王紹棟

1 項目概況

合福鐵路銅陵長江大橋北岸鐵路引橋(DK122+089.769～DK130+051.748)上部結構除 N4～N7，N101～N104采用現澆連續箱梁外，其余均采用后張法預應力混凝土簡支箱梁，其中245片32 m簡支箱梁，6片24 m簡支箱梁。梁場主要施工方案為:梁場內高臺位法制梁，900 t輪胎式搬運機移梁，存梁臺座單層存梁，箱梁運送至提梁區由跨線450 t提梁機提梁上橋，橋上900 t輪式運梁車運梁，900 t上導梁式架橋機架梁施工方案。箱梁架設順序先向福州方向架設112片梁，后向合肥方向架設139片梁。

2 地質情況

梁場位于無為縣高溝鎮銅陵公鐵長江大橋北岸，原地主要為農田及水塘，場地較平坦，地面標高一般在6.86 m～7.27 m之間。

據勘察報告，梁場場地范圍內的土層劃分為6層，各土層的土性特征及其分布情況自上而下分述如下:

3 靜載試驗系統結構設計

根據文獻[1］[2］的要求，試驗采用10臺千斤頂同步加載來實現。加載時10臺千斤頂分為2列，每列5臺，中間的千斤頂位于箱梁跨中，其余的在其兩側對稱布置，千斤頂之間的縱向間距為4 m，橫向間距為6.236 m。根據文獻[1］[2］的計算，試驗時單臺千斤頂最大加載值約為1 140 kN，靜載試驗臺座系統設計時按單臺千斤頂1 300 kN考慮。

試驗時箱梁所需荷載由位于箱梁頂面的千斤頂提供，箱梁為千斤頂提供的反力由反力架、傳力桿傳遞到“地錨+抗拔樁”平衡，箱梁靜載試驗立面圖與橫截面圖示如圖1，圖2所示。

圖1 32 m箱梁靜載試驗立面布置圖

圖2 靜載試驗橫截面示意圖

3.1 反力架

反力架長15 m，采用6排單層加強型貝雷桁架，排間距226 mm。每排貝雷桁架之間采用自制支撐架連接，以增強整組桁架的橫向穩定性。上下均設置分配梁，分配梁型號為2[32a。上分配梁用于精軋螺紋鋼筋拉桿的錨固，下分配梁用于傳遞千斤頂荷載。反力架彎矩:Mmax=FL=1 300×3.532=4 591.6 kN·m。反力架剪力:Qmax=F=1 300 kN。反力架抗彎能力:[M］=nξ[N］H=6×0.95 ×1 125×1.5=9 618.8 kN·m ＞Mmax=4 591.6 kN·m，滿足要求。反力架抗剪能力:[Q］=nξk[N斜］=6 ×0.95 ×1.43 ×171.5=1 397.9 kN＞Qmax=F=1 300 kN，滿足要求。反力架剛度按吊車梁和吊車桁架容許撓度l/500驗算，即反力架容許最大撓度為(6 236+3 532×2)/500=2.7 cm。根據文獻[3］經驗公式 fm=d×(n2－1)/8=0.355 6×(52－1)/8=1.1 cm ＜2.7 cm，滿足要求。

3.2 傳力桿

單側傳力桿采用4根φ32精軋螺紋鋼筋，強度等級PSB785，抗拉強度設計值650 MPa，傳力桿與分配梁間通過配套螺母錨固。

單根精軋螺紋抗拉承載力設計值F=π×322/4×650=530 kN＞1 300/4=325 kN，滿足要求。

3.3 地錨、抗拔樁

單側混凝土地錨基礎尺寸(長×寬×高):19 m×2.5 m×2.3 m，γ =22 kN/m3。按四跨連續梁計算，q=2.3 ×2.5 ×22=126.5 kN/m，5組傳力桿中由地錨提供的最小拉力為434 kN。傳力桿對應位置設置2根PHC500-100抗拔樁，抗拔樁承受向上拉力Fmax=1 300－434=866 kN，抗拔樁入土深度計算參數如表1所示。依據文獻[4］摩擦樁軸向受拉容許承載力[P′]=0.30U∑aifili=0.30 ×0.5π ×(12.17×20+13.83 ×50)=440 kN ＞0.5 ×Fmax=433 kN。 根據管樁生產廠家提供的技術參數，PHC500-100單樁所能承受的最大軸向拉力為600 kN＞0.5×Fmax=433 kN。因此，每組傳力桿對應位置設置2根l=26 m的PHC500-100抗拔樁，可滿足試驗加載要求。

