厦深铁路长沙湾特大桥连续梁0#节段托架的设计与施工

王　伟

(中铁十八局集团有限公司，天津　300222)



厦深铁路长沙湾特大桥连续梁0#节段托架的设计与施工

王伟

(中铁十八局集团有限公司，天津300222)

摘要：厦深铁路长沙湾特大桥桥址位于广东汕尾市长沙湾内，连续梁主墩位于长沙湾中部位置，0#节段的施工采用三角形托架施工，其受力明确，不需要特种钢材和标准件，并且制作、安装、拆除方便，拆除后不影响墩身的整体美观，是一种较好的连续梁0#节段施工方案。

关键词：夏深铁路连续梁；托架；设计；施工技术

1工程概况

厦深铁路是中国中长期铁路网规划中“四纵四横”快速客运通道的“一纵”——东南沿海客运专线(杭福深)的重要组成部分。厦深铁路北起厦门，经漳州、潮州、普宁、汕头、汕尾、惠州引入深圳，全长502.4 km，其中广东段全长约357 km，福建段全长约145 km。厦深铁路属国家Ⅰ级沿海双线电气化铁路，设计速度目标值250 km/h。全线共设20个车站，其中客运站18个，总投资417亿人民币。厦深铁路于2007年11月23日开工建设，2013年5月20日全线铺轨贯通，2013年9月开始联调联试，2013年12月28日全线正式通车运营。

厦深铁路长沙湾特大桥63#～67#墩上部为(40+2×64+40)m连续梁结构。基础均为钻孔桩基础，桩径为φ1.25 m、φ1.5 m两种，矩形承台，圆端形断面变坡实体墩身。特大桥跨长沙湾航道部分采用(40+2×64+40)m连续梁刚构。辅助施工设施简介：

(1)临时支墩结构形式

在承台顶面布设2根Φ813钢管桩，底部1 m范围填充C40素混凝土，顶部1 m范围填充C40钢筋混凝土，中间填充细砂。

在桥墩顶帽与支撑垫石之间进行固结，预埋128根φ32螺纹钢筋，钢筋底部深入墩身顶帽，顶部深入0#块底板，周围浇注C50混凝土。具体见临时支墩布置图。

(2)挂篮结构形式

采用三角形挂篮形式，0#块施工完成以后，在0#块上安装挂篮，挂篮后锚为梁顶预埋精轧螺纹钢筋。挂篮行走采用穿心千斤顶牵引。

2托架的设计

2.1托架结构形式

根据桥梁设计荷载，考虑施工的便捷，托架主要由预埋板、预埋孔、预埋筋、支撑牛腿、纵梁、横梁和模板系统组成。

墩身主筋的处理,因托架钢箱与墩身主筋的位置有重叠,故在其重叠的地方设置接头，以便以后连接。具体处理方法如下：

在托架钢箱与墩身主筋有重叠的地方，主筋需设置相应接头，现场采用焊接形式，且上下主筋位置必须对准。

在钢箱上下端再各连两个小钢箱(尺寸：长为20 cm，宽为6 cm，高为10 cm)套在钢筋接头上，内部充砂保护钢筋头，防止浇注混凝土时糊住钢筋接头。

0#节段施工完毕后，拆除托架时割开钢箱钢板，排出小钢箱内部的砂，连接钢筋。

2.2托架的选型

由于桥址处于长沙湾内，根据设计和施工要求，连续梁0#节段采用托架法现浇施工。采用两片直角三角形桁片对称布置墩身的横桥向，其具有受力明确、便于运输安装等优点，另根据施工现场现有的型钢材料，本桥托架选择三角形结构。托架结构形式见图1。

图1 三角形托架的结构形式

2.3托架的设计

托架是固定在墩身上部以承担0#块支架、模板、混凝土和施工荷载的重要受力结构，其设计荷载考虑：混凝土自重、模板支架重量、人群机具重量、风载、冲击荷载等，托架采取自支撑体系构件设计[1]。经综合分析，托架在0#节段混凝土浇筑时为最不利组合，取动荷系数1.3。整个结构偏安全计算，将连续梁简化为简支梁计算，计算中不考虑模板参与共同受力。

由于本方案是利用已施工完毕的墩身，进行架设承重主横梁，故除了考虑承重主横梁应满足受力要求，还应考虑在墩顶至梁底最低高度位置是否满足支架卸落时的最低高度要求。支架横梁高度为40 cm(×40a槽钢高度)，经计算本桥墩墩顶至梁底最低高度为30.5 cm，由此可分析支架卸落高度满足要求。

计算受力以箱梁全高度混凝土体积为受力计算依据，乘以1.3系数为总体计算荷载条件，由设计图纸可知0#节段横桥向(即底板宽度)全部作用于墩身上，纵桥向除墩身上连续梁由墩身承担外其余每侧3.3 m长度的连续梁作用于托架上见图1。

