重载铁路高墩双线连续梁0#块施工方案的比选

摘 要：0#块的施工是整个连续梁施工成败的关键。文章以重载铁路高墩连续梁为例，对连续梁0#块施工方案进行比选，并对支架的检算进行介绍。

关键词：重载铁路；高墩连续梁；0#块；方案比选；支架检算；预压

1 工程概况

新建山西中南部铁路通道工程DK67+158.7卜家岩湫水河特大桥位于山西省吕梁市临县，桥长1996.84米，其中1-（40+64+40）m预应力混凝土连续箱梁上跨218省道，主墩高度25米，梁面距218省道30米，线路左侧设置声屏障。单箱底宽7m，桥梁全宽13.3m，左线中心线处梁全长145.4米，中支点处箱梁中心梁高5.6m，跨中箱梁中心梁高3.4m，梁高及底板厚均以二次抛物线变化。主桥箱梁采用三向预应力体系，分为纵向预应力束、横向预应力束和竖向精扎螺纹钢筋。其中0#梁段长度9m，1#～3#梁段长3.5m，4#～8#梁段长4m，边跨直线段3.7m，合拢段2m。采用菱形挂篮施工0#块长度不足，需将0#块及1#块施工完成后，再转为挂篮施工。

2 0#块施工方案优选

2.1 满堂支架施工方案

采用传统的满堂支架施工，墩顶设置4个临时支座。经计算分析，存在以下问题：

（1）0#块距地面25m，0#块重量大。采用满堂支架存在较大的安全风险。合理的搭设高度为10m内。（2）搭设工期长，经济效益不高。（3）地基处理费用高。

2.2 钢管柱施工方案

钢管柱施工方案，墩顶不设置临时支座，采用钢管柱作为连续梁临时支撑，并以钢管柱作为支撑形成0#块施工支架。此方案也较为常用，但存在以下问题：

（1）0#块距地面25m，钢管柱需与墩身加强连接，且钢管柱垂直度控制也存在难度。（2）耗费大量钢材，且不能重复利用。（3）梁体重量大，在钢管柱内不浇筑混凝土的情况下，不能克服不平衡重。而钢管柱浇筑混凝土又造成极大的浪费。

此方案适用于高度10～20m内施工。

2.3 三角托架施工方案

三角托架施工方案，墩顶设置临时支座。墩身预埋工字钢和底座盒，将三角托架斜插入底座盒内，并与工字钢连接形成稳定结构。施工完成后可将三角托架完整的拆除下来，做到重复利用。此方案与前两种方案相比，高墩施工中有以下优点：（1）安装方便，结构简单。（2）钢材可重复利用，节省大量钢材。（3）结构稳定，安全系数高。

此方案适用于高度20m以上高墩施工。

2.4 三种方案比选

（1）三角托架施工施工方便，较前两种施工可较少施工步骤，工期风险明显降低。（2）三角托架施工可做到三角架重复利用，较钢管柱施工节省大量钢材。所以从经济角度对比，三角托架方案具有明显的优势。（3）三角托架施工在高墩0#块施工，具有结构性能稳定，受力简单。安全、可靠。

经多次检算对比，决定选用三角托架施工方案。

3 三角托架受力检算

采用midas软件对该三角托架进行检算，检算过程如下：

3.1 托架结构

0#段托架采用三角斜腿支撑结构形式，采用32a工字钢和2-25b槽钢做三角牛腿托架，托架顶放置20a工字钢横向分配梁，分配梁上再放置方木及底模系统，从而形成0#段的底模及施工的平台。

3.2 横向分配梁计算

（1）分配梁工况分析。横向分配梁在托架上的纵向间距按0.3m，那么根据实际荷载进行计算，单根横向分配梁承受混凝土荷载情况如下：腹板位置为7.4t/m；底板为2.0t/m。分配梁采用20a工字钢，放置在三角斜腿托架上。（2）支反力（t）。经midas计算可知最大反力是7.7t，就是说托架上弦杆受力是0.3m范围内承受7.7t的荷载，用均布荷载换算约为26t/m。用此荷载来进行托架的计算。（3）挠度（m）。由midas软件可以得出最大竖向位移是中部7mm，边侧支撑处竖向位移是8mm。（4）应力（MPa）。由midas软件可以得出20a工字钢分配梁的最大应力是113MPa，小于140MPa，满足要求。

3.3 三角托架结构组成及荷载、计算

“0#段+1#段”三角托架主要有主纵梁和斜腿组成，主纵梁采用2-32a工字钢（计算时是一根32a工字钢，应力及变形均需要除以2），斜腿则是2-槽25b口对口焊接成的箱形结构。三角牛腿上部纵梁穿过墩身，下部则插入墩身预留的孔洞内。

三角托架承受的荷载根据横向分配梁计算而来，在混凝土荷载范围内主纵梁承受26t/m的均布荷载，在主纵梁的另外地方则是施工荷载，按1t/m进行计算。

（1）三角托架支反力（t）。经midas软件计算可知，对于上面的对拉点竖向支反力是29t，对拉力是95t。对于下面的支撑力则是竖向支反力131t，水平支反力是95t。下支点需要承受131t的竖向支撑力，孔洞预留支撑面的大小是0.25×0.24=0.084m2，计算得压应力是16MPa，小于C30混凝土容许压应力，可见这样的布置能够满足受力要求。（2）三角托架变形（m）。经midas软件计算可得到混凝土荷载处的最大竖向位移是9mm/2=4.5mm。（3）三角托架应力（MPa）。经midas软件计算可得到.主纵梁的最大组合应力是227MPa/2=114MPa<140MPa，完全能够满足要求。斜腿的压应力最大是116MPa，也同样小于140MPa的容许应力，满足要求。（4）三角托架斜腿的压挠稳定。三角托架的斜腿是两根25b槽钢口对口焊接而成的箱形结构。

三角托架斜腿的长度是3.5m，对斜腿杆件的弱轴进行压挠稳定检算，弱轴的回转半径是iy=6.3cm，那么可以计算出杆件的柔度是：λ=3.5m/6.3cm=56。

查找相应表得压杆稳定折减系数是：φ=0.828。

那么斜腿经稳定折减后的应力是116MPa/0.828=140MPa，等于140MPa的容许应力，能够通过。

托架用于0#块及1#块施工，0#块1#块施工完成后，临时支座受力，拆除托架。

3.4 结论

三角托架满足受力要求，检算合格。

4 支架预压

在支架搭设完毕后，按设计梁体重量的120%加载预压。采用模拟梁段实际重量（包括施工荷载）堆筑砂袋分级加载的方法进行预压，位于主墩顶的梁体混凝土因直接用刚性支撑承受，不设砂袋预压。预压测量的结果为支架的最大变形量为3mm；叠合梁的最大弹性变形量为12mm，在加载过程中支架稳定，其强度、刚度、稳定性均满足施工的要求。

5 实施效果

在重载铁路连续梁高墩0#块的施工中，三角托架施工完全满足施工要求，目前该桥已施工完毕，三角托架受力均处于抗压或抗拉强度之内，施工情况良好。实践证明在高墩连续梁施工中，该方案是合理的、可行的。

参考文献

[1]王昌将，等.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京人民交通出版社，2004.

[2] JTJ 041-2000.公路桥涵施工技术规范[S].

作者简介：高建业，男，助理工程师，中铁十二局集团第三工程有限公司。