轉體連續(xù)梁0#塊支架體系優(yōu)化設置分析

孔德勛，魯文軍，郝傳志，張 羽，吳玉迪

中建鐵路投資建設集團有限公司，北京 100070

近年來，我國不斷加大對現(xiàn)代化綜合交通運輸體系網的建設投入，高速鐵路以其方便快捷的優(yōu)勢，成為綜合交通運輸體系網的主動脈。在建設過程中，往往面臨大跨度橋梁的施工，大跨度轉體連續(xù)梁的施工就是其中的難點之一。如何高質量、高標準地完成大跨度轉體連續(xù)梁施工成為重要的技術難題，其首要難題就是保證0#塊的施工質量，而0#塊支架體系的設置就是重中之重。文章依托新建濰坊至萊西鐵路工程跨海青鐵路特大橋60m+100m+60m轉體連續(xù)梁，以保證轉體前球鉸受力體系的穩(wěn)定性、提高轉體施工的安全性為落腳點，對轉體連續(xù)梁0#塊支架體系進行了優(yōu)化設置，并進行了深入的研究。

1 技術原理

采用傳統(tǒng)的施工方法進行轉體連續(xù)梁0#塊支架體系設計時，靠近主墩的0#塊支架需設置于上轉盤之上。文章對現(xiàn)場施工實際情況進行了優(yōu)化探索，將轉體連續(xù)梁靠近主墩的0#塊支架采用在墩頂大小里程側各水平、對稱、等間距預埋雙拼工字鋼形成懸挑牛腿受力支撐體系的方法，等效代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼管柱受力支撐體系，節(jié)約了鋼管柱材料的用量，避免了轉體連續(xù)梁靠近主墩的支架設置于上轉盤上。

2 0#支架優(yōu)化設計

2.1 懸挑牛腿受力支撐體系總體設計

靠近主墩一側的單排0#塊鋼管柱支架體系采用懸挑牛腿受力支撐體系等效代替，懸挑牛腿受力支撐體系由嵌于墩頂的雙拼工字鋼、預埋于雙拼工字鋼底部的鋼筋網、砂箱、雙拼工字鋼橫梁組成，在主墩墩頂大小里程側各水平，對稱、等間距預埋4對I45雙拼工字鋼形成懸挑牛腿受力支撐點，I45雙拼工字鋼橫向間距為2.5m[1]。

2.2 懸挑牛腿承載能力計算

（1）受力計算模型。0#塊支架單側承受的混凝土重量為312t，0#塊支架預壓時綜合考慮混凝土自重、模板、施工荷載組合，按照支架承受的最大施工荷載的1.1倍進行預壓，經過計算單側預壓重量為400t，懸挑牛腿承載能力計算時，將牛腿作為左支座固定、右支座自有、跨長0.6m、單個牛腿受力500kN的受力計算模型，如圖1所示。

圖1 懸挑牛腿受力計算模型

懸挑牛腿承載能力計算時，受力模型的基本信息、各跨截面的幾何特性、各跨材料的特性分別如表1～表3所示。

表1 懸挑牛腿受力檢算模型基本信息表

表2 各跨截面幾何特性表

表3 各跨材料特性表

（2）懸挑牛腿彎矩、剪力計算。懸挑牛腿彎矩、剪應力計算結果如表4所示。

表4 懸挑牛腿受力檢算結果

（3）懸挑牛腿安全系數計算結果。懸挑牛腿安全系數計算結果如表5所示。

表5 安全系數計算結果

容許安全系數取值：整體穩(wěn)定性安全系數為1；抗彎強度安全系數為1；抗剪強度安全系數為1。

2.3 懸挑牛腿I45雙拼工字鋼加工制作

懸挑牛腿受力支撐體系采用I45工字鋼進行加工，I45工字鋼之間采用規(guī)格為300mm×150mm×8mm的鋼板焊接成整體，鋼板與工字鋼接觸部分進行滿焊。

2.4 懸挑牛腿I45雙拼工字鋼、鋼筋網、砂箱、橫梁安裝

在施工主墩墩帽時，在主墩墩頂大小里程側各水平、對稱、等間距預埋4對I45雙拼工字鋼，雙拼工字鋼橫向間距為2.5m，嵌于墩頂1.2m，外露0.9m，根據檢算結果在嵌入墩頂之中的雙拼工字鋼底部設置6層鋼筋網，以增強懸挑牛腿受力支撐點抗壓強度，每層鋼筋網片規(guī)格為50cm×80cm，鋼筋型號為HRB400φ16mm，鋼筋網的層距為10cm；在外露雙拼工字鋼形成的懸挑牛腿受力支撐點上設置砂箱，安裝雙拼工字鋼橫梁，形成與傳統(tǒng)支架體系受力等效的懸挑牛腿受力體系[2]。

3 施工質量控制標準及措施

3.1 質量控制標準

I45工字鋼之間采用規(guī)格為300mm×150mm×8mm的鋼板焊接成整體，其焊接質量應符合《鋼結構工程施工質量驗收標準》（GB 50205—2020）。

3.2 質量保證措施

（1）鋼結構用主要材料、零（部）件、成品件、標準件等產品應進行進場驗收，驗收合格后方可使用。

（2）工字鋼、鋼板的品種、規(guī)格、性能應符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定并滿足設計要求；鋼板進場時，應按照國家現(xiàn)行標準的規(guī)定抽取試件且應進行屈服強度、抗拉強度、伸長率和厚度偏差檢驗，檢驗結果應符合國家現(xiàn)行標準。

（3）焊接前必須進行試焊，焊接人員必須持證上崗，試焊合格后方可進行批量焊接作業(yè)[3]。

4 工程應用成效

新建濰坊至萊西鐵路工程跨海青鐵路特大橋（60+100+60）m轉體連續(xù)梁主墩0#塊支架通過采用懸挑牛腿受力支撐體系等效代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼管柱支撐體系的方法，避免了靠近主墩的支架設置于上轉盤之上，節(jié)約了支架體系材料的用量，保證了施工安全，順利完成了0#塊施工及連續(xù)梁合龍施工，提前10d完成施工任務，實現(xiàn)了提前履約，創(chuàng)造了良好的經濟效益和社會效益。

5 結束語

綜上所述，鐵路、市政、公路工程等大跨度轉體連續(xù)梁主墩0#塊施工時，可采用懸挑牛腿受力支撐體系等效代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼管柱支撐體系的方法，此方法能有效保證轉體前球鉸的受力平衡狀態(tài)，新穎可靠，經濟且可操作性強，可在鐵路、市政、公路等類似大跨度轉體連續(xù)梁施工中推廣使用，具有良好的指導和借鑒意義。