计算参数：混凝土容重按26.5 kN/m3计；

0#节段长度：8.0 m；

在墩身上的部分：3.5 m；

作用于每侧托架上的部分：2.25 m。

墩身对应的箱梁隔板，在混凝土浇筑时，隔板部分是由墩身直接承载的，此部分重量可不计。

三角托架上每侧共布置4根间距为1.1 m的36号工字钢作为分配梁，其主要承受墩身外侧2.25 m的连续梁重量，由MDT6.0程序计算可知符合结构要求。

三角托架主梁由2×40a槽钢组成，其下部设置两个由2×20a槽钢组成的斜腿支撑，三角托架主要承受由分配梁传来的上部竖向荷载，并将其传递给墩身，主梁按悬臂梁计算，两斜撑按受压构件计算，由MDT6.0程序计算可知也均符合结构要求。

3托架的施工

3.1托架预埋件的施工

3.1.1墩身主筋的处理

因托架端部需伸入墩身预埋钢箱内，钢箱与墩身主筋的位置有重叠,故在其重叠的地方设置接头，以便以后连接。具体处理方法如图2所示。

图2 三角形托架预埋件示意图

(1) 在托架钢箱与墩身主筋有重叠的地方，主筋需设置相应接头，现场采用焊接形式，且上下主筋位置必须对准。

(2) 在钢箱上下端再各连两个小钢箱(尺寸：长为20 cm,宽为6 cm,高为10 cm)套在钢筋接头上，内部充砂保护钢筋头，防止浇注混凝土时糊住钢筋接头。

(3) 0#节段施工完毕后，拆除托架时割开钢箱钢板，排出小钢箱内部的砂，连接钢筋。

3.1.2墩身预埋钢箱的处理需注意的问题

(1) 钢箱准确定位，并与周围钢筋焊在一起，防止浇注混凝土时位置移动。注意钢箱上部钢筋必须焊在钢箱上。

(2) 0#节段施工完毕拆除托架后，钢箱内部必须填充比墩身标号高且具有膨胀性能的混凝土，施工完毕后要保持墩身表面平整光滑，色泽一致。

(3) 托架预埋ΦL32精轧螺纹钢及其配套连接器时，应在预埋的一端加放垫板及螺母，精轧螺纹钢应深入连接器的1/2处，另连接器剩余处应用棉絮或其它易于取出物进行填充，以免墩身顶帽混凝土施工时进入连接器内影响托架施工，ΦL32精轧螺纹钢预埋时应避免电焊打火对其进行的伤害[2]。

(4)托架预埋件应严格按照图纸施工，各预埋件的位置应控制在±5mm内。

3.2托架安装

主墩顶帽施工封顶后，检查托架的预埋件和预埋孔位置并确定无误后，墩身混凝土强度达到设计强度的90%以上，方可进行托架安装工作[3]。

(1) 将4.60 m长的2×40a槽钢纵梁穿入预埋钢箱孔中，并将钢箱上部有缝隙处用与钢箱同长度的薄钢板填塞，同时将钢箱上部与托架纵梁焊接；

(2) 焊接在加工场已组拼好的纵梁牛腿和斜撑；

(3) 用水准仪测量相应纵梁位置的标高，确定标高调整纵梁位置；

(4) 纵梁位置调整完毕后，将已预埋好的精轧螺纹连接器内部清理干净，再将纵梁两侧的ΦJ32精轧螺纹钢引出,并用配套螺母(每根2个)将限位挡块锁定；

此词见于嘉靖祠堂本系统。另外明嘉靖本《精选名贤词话草堂诗余》卷下、万历刻本《类选笺释草堂诗余》卷一、毛晋辑《词海评林·阮郎归》、四库本《类编草堂诗余》卷一、《花草粹编》卷七、《御选历代诗余》卷十六、《御定佩文斋广群芳谱》卷二十一等均署黄庭坚。而洪武遵正书堂本《增修笺注妙选群英草堂诗余》后集卷下则不署作者，此词之前为黄庭坚《品令》(凤舞团团饼)，其后则为《醉落魄》(红牙板歇)，亦不署姓氏。[8]269

(5) 将纵梁下斜撑与托盘上预埋钢板焊接；

(6) 安装横向连接(横梁)36b型工字钢,并与托架纵梁(2×40a)焊接；

(7) 进行托架预压，消除其非弹性变形，并确定其弹性变形值；

(8) 铺设模板系统；

(9) 安装操作平台。

3.3托架预压

托架安装完毕后，应对托架的焊缝等各部件进行专门检查，待检查确认托架安装合格后，方可对托架进行预压[4]。

托架预压的目的：通过对托架采取120%的荷载预压，可以验证托架的承载力、消除托架安装时产生的非弹性变形和了解托架在重载下的弹性变形等情况，以指导0#节段的下一步施工。

