市域铁路双线简支箱梁支架预压技术研究

武相坤 WU Xiang-kun；王小兵 WANG Xiao-bing；张元师 ZHANG Yuan-shi；钱栋栋 QIAN Dong-dong

（①中车智能交通工程技术有限公司，北京 100078；②江苏中车城市发展有限公司，无锡 214105；③中国铁路沈阳局集团有限公司工电检测所，沈阳 110001）

0 引言

支架体系作为现浇简支箱梁施工的重要环节，其施工安全及质量效果对工程尤为重要。为保证现浇简支箱梁支架方案的安全可靠性、消除各级非弹性变形，同时也为了便于对梁体进行线形控制，施工时能够准确地设置梁体预拱度，需对箱梁现浇支架体系进行预压[1-4]。

1 工程概况

台州市域铁路温岭火车站特大桥上部结构梁共有140跨，分为四种结构形式，其中简支箱梁104跨，三跨连续梁10联，五跨连续刚构1联及63.2m提篮拱桥1座。

本工程现浇双线简支箱梁线间距为4.0～4.8m，主要跨径有25m、30m、35m、40m，均采用单箱单室截面。简支箱梁按照减震等级可划分为高等减震和中等减震两种形式，按照声屏障区段可划分为直立式声屏障和封闭式声屏障梁体，按照梁跨曲线布置可划分为直线梁和曲线梁。

跨径≤35m箱梁线间距4m时顶板宽10.6m，当线间距大于4m时采用翼缘板平直段加宽进行调整。跨中标准断面顶板厚25cm，底板厚28cm，腹板厚48cm，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧渐变加厚，至支座处顶板厚50cm，底板厚90cm，腹板厚173.5cm，梁端横隔板厚1.1m。中等减振箱梁跨中截面中心线处梁高2.05m，高等减振箱梁跨中截面中心线处梁高2.15m，支座中心处梁高均为2.25m。

跨径40m箱梁线间距4m时顶板宽10.6m，当线间距大于4m时采用翼缘板平直段加宽进行调整，标准断面顶板厚34cm，底板厚30cm，腹板厚48cm，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧渐变加厚，至支座处顶板厚75cm，底板厚90cm，腹板厚222cm，梁端横隔板厚1.3m。中高等减振箱梁跨中截面中心线处梁高均为2.65m。

简支梁截面形式均为单箱单室变截面结构，箱梁腹板内侧与顶、底板相交处采用直倒角过渡，腹板外侧与顶板翼缘间以R=100cm圆弧角相连，底板两侧设置R=15cm圆弧倒角。为保证桥面排水通畅，箱梁顶板设置2%的V字型横向排水坡，桥面积水经箱梁内排水管排出。

现重点对跨度35m的简支箱梁进行预压试验，以便对后续支架预压提供数据及经验。

2 简支梁支架设计

施工支架采用钢管立柱+双层贝雷梁支架结构型式。主梁之上的二次分配梁最大截面处采用24排双层普通型贝雷片，顺桥向布置，墩帽外侧8片贝雷梁按全桥通长布置。

从混凝土梁底开始从上到下，支架体系各组成部位依次为：①简支箱梁侧模、底模+10cm×10cm方木；②横向布置I16b分配梁；③双层贝雷梁；④I45b型钢双拼横梁；⑤砂筒落架装置；⑥钢管立柱支架、立柱间平联及墩身附着。其力学传递程序：现浇箱梁砼→模板方木→I16b工字钢横向分配梁→预拱度调整块→贝雷纵梁（3m×1.5m）→支撑横梁（2I45b）卸落砂筒装置→钢管柱式支墩（Φ630×8mm）→承台顶或现浇砼基础顶。

3 支架预压重量

预压采用在整个桥宽范围内按均布荷载形式对称加载，以免支架失稳。根据箱梁截面面积分配，箱梁具体重量分配如图1所示。

图1 箱梁支架预压重量分配图

支架预压分3级（60%、100%、110%）进行，预压总重量为梁重量的1.1倍，堆载过程中随时观察支架变形情况。支架预压选用砼块（0.9m×0.95m×1m的C20混凝土预制块，重2.05t）进行预压施工。预压荷载应不小于最大施工荷载的1.1倍，并采用预压块按照最大施工荷载的60%、100%、110%分三次加载，加载时应根据梁体中部、腹板下部、翼缘板下部荷载分别加载。加载重量偏差应控制在同级荷载的±5%以内，加载过程中如发生异常情况时应立即停止加载，经查明原因并采取措施保证支架安全后方可继续加载。加载布置应均匀对称进行，避免偏载，严禁集中加载和卸载。根据设计图纸，支架预压重量分级加载如表1。