表1 抗拔樁入土深度計算參數表

3.4 地錨與抗拔樁連接

地錨和抗拔樁通過管樁內填充膨脹鋼筋混凝土連接，混凝土之間粘結強度0.1 MPa，螺紋鋼筋與混凝土粘結強度2.5 MPa，則:

填芯混凝土深度為:h=433×103/(3.14×300×0.1)=4 597 mm，考慮到施工過程中不利因素的影響，填充深度按6 000 mm取值。

不考慮混凝土受拉，需對填芯混凝土進行配筋，HRB335抗拉強度設計值280 MPa，則 As=433 ×103/280=1 546 mm2，采用8φ22(As=3 041 mm2)沿填芯混凝土徑向布置可滿足要求。受拉鋼筋在混凝土地錨內錨固長度:l=433×103/(2.5×8×3.14×22)=313 mm，考慮施工過程中不利因素的影響，錨固深度取500 mm。

3.5 傳力桿與地錨抗拔樁連接處理

傳力桿在地錨內埋置深度1 500 mm，底部設分配梁穿過2根抗拔樁頂錨固鋼筋，同時將地錨內錨固鋼筋彎折一定角度呈喇叭狀并增設螺旋筋、鋼筋網片提高地錨局部承壓能力和結構錨固效果。

3.6 存梁臺座基礎

箱梁四角支座分別支承于四個存梁臺座上，立柱截面為圓形，直徑D=760 mm，高度1 200 mm，鋼筋混凝土承臺尺寸為2.5 m×2.5 m×1.0 m，底部持力樁為 PHC500-100混凝土預應力管樁，相鄰混凝土樁間距1.5 m，立柱與承臺的混凝土標號均為C30。

3.6.1 臺座立柱

梁體自重、加載力、輔助設備總重為2 218 t，每個支點單獨承載554.5 t，按截面最小配筋率配筋采用10根φ18，As′=2 545 ＞3.14 ×3802×0.5%=2 267 mm2。

其中，N為軸向壓力設計值;A為構件的截面面積;As′為全部縱向受壓鋼筋截面面積;fc為混凝土軸心抗壓強度設計值，采用C30混凝土，取14.3 MPa;fy′為縱向鋼筋的抗壓強度設計值，HRB335鋼筋取280 MPa;φ為鋼筋混凝土構件的穩定系數，短柱取1.0。將各計算數值代入式中，單個立柱受壓承載力為:NU=0.9×1.0 ×(14.3 ×3.14 ×3802+280 ×2 545)=6 476.8 kN，滿足使用要求。

3.6.2 臺座樁基礎

每個立柱下設4根PHC500-100管樁，軸向壓力P=(5 545+6.7×25)/4=1 428 kN，依據文獻[4］計算出單根管樁深度為32 m。

3.6.3 臺座承臺

縱筋合力點至近邊距離為100 mm，截面有效高度h0=1 000－100=900 mm，承臺頂的圓形立柱換算成方柱，bp=0.8×d=0.8×0.76=0.608 m，樁列間距及樁行間距 Sa=1.5 m，即柱邊彎矩設計值計算如下:

混凝土標號為 C30，鋼筋采用 HRB335，即 fc=14.3 MPa，ft=1.43 MPa，fy=280 MPa。

4 結語

高溝制梁場箱梁靜載試驗系統結構簡單，采用施工中常用的貝雷梁作為反力架，安裝拆除方便;抗拔樁采用預應力混凝土管樁施工快捷，系統整體受力特點明確，強度、剛度及整體穩定性等各項指標均滿足規范要求，在實際使用過程中效果良好。

[1]TB/T 2092-2003，預應力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲試驗方法及評定標準[S］.

[2]HF-18，關于靜載試驗有關問題的回復[M］.北京:中鐵咨詢橋梁工程設計研究院，2011.

[3]黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊[M］.北京:人民交通出版社，2002.

[4]TB 10002.5-2005，鐵路橋涵地基和基礎設計規范[S］.

[5]葉見曙.結構設計原理[M］.第2版.北京:人民交通出版社，2004.