32mπ型站臺梁現澆支架體系設計與受力分析

楊凱 吳文杰

摘 要：π型站臺梁支架現澆不同于箱梁支架現澆，因其無底板，現澆過程中腹板下支架體系受力較為集中，需對其進行專項現澆支架體系設計。文章以建德東站32mπ型梁現澆為工程背景，針對最重梁型及最大墩高設計3中現澆支架施工方案。綜合考慮有限元分析結果、現場物資周轉及支架拼裝便捷性，對墩高最高處Z0型站臺梁現澆選用支架方案二，梁重最重處Z0型站臺梁現澆選用支架方案三。文中所述兩跨簡支支架體系可對同類施工起到借鑒作用。

關鍵詞：π型站臺梁；現澆；支架體系；設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.113

0 引言

受線路及地形限制，我國部分高鐵車站站臺布設于橋梁之上。π型站臺梁為目前常用的一種站臺梁梁型，因受梁型限制，常采用支架現澆法施工。但π型站臺梁支架現澆不同于箱梁支架現澆，因其無底板，現澆過程中腹板下支架體系受力較為集中，現澆箱梁的支架體系不能直接套用，需對其進行專項現澆支架設計。文章以建德東站32mπ型梁現澆為工程背景，通過設計支架體系，并對其分析，進而得出最有支架體系方案。

1 工程概況

建德東站位于浙江省建德市楊村橋鎮，站場內結構物主要包括DK136+086.88楊村橋大橋，DK136+579.88楊樹村特大橋，DK136+579.88楊村橋特大橋站臺橋，DK137+138.15外塢1號大橋及其站臺橋，DK137+678.14外塢特大橋，DK137+678.14建德東站地道。

站臺梁橋采用支架現澆的方式進行站臺梁施工， 共18孔。楊村橋特大橋站臺橋現澆簡支梁共計6孔，其中Z0型2孔，Z3型1孔，Z4型1孔，Z5型1孔，Z6型1孔；外塢1#大橋站臺橋現澆簡支梁共計12孔，其中Z0型8孔，Z1型2孔，Z3型2孔。

2 支架體系方案

2.1 現澆支架體系設計

π型站臺梁橋全長32.6m，其中支架現澆過程中墩頂以上梁端長1.47m，支架現澆梁段長為29.66m。對π型站臺梁現澆支架體系進行設計時，從以下3點出發進行考慮：

（1）π型站臺梁較箱梁梁型少一底板，現澆過程中腹板下支架體系受力較為集中；

（2）π型站臺梁分Z0～Z5共5種類型，其中Z1站臺梁（1#-2#墩）處梁重最大；Z0站臺梁（20#-21#墩）處墩高均最高；

（3）現澆支架體系搭建及運轉。

結合以上三點，設計三種現澆支架體系進行技術方案必選。三種方案中除上部結構中縱梁上部結構中作為主要受力構件的貝雷梁數量和結構形式不同、下部結構中鋼管臨時墩墩高不同，其余構件形式均相同（表1、圖1）。

2.2 現澆支架體系構成

鋼管臨時墩選用市場較常使用的φ609mm、壁厚16mm鋼管立柱作為支撐柱；選用國產321型貝雷梁作為縱梁；支墩頂橫梁統一用雙拼I40b工字鋼；分配梁工字鋼為I20a型；縱向分配方木采用10*10cm型；底模采用18mm厚竹膠板，側模及內模采用15mm竹膠板。

鋼管柱柱上置工字鋼橫梁及縱向拼裝貝雷梁。支架兩端鋼管柱支撐于承臺上.鋼管立柱高度較高時，為增強立柱穩定性，中間橫向每隔不大于10m設置一道橫向聯系，用18#槽鋼連接。

鋼管柱臨時墩基礎由100cm直徑鉆孔樁基礎及承臺組成，承臺采用C25鋼筋砼，承臺內上下層布置φ16鋼筋網片，間距15cm。樁基礎間距與鋼管柱相同，樁基頂端伸入承臺5cm。鋼管底部焊接鋼板支撐于承臺上，并與承臺內預埋鋼筋焊接固結。

貝雷片支架體系自上而下其結構為竹膠板底板、分配方木、工字鋼分配梁、貝雷梁、工字鋼墊梁、落梁沙筒和鋼管立柱。竹膠板下設10cm*10cm方木，間距30cm布設。方木擱置在分配梁工字鋼上，分配梁工字鋼沿橋梁縱向60cm一道，直接擱置在貝雷片上，貝雷片與鋼管立柱之間設置雙拼40b工字鋼墊梁。

3 支架體系受力分析

3.1 有限元模型建立

π型站臺梁橋全長32.6m，其中支架現澆過程中墩頂以上梁端長1.35m，不參與支架體系的計算，故支架計算梁段長為29.9m。采用梁單元建立π型梁模型，全橋共54個單元，251個節點。

為方便支架體系計算，在π型梁腹板底部建立對應于橫向分配梁的節點，與主梁節點采用剛性連接。分別建立3種方案下支架體系，其中為更好地模擬各貝雷梁節段之間的連接方式，將兩相鄰節段之間通過釋放約束的方式形成鉸接。對鋼墊梁底部復制相應節點，通過剛性連接的方式形成一受力整體，復制的節點為鋼管立柱頂部節點。鋼管立柱與鋼墊梁之間通過釋放約束的方式形成鉸接，支架體系模型如圖2。

3.2 方案受力分析

分別對梁重最大Z1型站臺梁（1#-2#墩）及墩高最高處Z0型站臺梁（20#-21#墩）進行3種支架方案受力分析（表2）。從表2中可以得出，對Z0、Z1型站臺梁采用方案一時，貝雷梁正應力超出容許應力273MPa，不滿足安全施工要求。方案二、方案三支架體系受力均能滿足π型站臺梁安全施工。

通過計算可知，支架體系貝雷梁的最大豎向位移對于連續結構方案一最大豎向位移17.96mm，簡支結構方案二及方案三最大豎向位移15.9mm，均小于變形容許值要求L/400=29000/400=32.5mm。

綜上所述，在考慮經濟條件及支架搭設、現澆安全性下，Z0型站臺梁現澆選用支架方案二，Z0型站臺梁現澆選用支架方案三。

4 結論

考慮π型站臺梁無底板及不同梁重、墩高影響下，對建德東站5種類型現澆π型站臺梁設計3種支架現澆方案。建立有限元分析模型，分別對梁重最大Z1型站臺梁）及墩高最高處Z0型站臺梁進行3種現澆支架施工方案進行受力分析。綜合考慮有限元受力分析結果、經濟因素及支架施工安全性的條件下，Z0型站臺梁現澆選用支架方案二，Z0型站臺梁現澆選用支架方案三，其余類型梁型在方案二和方案三中合理選用。文中最終選用的兩跨簡支支架體系較兩跨連續支架體系更便于拼裝、周轉，可對同類施工起到借鑒作用。

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