后張法預應力混凝土簡支箱梁制梁臺座基礎選型及分析

摘要：重慶至萬州客運專線（設計時速：250km/h）梁平制梁場，在有砟軌道后張法預應力混凝體簡支整孔箱梁預制臺座的選型上，綜合考慮了場地自然高差較大的特點，在技術保證的前提下，選用了2種結構型式制梁臺座：一是端部臺座采用樁基礎，中部臺座采用筏板基礎；二是端部與中部均采用樁梁結構。本文主要介紹第一種結構型式，分別對澆筑梁體混凝土后預應力張拉前（工況1）及箱梁預初張拉完成后未脫內模前（工況2）時制梁臺座受力分析，以及對投入使用后的情況進行總結。

關鍵詞：客運專線；箱梁；制梁臺座；選型；分析

1 工程概況

梁平制梁場是新建鐵路重慶至萬州客運專線（設計時速：250km/h）土建4標2個梁場之一，承擔客運專線DK144+534.6～DK181+695.7范圍內共654榀箱梁預制及架設任務。本文以32m箱梁為研究對象，簡支箱梁結構形式為單箱單室等高度，梁端頂板、底板及腹板局部向內側加厚，梁底寬5.3m，梁頂寬12.2m，截面中心梁高2.686m，梁全長32.6m，計算跨度31.5m，單向預應力體系，單榀箱梁質量約750t。

2 地質情況

梁平制梁場位于重慶市梁平縣蔭平鎮太平村，屬丘陵剝蝕地貌，總體地勢東低西高，地勢平緩，高程431.03～453.11m，高差22.1m。制梁場場地內及附近無河流通過及泉井點出露，場地水文地質條件相對簡單。經工程地質調查、鉆探揭露，制梁場區分布地層由新到老分述為：（1）粉質粘土：棕紅-棕褐色，土質較均，可塑-軟塑，微含角礫，無搖震反映，切面有光澤，干強度中等，韌性中等該層整個場地分布均勻，層厚0.5-6.8m；（2）強風化帶基巖：巖石風化裂隙發育，巖石破碎，層厚0.7～3.4m；（3）中風化帶基巖：巖石結構清晰，巖石較完整，巖石較硬。

3 制梁臺座結構設計

3.1 制梁臺座設計基本情況

梁平制梁場制梁臺座共8個，包括1個32m與24m箱梁共享臺座。根據以往制梁場制梁臺座設計及實踐經驗，一般情況下，樁基礎就受力特點而言，要優于筏板基礎，但考慮到場地的自然高差較大，場地整平后地層差異，本工程采用了兩種形式制梁臺座，分述如下：

3.1.1 端部臺座采用樁基礎，中部臺座采用筏板基礎（臺座Ⅰ）

制梁臺座兩端采用嵌巖灌注樁基礎，單個承臺下設置2根Φ1000嵌巖灌注樁，樁端進入中風化砂巖不小于1m，制梁臺座中部采用筏板基礎，見圖1～3。

圖1 臺座Ⅰ平面圖1：150（mm）

圖2 臺座ⅠA-A剖面圖1：100（mm） 圖3 臺座ⅠB-B剖面圖1：100（mm）

3.1.2 端部與中部均采用樁梁結構（臺座Ⅱ）

制梁臺座采用4個承臺結構，單個承臺下設置2根Φ1000嵌巖灌注樁，樁端進入中風化砂巖不小于1.5m，共享臺座采用類似結構。

本文主要介紹第一種臺座基礎。

3.2 臺座荷載

臺座上部荷載由箱梁自重、模板（包括內模、底模、端模及側模）自重和施工荷載構成。箱箱梁自重約7500kN；內模重約600kN；底模重約320kN；端模重約80kN；側模重約650kN，支撐在側模預埋基礎上，只有少部分荷載作用于制梁臺座上，故在分析時忽略不計；人的作用荷載無法精確計算，暫按梁重及模板重的5%計算，取500kN。

