滬寧城際鐵路跨翔江公路60＋100＋60m連續梁現澆支架設計與施工

2014-02-10 05:31:14程立榮王曉莉王余珉

交通科技 2014年1期

程立榮王曉莉王余珉

（中交二公局第五工程有限公司西安 710119）

1 工程概述

滬寧城際鐵路是長江三角洲地區城際客運鐵路規劃線網的主骨架，是城際線網寧－滬－杭－甬“Z”型主軸的重要組成。滬寧城際鐵路于里程樁號HQXDK004＋406.470～HQXDK004＋628.070處跨翔江公路，設計為60m＋100m＋60m的3跨變截面連續梁橋，采用支架現澆施工。主墩32和33號墩連續跨越翔江公路和顧江河（排洪河道，非洪期水深3m），與翔江公路33°斜交，與顧江河147°斜交。此處翔江公路路面標高為＋3.597m。見圖1、圖2。

圖1 主橋布置圖（單位：cm）

圖2 主跨平面位置圖（單位：cm）

箱梁形式為變截面單箱單室連續梁，采用垂直腹板，箱梁頂寬12.2m，底寬6.0m，翼緣板長3.1m，由半徑為1.6m的圓弧段與腹板相連，梁高按圓曲線變化，圓曲線半徑R＝488.546m，支點處梁高6.83m，跨中處梁高4.53m。

2 工程特點及難點

本座大跨徑連續梁現澆支架的設計和施工主要存在以下特點和難點：

（1）地理環境復雜，受限制條件多，支架需跨越既有道路、橋梁、河流及地下各類管線，設計難度大。

（2）工后沉降控制質量標準高。為滿足無砟軌道高平順性、高可靠性和高穩定性要求及線下結構物的工后沉降要求，橋梁墩臺均勻沉降量≤20mm；相鄰墩臺沉降量之差≤5mm。

（3）支架規模大，材料投入多，施工場地狹小，施工組織困難大。

（4）翔江公路為上海嘉定地區一條主干道，車流量很大，施工過程中交通組織要求高。

（5）工期緊，任務重。由于受拆遷和圖紙的因素影響，工程開工較晚，從支架搭設到現澆梁施工完成只有3.5月。

3 支架設計

3.1 設計考慮因素

在支架設計時，通過對現場勘察，主要考慮了以下因素：

（1）翔江公路地處上海嘉定區，為雙向4車道外加2個4m寬非機動車道，是南北向主要干道，車流量大，施工過程中需確保交通的通暢。

（2）顧江河為上海嘉定區排洪河道網的重要組成部分，洪水期的過水斷面需得以保證。

（3）7號橋作為翔江公路跨越顧江河的既有設施，不能作為支架承力基礎。

（4）作為高速鐵路橋梁，線性控制嚴，撓度控制要求高。

3.2 支架方案確定

在充分考慮了以上因素后，確定了支架結構為邊跨采用碗扣支架，主跨采用梁式支架和碗扣相結合的結構形式。見圖3、圖4。

圖3 支架結構立面布置圖

圖4 支架主跨基礎平面布置圖

主跨路界內為保證施工過程中翔江公路交通不阻斷，能正常運營，不減少車道數量，即布置6個門洞，因高度限制，門洞凈高5.0m，支架門洞凈寬布置原則為：2.2m人洞＋4×3.8m雙向4車道＋2.2m人洞。

箱梁形式為變高度連續梁橋，考慮到主梁標高的調整和梁體成型后承重梁拆除便利，承重梁采取下承式，在其上鋪設工20a的分配梁后搭設碗扣支架作為橋梁線形調整和卸載結構。

3.3 支架結構介紹

（1）基礎結構。邊跨在路界外，整個碗扣支架基礎采用1m三七灰土換填分層壓實，表層采用20cm混凝土進行硬化。

中跨路界外考慮到管線保護，采取填土后澆注鋼筋混凝土墊層做整體處理，其上于適當位置布設條形基礎，跨越管線。根據公路路基承載力要求，路界內條形基礎直接座落在路面上，承臺上范圍內支架采用預埋錨板與鋼管進行焊接。

河中支墩基礎為保證過水斷面，通常采用鋼管樁或鉆孔灌注樁作為基礎，在選擇時須根據河流深淺、地質情況、施工難易程度、成本情況綜合考慮。因支架支墩布置點受限，樁端支點反力過大，采用鋼管樁打入深度過長，且后期拔出困難。通過技術經濟安全風險分析，最終確定采用直徑1.2m樁長40m的鉆孔灌注樁基礎。

（2）鋼管支墩結構。路上部分鋼管立柱采用直徑820mm、壁厚10mm鋼管；河中鋼管立柱采用直徑1 020mm、壁厚10mm鋼管；平聯鋼管采用［40；剪刀撐采用［20。

（3）橫梁。支墩頂橫梁采用2HN600×200型鋼，支墩與橫梁結合部位采用鋼板作為牛腿進行支撐加強。

由于支架受7號橋的影響，此處跨徑最大達到21m，為控制支架的撓度，在7號橋橋縫內打設2根鋼管樁，樁頂采用2組16m長，每組2HW400×400型鋼做為挑梁進行支撐。

（4）貝雷縱梁。支架上部承重梁采用貝雷梁，根據門洞跨越距離的不同布設不同數量和組合形式的貝雷梁。在翔江公路與顧江河立體相交處的7號橋，因需對7號橋進行保護，支架需一次跨越7號橋，根據設計采用31排雙層貝雷梁，在其他跨徑處布設27排單層貝雷梁。

為增強貝雷支點局部抗剪能力，在貝雷與主橫梁相交部位增設下弦桿和雙［10豎桿。

（5）分配梁。貝雷梁頂面橫向鋪設I20a工字鋼，縱橋向布置根據碗扣間距進行布置，布置間距為翼板處0.9m，底板位置0.6m，腹板位置0.3m。

（6）碗扣支架。分配梁上采用直徑48mm、壁厚3.5mm的碗扣支架，碗扣搭設在分配梁之上，立桿分布為底板處0.6m×0.6m；腹板處0.3m×0.3m；翼板處0.9m×0.9m，與分配梁腹板對應，利用頂托調節主梁底板標高。

4 支架計算

4.1 計算荷載

混凝土自重：包括主梁混凝土、鋼筋、鋼絞線等材料重量，混凝土容重取26.5kN／m3。根據不同斷面劃分為5個斷面取值。其他附加荷載包括模板自重、施工人員、機具荷載、振搗混凝土荷載、傾倒混凝土時產生的沖擊荷載和支架自重。

4.2 設計工況及荷載組合

根據主梁主跨施工順序，分為5個設計工況。見表1。

表1 設計工況及荷載組合表

4.3 建模計算

采用有限元分析軟件MADIS建模對每個梁段在工況下的受力進行計算分析，在建模時考慮貝雷為梁桿混合模型，同時根據貝雷實際受力狀態，在上下弦桿銷接處釋放雙軸彎矩和轉矩；樁頂橫梁與貝雷架建模時采用彈性連接，調整彈性連接剛度SDx，保持節點之間的距離并實現應力應變協調；鋼管樁與樁頂橫梁接觸端釋放雙軸彎矩和轉矩。見圖5。