津秦客專跨機場專用線40?m現澆梁施工技術

摘 要：津秦客專某橋梁上跨既有機場專用線，給新橋的建設加大了難度。雖列車通過頻率低，必須搭設門式支架保證車輛限界，及安全防護確保既有線安全。且客運專線橋梁結構高度大，鋼筋混凝土量大，支架承載力、穩定性要求高。通過比較分析，施工中應用型鋼梁搭設門式支架，并采用型鋼梁與碗扣式支架綜合應用施工技術，并采用簡易卸落、平移拆架等方法，安全、順利完成施工。本文著重介紹了大跨度橋梁跨越既有線的支架安全施工技術。

關鍵詞：高鐵橋梁 跨越 既有線 門式支架 安全檢算

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0102-02

1 工程概況

津秦客專跨京津塘高速公路特大橋24#～25墩間的40 m簡支梁，該孔簡支箱梁均位于曲線上，曲線半徑R=7000 m，上跨既有機場專用線，梁體混凝土強度為C50。簡支箱梁長為39.1 m，梁高為3.75 m，橫橋向支座中心距4.0 m。梁頂寬12 m，底寬5.15 m。下跨既有線為天津機場專用線，為單線貨運鐵路，列車通過量1～3對/d，施工時需維持鐵路運行。

2 施工方案的選擇

為保證施工和鐵路行車正常進行，于跨鐵路處設一門架。經結合現場情況，進行不同跨度、斜交角度型鋼梁受力分析，即解決跨線問題又經濟、安全，確定采用以下支架方案：根據機車車輛5.5 m最大限高的要求，跨既有線支墩凈跨設計為6 m，其邊緣距既有線中心的距離為3.0 m（>2.44 m），門架長30.6 m，凈高設計6.0 m（>5.5 m）。門洞采用配筋混凝土基礎、鋼管立柱、H型鋼帽梁、工字鋼主梁的方式，梁采用I40b工字鋼垂直于專用線軸向架設，上面沿主線方向設置枕木。其結構形式見圖1。

3 跨既有線支架安全施工方案

3.1 施工工藝

（1）支架拼裝工藝流程：施工準備、施工放線與鐵路限界核對、兩側地基處理并設：立柱預埋件、立柱加工及安裝、斜桿焊接、底層橫梁安裝、沙箱卸落設備安裝、上層橫梁安裝、縱梁安裝、頂層支架及墊木、模板安裝、鋼筋混凝土施工、養護、拆側模內模、第一次張拉、拆除支架、第二次張拉。

（2）支架拆除工藝流程：卸落沙箱、拆除模板、解除型鋼梁橫向整體聯系、吊下第一片梁（最外側）、其余梁橫聯向外橫移、依次吊下各片梁、拆除上墊梁、下墊梁、沙箱、依次拆除各類拆除立柱、拉撐桿件、各類的桿件要分類放置。

3.2 施工要點

3.2.1 門架基礎施工

支墩基礎分為兩步施作，將原地表換填0.5 m深2.0 m寬3∶7灰土，找平分兩次碾壓成型。在底層綁扎鋼筋。支模后澆筑0.5 m厚C20混凝土。混凝土基礎沿專用線方向寬1.2 m，長約40 m。混凝土基礎上預埋螺紋鋼，用來固定鋼管立柱。

3.2.2 支墩施工

門架立柱采用鋼管立柱，間距為2 m。順鐵路線方向搭設。立柱上設雙層40H型鋼作為帽梁，每層2根，兩側帽梁之間設置高30 cm，直徑630 mm的沙箱。門架立柱之間增加斜撐和橫聯。鋼管立柱和上墊帽梁焊接。

3.2.3 縱橫梁施工

門洞主梁采用40b工字鋼，垂直于鐵路線搭設，主梁梁長為8 m，間距根據處于梁底位置不同分別為0.4 m、0.6 m不等。上面沿主線方向鋪設間距為60 cm的雙層方木。主梁工字鋼與帽梁焊接。

3.2.4 予拱度設置

由于型鋼梁撓度較大，在施工過程中變化復雜的特點，對預拱度進行如下設置，各種跨度的跨中最大預拱度如下表1，主要采用縱梁上設墊木及碗扣鋼管支架來調整。搭設碗扣支架前在型鋼梁下掛設安全網，防止落物傷及人與車；在縱梁上鋪設橫向16型鋼間距1.0 m，與縱梁上弦桿采用扣件聯結牢固，為防止重物落下可在橫向槽鋼上滿鋪木板防護，其上鋪設墊木及搭設碗扣式支架。利用碗扣式支架上托調整標高便捷的優點，配合弧形鋼管、上墊木、竹膠板形成梁底面模板。

施工第一跨時在立模前、立模后、鋼筋綁扎完成后、澆筑砼前后及砼澆筑砼過程中設點進行觀測，根據實際觀測值可適當調整以后各跨的預拱度。預拱度的設置形式設計有要求時按設計設置，設計無要求時，為簡化計算可按圓曲線設置，設計方法如下：

