中铁十局集团西北工程有限公司 陕西西安 710000
摘要：宝兰客专交川沟特大桥变截面道岔连续梁采用钢管柱贝雷梁式膺架法原位现浇，通过对特殊工况下的支架设计、支架预压及变形监控、施工工序研究，形成一套客运专线变截面道岔梁施工技术。
关键词：客运专线 道岔梁 施工 关键技术
1.工程概况
宝兰客专交川沟特大桥全长1057.5m，为高架车站桥，站内正线设四股道，两侧9m宽站台。2号～9号墩为1-（31.85+5×32.7+31.85）m两线变四线道岔连续梁，边跨计算跨度31.85m，中跨计算跨度32.7m；梁体为等高变宽的斜腹板单箱三室箱型截面；箱高2.635m，梁顶宽20.5m～24.2m，梁底宽13.2m～17.3m，中腹板厚度40cm～110cm，边腹板厚度45cm～110cm。顶板厚度33.5cm～63.5cm，底板厚度30cm～60cm。梁体采用C50高性能混凝土，共4700m3。2号～9号墩道岔连续梁按照9号墩至2号墩顺序分节段施工，第一节段施工长度38.52m，最后一节段施工长度26.88m，其余各节段施工长度32.7m。
2.关键技术
2.1支架设计及检算
采用钢管柱贝雷梁式膺架法原位现浇，在承台上安装4排Ф630×12mm钢管柱，每排9根，沿桥向按照12m+3m+12m布设，中间两排钢柱间顺桥向连接，使其共同受力；钢管立柱上设双拼I40b横梁，其上布设321加强型贝雷梁，每侧翼缘板下均匀架设4片贝雷梁，腹板和底板下均匀架设36片贝雷梁。
2.1.1荷载组合
对贝雷梁、横梁、钢管柱强度与刚度及结构整体稳定性建模计算。荷载组成：（1）模板、贝雷梁、横梁与立柱自重；（2）混凝土自重（钢筋混凝土容重取26.5KN/m 3）；（3）施工人员、材料及机具等荷载（取4.5KN/m2）。
荷载组合：1.1×(1)+1.1×(2)+1.1×(3)
2.1.2模型建立
模型采用Midas/Civil有限元分析，共使用10621个梁单元，定义3种材料，6种截面形式。其中贝雷梁22排；横梁4根；贝雷梁横联沿纵梁间距3m布置；立柱4排，每排9根。各构件连接形式与边界条件模拟实际情况。其中，不同贝雷片之间刚接，单个贝雷梁的各杆件之间刚接，纵梁与横梁只受压连接（SDx=100KN×mm）横梁与立柱刚接，立柱与基础刚接。混凝土湿重、模板、人员及机具的重量以均布线荷载直接施加到纵梁上。
2.1.3验算结果及优化措施
（1）贝雷梁
经计算，贝雷梁弦杆最大拉应力为95.1MPa（＜273MPa），受压弦杆最大压应力为185.9MPa（＜248MPa），满足要求；竖杆最大拉应力为29.5MPa（＜273MPa），竖杆最大压应力为72.0Mpa（＜213Mpa），满足要求；斜杆最大拉应力为58.4MPa（＜273MPa），斜杆最大压应力66.6Mpa（＜167Mpa），满足要求；贝雷梁整体应力最大值116.5MPa（＜273MPa），稳定系数1.4，当荷载大于1.4倍时贝雷梁出现失稳（见图2.1、2.2）。
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图2.2贝雷梁整体稳定性
优化措施：在贝雷片与横梁搭接位置增加4根[16槽钢竖杆，提高此处跨中位置贝雷的抗剪能力，增加抗弯刚度。
（2）横梁
在组合荷载作用下，最大应力为38.703MPa，小于容许应力210MPa，满足要求；横梁稳定系数2.6倍；横梁最大竖向位移为7.16mm，接近横梁容许最大竖向位移7.5mm（见图2.3）。
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图2.3横梁挠度分布图
优化措施：在钢管柱与横梁支点左右1m范围内横梁加肋，提高横梁刚度。采用2mm三角钢板立焊到砂箱两侧，作为限位装置，每个砂箱4个，防止横梁倾倒。
（3）钢管柱
钢管立柱在荷载组合作用下，最大横向位移为1.82mm；临界荷载值至少为2.71倍所加荷载。钢管立柱承载力、刚度及稳定性均满足要求。
2.2支架安装
2.2.1支架基础
经计算，临时基础地基承载力不小于200KPa。施工前对支架基础范围内原地面、承台四周、桩基施工泥浆池等地基承载力不满足要求位置采用隧道洞碴换填压实，并经触探或平板试验检测合格后施做150cm厚C25混凝土。支架施工范围内做大于2%排水横坡,支架地基两侧边缘至少1.0m设纵向排水沟,减小雨水对地基的浸泡。
2.2.2支架安装
