沪宁城际铁路跨翔江公路60＋100＋60m连续梁现浇支架设计与施工

2014-02-10 05:31程立荣王晓莉王余珉

交通科技 2014年1期

程立荣王晓莉王余珉

（中交二公局第五工程有限公司西安 710119）

1 工程概述

沪宁城际铁路是长江三角洲地区城际客运铁路规划线网的主骨架，是城际线网宁－沪－杭－甬“Z”型主轴的重要组成。沪宁城际铁路于里程桩号HQXDK004＋406.470～HQXDK004＋628.070处跨翔江公路，设计为60m＋100m＋60m的3跨变截面连续梁桥，采用支架现浇施工。主墩32和33号墩连续跨越翔江公路和顾江河（排洪河道，非洪期水深3m），与翔江公路33°斜交，与顾江河147°斜交。此处翔江公路路面标高为＋3.597m。见图1、图2。

图1 主桥布置图（单位：cm）

图2 主跨平面位置图（单位：cm）

箱梁形式为变截面单箱单室连续梁，采用垂直腹板，箱梁顶宽12.2m，底宽6.0m，翼缘板长3.1m，由半径为1.6m的圆弧段与腹板相连，梁高按圆曲线变化，圆曲线半径R＝488.546m，支点处梁高6.83m，跨中处梁高4.53m。

2 工程特点及难点

本座大跨径连续梁现浇支架的设计和施工主要存在以下特点和难点：

（1）地理环境复杂，受限制条件多，支架需跨越既有道路、桥梁、河流及地下各类管线，设计难度大。

（2）工后沉降控制质量标准高。为满足无砟轨道高平顺性、高可靠性和高稳定性要求及线下结构物的工后沉降要求，桥梁墩台均匀沉降量≤20mm；相邻墩台沉降量之差≤5mm。

（3）支架规模大，材料投入多，施工场地狭小，施工组织困难大。

（4）翔江公路为上海嘉定地区一条主干道，车流量很大，施工过程中交通组织要求高。

（5）工期紧，任务重。由于受拆迁和图纸的因素影响，工程开工较晚，从支架搭设到现浇梁施工完成只有3.5月。

3 支架设计

3.1 设计考虑因素

在支架设计时，通过对现场勘察，主要考虑了以下因素：

（1）翔江公路地处上海嘉定区，为双向4车道外加2个4m宽非机动车道，是南北向主要干道，车流量大，施工过程中需确保交通的通畅。

（2）顾江河为上海嘉定区排洪河道网的重要组成部分，洪水期的过水断面需得以保证。

（3）7号桥作为翔江公路跨越顾江河的既有设施，不能作为支架承力基础。

（4）作为高速铁路桥梁，线性控制严，挠度控制要求高。

3.2 支架方案确定

在充分考虑了以上因素后，确定了支架结构为边跨采用碗扣支架，主跨采用梁式支架和碗扣相结合的结构形式。见图3、图4。

图3 支架结构立面布置图

图4 支架主跨基础平面布置图

主跨路界内为保证施工过程中翔江公路交通不阻断，能正常运营，不减少车道数量，即布置6个门洞，因高度限制，门洞净高5.0m，支架门洞净宽布置原则为：2.2m人洞＋4×3.8m双向4车道＋2.2m人洞。

箱梁形式为变高度连续梁桥，考虑到主梁标高的调整和梁体成型后承重梁拆除便利，承重梁采取下承式，在其上铺设工20a的分配梁后搭设碗扣支架作为桥梁线形调整和卸载结构。

3.3 支架结构介绍

（1）基础结构。边跨在路界外，整个碗扣支架基础采用1m三七灰土换填分层压实，表层采用20cm混凝土进行硬化。

中跨路界外考虑到管线保护，采取填土后浇注钢筋混凝土垫层做整体处理，其上于适当位置布设条形基础，跨越管线。根据公路路基承载力要求，路界内条形基础直接座落在路面上，承台上范围内支架采用预埋锚板与钢管进行焊接。

河中支墩基础为保证过水断面，通常采用钢管桩或钻孔灌注桩作为基础，在选择时须根据河流深浅、地质情况、施工难易程度、成本情况综合考虑。因支架支墩布置点受限，桩端支点反力过大，采用钢管桩打入深度过长，且后期拔出困难。通过技术经济安全风险分析，最终确定采用直径1.2m桩长40m的钻孔灌注桩基础。

（2）钢管支墩结构。路上部分钢管立柱采用直径820mm、壁厚10mm钢管；河中钢管立柱采用直径1 020mm、壁厚10mm钢管；平联钢管采用［40；剪刀撑采用［20。

（3）横梁。支墩顶横梁采用2HN600×200型钢，支墩与横梁结合部位采用钢板作为牛腿进行支撑加强。

由于支架受7号桥的影响，此处跨径最大达到21m，为控制支架的挠度，在7号桥桥缝内打设2根钢管桩，桩顶采用2组16m长，每组2HW400×400型钢做为挑梁进行支撑。

（4）贝雷纵梁。支架上部承重梁采用贝雷梁，根据门洞跨越距离的不同布设不同数量和组合形式的贝雷梁。在翔江公路与顾江河立体相交处的7号桥，因需对7号桥进行保护，支架需一次跨越7号桥，根据设计采用31排双层贝雷梁，在其他跨径处布设27排单层贝雷梁。

为增强贝雷支点局部抗剪能力，在贝雷与主横梁相交部位增设下弦杆和双［10竖杆。

（5）分配梁。贝雷梁顶面横向铺设I20a工字钢，纵桥向布置根据碗扣间距进行布置，布置间距为翼板处0.9m，底板位置0.6m，腹板位置0.3m。

（6）碗扣支架。分配梁上采用直径48mm、壁厚3.5mm的碗扣支架，碗扣搭设在分配梁之上，立杆分布为底板处0.6m×0.6m；腹板处0.3m×0.3m；翼板处0.9m×0.9m，与分配梁腹板对应，利用顶托调节主梁底板标高。

4 支架计算

4.1 计算荷载

混凝土自重：包括主梁混凝土、钢筋、钢绞线等材料重量，混凝土容重取26.5kN／m3。根据不同断面划分为5个断面取值。其他附加荷载包括模板自重、施工人员、机具荷载、振捣混凝土荷载、倾倒混凝土时产生的冲击荷载和支架自重。

4.2 设计工况及荷载组合

根据主梁主跨施工顺序，分为5个设计工况。见表1。

表1 设计工况及荷载组合表

4.3 建模计算

采用有限元分析软件MADIS建模对每个梁段在工况下的受力进行计算分析，在建模时考虑贝雷为梁杆混合模型，同时根据贝雷实际受力状态，在上下弦杆销接处释放双轴弯矩和转矩；桩顶横梁与贝雷架建模时采用弹性连接，调整弹性连接刚度SDx，保持节点之间的距离并实现应力应变协调；钢管桩与桩顶横梁接触端释放双轴弯矩和转矩。见图5。