①、根據軍用梁跨度和確定的跨中預拱度值，求出預拱度的圓曲線半徑R

已知梁跨為L，跨中預拱度值為f0

②、根據已求的半徑R和跨中預拱度f0求距跨中x處的梁底預拱度fx

以上為按圓曲線設置的計算，亦可按二次拋物線設置預拱度。

3.2.5 支架卸落

待混凝土強度達到設計強度指標，按既定方案預先拆除外側模、內箱模板，按照50%張拉應力施加預應力，觀察錨具夾片穩定，即可按照縱向整體支架的落架次序卸落門架及兩側碗扣支架。門架卸落采取松開沙箱落沙孔方式，使梁體不再承受支撐力。然后一次拆除模板體系、支撐體系。拆除時，在列車行駛間隔時段進行。

4 門式支架安全檢算

現澆筑結構混凝土平均荷載g1=20.7×26/12=44.85 KN/m2（“20.7”為截面積）；施工人員、料、模板、具行走運輸堆放載荷gr=4.5 KN/m2；傾倒混凝土時產生的沖擊荷載和振搗混凝土時產生的荷載均按4 KN/m2考慮。根據規范要求計算模板及支架時，所采用的荷載設計值，應取荷載標準值分別乘以相應的荷載分項系數，然后再進行組合。該段組合后的設計荷載為：44.85×1.2+8.5×1.0=62.3 KN/m2。

4.1 門洞I40B工字鋼主梁的應力驗算

主梁采用I40b工字鋼，間距在梁底40 cm一道，跨徑6.6 m

主梁每米上的荷載為：

主梁的支柱中心間距為6.6 m，跨中彎距為M1=q×l2/8=135.68 kN·m

I40B工字鋼抗彎截面系數：

①主梁受彎的強度驗算：

③主梁受剪應力驗算：

④主梁的撓度計算：

主梁設置滿足受力的各項要求。

4.2 柱頂40H型鋼枕梁應力驗算

墩柱頂帽梁采用兩根40H型鋼枕梁，跨度2 m。受力按實際情況分析。

40H型主梁的荷載：

枕梁跨中彎距為

即每道枕梁的跨中彎矩為

40H型鋼抗彎截面系數：

①主梁受彎的強度驗算：

故連續結構的兩個40H型鋼枕梁滿足2m間距的抗彎要求。

③兩個40H型鋼枕梁受剪

故枕梁結構穩定。

④枕梁的撓度計算：

4.3 鋼管立柱的驗算

擬用鋼管柱作為立柱，沿鐵路專用線方向間距2 m，柱高為6 m。

門洞寬度沿垂直于鐵路專用線的方向為6.6m，即平均每個立柱所承受的荷載為

鋼管上型鋼重量：60 kN，

每個鋼管（直徑630 mm，壁厚14 mm）允許承載力：

4.4 鋼管立柱穩定驗算

鋼管立柱的慣性半徑：i=0.218 m，面積0.027 m2

則鋼管立柱穩定滿足要求。

4.5 門洞支墩的地基承載力驗算

按最不利荷載考慮，只驗算底腹板范圍地基承載力，門洞沿門洞法線方向寬6.6 m，有效門洞長12.5 m。視門洞梁在軸線方向為整體，則門洞梁的應力為：F1=62.3×6.6×13.5=5551 kN.每個門洞架的支撐力為F2=F1/2=2775 kN。

門洞支架的沿軸線方向的寬度為1.2 m，支架下混凝土為50 cm厚雙層配筋混凝土，基礎長度為37 m。則門洞支架混凝土基礎下的地基承載力：P=F2/（13.5×1.2）=171 kPa。因此，混凝土基礎下地基承載力要求達到170 kP以上，混凝土基礎下進行換填，換填后地基要求達到170kpa的要求，由試驗室檢測為準。

5 結語

該橋在施工中綜合利用型鋼梁承載大和碗扣支架調整標高便捷的優點，在縱梁上搭設碗扣式鋼管支架，解決了橋梁縱坡度大、單純使用型鋼梁標高不易調整的難題，以及避免縱梁橫移拆卸工效低又不安全的情況；在型鋼和基礎混凝土之間設置橡膠墊和木板等阻尼較大的材料，并通過車輛限速等有效措施減小了橋上震動對現澆混凝土的影響；根據軍用梁的受力特點制定的分段安裝、拆卸方案，對吊車的吊點位置、吊梁片數進行了計算，事實表明，現場的安全性高，使用效率較高。該橋使用過程安全、可靠、優質、得到了世界的好評。

參考文獻

[1]公路橋涵鋼結構及木結構設計規范JTJ 025-86.

[2]鐵路橋涵施工規范TB10203—2002.