钢管柱按设计柱长，考虑周转，合理配管，逐节吊装。钢管底部与基础预埋钢板焊接；上下钢管法兰连接；各钢管柱之间及钢管与墩身之间横向、斜向均采用[16槽钢连接。钢管柱顶部放置50～80cm高砂箱，用于调整标高及后期拆除支架。
砂箱上部铺设双拼I40b工字钢横梁，横梁上架设拼装好的贝雷梁，根据梁型截面变化和贝雷梁布置原则调整贝雷梁间距。为保证贝雷梁整体稳定，在每跨1／4、3／4处的贝雷梁下部，加设一道横向通长[14槽钢，与贝雷桁架之间采用U型螺栓紧固。贝雷梁上部铺设I12.6工字钢分布梁，分布梁根据外模桁架的间距一长一短交错布置。
2.3支架预压及预拱度设置
底模安装后对支架预压试验，预压荷载取实际荷载的1.1倍，在支墩附近、1/4跨、1/2跨、3/4跨以及悬臂端部等位置支架顶面（模板上）设置观测点，预压加载前观测始读数，加载过程跟踪观测，加载完成后按1次/天的频率观测支架变形。加载分四级：0→20％→50％→100％→110％；每级加载最短持续30分钟，也可待监测数据稳定后继续加载，全部加载完成后连续观测3天,沉降速率在2mm/d以内，确定支架体系稳定后开始卸载。
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图2.4贝雷梁变形曲线（以最大变形断面绘图）
卸载后观测支架沉降量和回弹值，计算支架弹性变形与非弹性变形值，非弹性变形值可在预压卸载后消除，弹性变形做为预留沉降量的依据。
底模标高计算方法：H=h+r+Δ
式中：H-底模立模标高；
h-设计梁底标高；
r-梁跨各断面的设计预拱度；
Δ-预压后各相应断面的弹性变形沉降量。
2.4混凝土工程
混凝土集中拌合，由2台汽车泵从梁端向跨中浇注，水平分层斜向分段连续一次灌注成形，灌注时间控制在混凝土初凝时间以内。浇筑顺序为先腹板，后底板，最后顶板。两侧腹板混凝土同步浇筑，高差不超过0.5m，混凝土分层振捣厚度不宜超过30cm，保证腹板混凝土从内倒角处翻出。底板混凝土通过内模预留窗口送入，连续浇注，窗口间距约4m，浇注速度适当放慢，重点控制与腹板内翻混凝土的衔接振捣。顶板混凝土全断面一次浇注成型，浇筑顺序为先翼板后中间，两侧翼板同步对称浇筑。顶板每隔1～2m设置一个标高控制点，保证混凝土表面平整，纵、横向坡度符合要求。
2.5预应力工程
钢筋安装时按设计位置安装预应力管道，采用“井”字钢筋定位。为保证孔道通畅，孔道接头处用胶带缠绕，并在波纹管内设置塑料管内衬，防止浇筑混凝土时破坏或堵塞管道。箱梁混凝土初凝后安装预应力筋。混凝土强度和弹性模量达到设计强度的65%进行初张拉；强度和弹性模量达到设计强度的100%，且龄期不小10天后进行终张拉。张拉以张拉力控制为主，伸长值校核。预应力钢绞线伸长量测量精度应达到1.5mm，实际伸长量不超过计算伸长量的±6%。
3.其他注意事项
3.1支座及模板安装
支座安装前，检查跨距、预留支座螺栓孔位置、垫石顶面标高、平整度。凿毛清理垫石顶面，利用水准仪、全站仪控制支座标高及位置精度。
3.2钢筋、模板施工
钢筋绑扎顺序为先底板、腹板，待内模安装完成后绑扎顶板钢筋。梁体外侧模、底模采用厂制钢模，内模采用竹胶板拼装，拉杆对拉。模板安装顺序：底模→侧模→端模→内模。底模安装平稳、密贴，无错台；外模采用可滑行定型钢模板，横向采用φ25圆钢对拉；内模采用竹胶板，内、外模间设置撑杆和拉杆，保证模板位置准确。模板拆除顺序：端模拆除→内模拆除→脱离侧模→张拉压浆结束后滑移侧模至下一孔→底模拆除。
3.3支架拆除
支架拆除遵循“先支后拆，后支先拆”的顺序。拆除前先将砂箱卸砂孔的砂子放出，整个贝雷梁同步均匀沉落。随后拆除贝雷梁横向连接，用卷扬机将贝雷梁支架分组横向拖移至梁体翼板外侧，并吊至平板车运至下一孔。最后拆除横梁和钢管立柱。
4.结语
宝兰客专交川沟特大桥变截面道岔连续梁采用钢管立柱贝雷梁式膺架法原位现浇，取得了安全、优质、高效的施工效果，为今后同类桥梁施工积累了经验。
参考文献：
[1]《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）
[2]《施工临时支撑结构专项技术方案》刘东跃,2013
[3]《装配式公路钢桥多用途使用手册》广州军区工程可研设计院,2002版
[4]《路桥施工计算手册》人民交通出版社,2001版
论文作者:全斐
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/9
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