3.3 工況分析

3.3.1 工況1

在澆筑梁體混凝土后進行預應力張拉前，梁重、模板重及施工荷載均勻分布在臺座基礎上。預制臺座荷載標準值為：（7500+600+320+80+500）/32.6=276.07kN/m；

筏板基礎及上部枕梁結構自重為：（6.6×0.5+3×0.6×1.0）×29.6×2.5×10=374.34kN；

取安全系數1.2，則筏板基礎地基上總荷載為：（276.07×29.6+374.34）×1.2=10255.21kN；

該工況下，筏板基礎整體均勻受力，故地基平均應力為：10255.21/（29.6×6.6）=52.49kPa；

根據地質勘測報告可知，筏板基礎區域地基土只需做原土壓實或換填碎石土分層碾壓密實處理，地基承載力特征值為120kPa，滿足要求。

3.3.2 工況2

箱梁預應力預、初張拉為帶模（內模）作業，張拉完成后未脫內模前，此時制梁臺座受力最大。因梁體反拱作用，梁重、模板重（內模與底模）、及鋼絞線因張拉后反作用力主要由端部臺座承擔（端部臺座與中間筏板基礎臺座分離設置）。

箱梁自重與部分模板自重為：7500+600+320=8420kN；

按照最不利原則，選擇曲線有聲屏障箱梁為計算對象，錨外控制應力為930MPa，根據設計圖紙計算得知，預、初張拉后，鋼絞線束反力豎直向下的分力和為2250.7 5kN（鋼絞線束與立面夾角對計算結果影響微小，可忽略不計）。

取安全系數1.2，則端部臺座承擔總荷載為（8420+2250.75）×1.2=12804.9kN；

制梁臺座兩端臺座平均承擔總荷載，則單個端部臺座承擔荷載為12804.9/2=6402.45kN；

每個端部臺座下分別有2根嵌巖灌注樁，則單根嵌巖灌注樁承擔荷載為6380.68/2=3201.22kN；

嵌巖灌注樁單樁承載力特征值為6000kN>3201.22 kN，滿足要求。單樁承載力特征值根據地質報告，按《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）公式計算而來。

4 制梁臺座投入使用后沉降觀測分析

4.1 水準點的選擇

水準點是整個沉降觀測的基準，故在選擇時，以視野良好、挖方區且不易被破壞的點作為基準點，梁場共埋設3個水準點。

4.2 沉降觀測點的布設

沉降觀測點固定在制梁臺座枕梁外側，分別為枕梁兩端及跨中位置，對稱布設共6個點，采用沉降標垂直打入枕梁，外露長度約20mm。

4.3 觀測結果

制梁臺座沉降觀測儀器采用天寶DiNi03精密電子水準儀。制梁臺座首次投入使用時，對箱梁底腹板鋼筋籠吊裝入模、安裝端模內模、頂板鋼筋籠吊裝入模，以及混凝土澆筑、初張拉過程中，及箱梁移出制梁臺座后等各種工況，嚴格按照預先制定的沉降觀測方案，對制梁臺座沉降進行連續觀測，發現臺座兩端最大沉降量為5mm，不均勻沉降在2mm之內，完全滿足設計要求。

5 結束語

箱梁預制的混凝土澆筑與預應力初張拉等關鍵工序均在制梁臺座上完成，制梁臺座的設計及施工在制梁場建設中十分關鍵。梁平制梁場制梁臺座選型上綜合考慮了場地自然高差較大的特點，經過技術分析論證，選用了2種結構型式制梁臺座。根據上述分析及實際使用看，在地質條件較好的場地，制梁臺座端部采用樁基礎，中部采用筏板基礎，也是基本可以滿足要求的。同時，臺座的沉降是一個緩慢的過程，只要在箱梁預制過程中，加強對制梁臺座的沉降觀測，并根據觀測結果及時調整底模，就能確保制梁臺座滿足箱梁預制要求。

參考文獻：

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