表1 35m现浇箱梁预压分级加载及卸载重量统计表

4 预压加载

4.1 加载程序

现浇支架预压加载分三级进行：0→60%→100%→110%（预压重量）加载。每一级加载发现局部变形过大时就立即停止加载，查明原因后继续加载。预压时每级加载完成1h后进行支架各监测点变形观测，以后间隔6h监测一次，当连续两次测量变形值均不大于2mm即认为支架稳定，可继续加载。当最后一级加载完成，间隔6小时观测各点位移量，当连续12h监测位移平均值之差不大于2mm时即认为支架稳定，方可卸载。

4.2 加载预压步骤

现浇管桩支架预压加载分三级0→60%→100%→110%（预压重量）加载。每个中间过程均需要测量相应的观测点数据，预压完毕后，将数据汇总整理。

①加载60%荷载时，对支架所有观测标记点进行测量，做好记录，如发现局部变形过大时就立即停止加载，查明原因后继续加载。加载完成1h后测量一次观测点的变化值，当连续两次变形值均不大于2mm即认为支架稳定，方可进行下一步加载。

②加载100%荷载时，对支架所有观测标记点进行测量，做好记录，如发现局部变形过大时就立即停止加载，对支架体系进行分析、对该补强的地方进行补强后方可继续加载。加载完成1h后测量一次观测点的变化值，当连续两次变形值均不大于2mm即认为支架稳定，方可进行下一步加载。

③现浇支架加载至箱梁施工荷载的110%状态并静置1h后，对支架所有观测标记点进行测量，记录好现浇支架受力情况。其后每隔6h对观测点进行一次观测，当连续12h监测位移平均值之差不大于2mm时即认为管桩支架稳定，然后进行卸载。

5 预压施工方法

施工工艺流程：支架检查→观测点位布置→预压前沉降测量→堆载60%时测量沉降量→堆载100%时测量沉降值→堆载110%测量沉降量→卸载并测量卸载后沉降量。

5.1 预压前检查

在支架进行预压前，对已拼装的支架进行全面的检查及加固。支架检查主要控制以下部位：①支架连接是否牢固，是否存在脱空或脱焊现象；②支架顶临时支座安装是否稳定及牢固。

5.2 预压点位布置

采用全站仪放出箱梁底板中心线，布置出观测点位并采用红油漆在箱梁底模板上标示出来。布点原则：①监测断面应设置在预压区域的支墩、1/4梁跨、纵梁跨中、3/4梁跨位置；②横梁顶面和纵梁跨中对称梁体中心线各布置3个监测点。

5.3 堆载

5.3.1 第一级荷载60%

35m跨第一级加载60%，荷载398.2t，横桥向每延米12.44t/m，需6块0.9m×0.95m×1m混凝土预压块。模拟箱梁浇筑过程，从两边向中间均匀对称设置，横桥向采用浇筑时先底、腹板后顶板、翼缘的加载顺序，依次对称吊装1#→2#→3#，第一层6块沿箱梁中轴线对称布置，横桥向预压块中心间距1.1m，纵桥向设置31排，中心间距1.0m，本次共布置预压块186块，约381.3t，加载偏差-4.24%，符合规范±5%以内要求，预压块布置详见图2。

图2 加载60%预压块布置图

5.3.2 第二级荷载100%

第二级加载100%，荷载663.7t，减去第一级加载398.2t，本次还需加载265.5t，需增加130块0.9m×0.95m×1m混凝土预压块，每延米对称增加4块预制块。模拟箱梁浇筑顺序，第二层预制块4#、5#块分别设置在1#块上方和2#、3#块上方中间位置，距离中轴线分别为2.7m和1.15m对称布置，吊装顺序4#→5#，本次共布置预压块124块，约254.2t，加载偏差-4.25%，符合规范±5%以内要求，预压块布置详见图3。

5.3.3 第三级荷载110%

第三级加载110%，荷载730.1t，减去前二级加载663.7t，本次还需加载66.4t，需增加32块0.9m×0.95m×1m混凝土预压块，每延米对称增加0.5块预制块，因此新增6#块设置在箱梁翼缘板下方，距离中轴线4.3m对称布置，且纵桥向相邻两块预制块中心间距2m。本次共布置预压块34块，约69.7t，加载偏差-3.41%，符合规范±5%以内要求，预压块布置详见图4。

图4 加载110%预压块布置图

6 预拱度设置

预拱度按二次抛物线法分配，其公式为：

其中：y—距左支点x的预拱度值，单位mm；x—距左支点距离，单位m；L—跨长，单位m；δ—跨中预拱度值，单位mm。

预拱度值曲线公式为：

经计算有表2。

7 预压效果

重点对支架基础预压效果进行检查，故其监测点布置见图5，沉降观测记录见表3。

表3 支架基础预压沉降统计表

图5 简支梁支架基础预压沉降监测点布置图

8 结论

结合支架基础沉降监测记录及现场查看，预压后支架各焊接点无脱焊现象，支架各部位无变形，此次预压达到预压效果，为后续温岭火车站特大桥简支梁底模预压提供了数据。