行12次測量，其中加載預壓時測量6次，卸載時測量6次，測試的數據分別如表1，表2所示。

表1 貝雷架預壓試驗沉降觀測記錄(加載時)

表2 貝雷架預壓試驗沉降觀測記錄(卸載時)

由加載前和卸載后的主跨端部總和沉降量之差可知，支座的最終沉降量為8 mm，沉降的原因主要是荷載加載后，基礎沉降和砂支座中的砂被壓密實所致。支座基礎在加載前和加載后標高差值為7 mm，與最終沉降相差1 mm，這是由于在計算過程中的舍入誤差造成的。

在100%荷載下，支座的下沉量約為9 mm，貝雷架也會整體下沉9 mm左右，在施工支模的過程中，應該考慮到這個沉降值，整體墊高9 mm，使得帽梁頂標高在正確的位置。并且在施工的過程中緊密監測貝雷架下沉量，以便隨時調整或作為下次澆筑帽梁的參考。

在120%的荷載下，貝雷架主跨跨中的實際撓度為39 mm;在100%的載荷下，貝雷架主跨跨中的實際撓度為36 mm，與貝雷架跨中撓度驗算值34.6 mm相差1.4 mm，其值較為真實，且該撓度沒有超過L/400=51.2 mm，表明設計滿足要求。

4 結語

目前，旌陽特大橋跨既有線16號門式墩的施工已經全部順利完成，工程質量合格、線形美觀、安全可控，充分證明了下部為剛性結構體系的鋼管支柱貝雷梁支架體系，對上部柔性梁體結構采用場外預壓方案是可行的，鋼管柱及貝雷梁的整體承載力也是可以得到保障的。

同時，對于沒有進行預壓試驗研究的鋼管支柱部分，應按相關規定進行力學檢算以及在施工過程中嚴格按設計要求進行施工，保證其施工質量達到設計要求。

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