3.3.1托架预压荷载大小

按混凝土重量的120%进行预压。

0#段混凝土共177.88 m3，其中0#节段在墩身部分纵桥向为3.5 m，故墩身每侧托架承担0#节段的2.25 m的重量，托架承受的重量为G混凝土=38.9 m3×26.5 kN/m3=103 t，每侧模板重量为2.74×2=5.48 t，施工其它荷载5 t，合计113.5 t，按1.2的系数考虑G合计=77.15×1.2=136.2 t。

3.3.2托架预压荷载的组成

0#节段除主墩对应的横隔板荷载不计外，采用标准2 t沙袋进行预压；两侧的预压重量为G侧=136.2 t(120%)，预压100%的预压重量为113.5 t，预压50%的预压重量为113.5×0.5=56.75 t。

3.3.3托架预压荷载的布置

托架预压分主墩两端进行预压。相应位置的重量按上述计算值预压。预压示意图见图3。

图3 三角形托架预压示意图

3.3.4测量点位布置

牛腿等支点、纵梁与横梁交叉处支点是托架预压时的主要观测点。点位见图4所示。

图4 测量点位布置示意图

3.3.5托架预压荷载的加载等级

为了通过托架预压得出可以指导下一步施工的有效参数，托架预压荷载的加载等级为0→50%→100%→120%。

在托架加载前，用油漆标出各测点的具体位置，要保证托架加载后也不影响最后的测量，用精密水准仪测出预压前的初始标高。初始标高测量完毕后，在托架上加载相应的荷载至50%，测量各测点的标高。继续加载至100%，测量各测点的标高。加载至混凝土重量的120%后，测量各测点的标高。荷载加载完毕后，持荷24小时，再测量各测点的标高，如标高不再变化，然后卸载至完毕，再测量各测点的标高[5]。

托架加载过程中，安排专人对托架的各部位进行检查，发现问题后立即停止加载，待处理完毕并确认安全后方可继续加载。

3.3.6测量数据的统计

通过对以上几组数据的统计和比较，分析出托架的非弹性变形和弹性变形，用于指导托架立模标高的调整。

4结束语

本桥所用三角托架在材料方面较贝雷梁或万能杆件拼装的托架节省材料。

在施工周期方面，从支架搭设至1#节段浇注结束的施工周期较其他施工方法提前3～5天。2011年2月13日上午，长沙湾特大桥顺利合龙。

在适用范围方面：此托架在高墩柱施工中稳定性好，且无须要求非常宽大的施工环境，这一点在山区铁路、公路建设中是非常重要的[6]。

三角托架作为一种施工技术，已成功应用于0#块箱梁施工，但其局限性也是存在的，主要是墩顶与箱梁底部应具有足够的施工空间，既能满足使用的构件在承受上部施工荷载时具有足够的强度、刚度及稳定性，又需具有足够的支架卸落空间。故还应从多方面进行改进，使其在已有方便、快捷、经济、不对柱体外观损坏的优势上，能够扩大适用范围，成为一种更好的方案。

参考文献：

[1]秦雯.部分预应力技术在混凝土连续梁桥中的应用[J]. 山西建筑, 2007,(31).

[2]章汉斌，等. 杭州湾跨海大桥70m跨连续梁的设计与施工[J]. 建筑施工, 2006,(07).

[3]曹玉坤. 竹根河特大桥的主桥设计[J].交通科技,2007,(01).

[4]孙训方,方孝淑,关来泰.材料力学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1994.

[5]王永. 连续梁三角挂篮设计与施工[J].科技资讯,2010,(29).

[6]TB10203-2002铁路桥涵施工技术规范[S].北京：中国铁道出版社，2002.

Design and Construction of Continuous Beam Segment 0# Bracket of Changsha Bay Bridge on Xiamen-Shenzhen Railway

WANG Wei

(China Railway 18thBureau Group, Co., Ltd, Tianjin 300222, China)

Abstract：The Changsha Bay Bridge of Xiamen-Shenzhen Railway is situated in the Changsha Bay of Shanwei city, Guangdong province. The continuous beam pier is located in the center of the bay. As a triangular bracket construction is adopted in the construction of 0# segment, its stress is clear, special steel and standard parts are not needed. In addition, its production, installation and demolition are convenient and its removal does not affect the overall appearance of the pier. It becomes a better continuous beam 0# segment construction scheme.

Key words：Xiamen-Shenzhen Railway; continuous beam; bracket; design; construction technology

DOI:10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2016.01.002

中图分类号：U445.4

文献标识码：B

文章编号：1673-0496(2016)01-0004-04

作者简介：王伟(1982-)，男，吉林永吉人，工程师，大学，主要从事铁路、公路工程项目施工。

收稿日期：2015-12-09