方瑞健

(中鐵城建集團有限公司, 湖南長沙 410205)

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佛山西站連續(xù)梁超高現(xiàn)澆支架優(yōu)化設(shè)計

方瑞健

(中鐵城建集團有限公司, 湖南長沙 410205)

【摘要】佛山西站56軸～59軸三線連續(xù)梁橋長98.1 m，上部結(jié)構(gòu)為一聯(lián)3×32.7 m連續(xù)梁。搭設(shè)施工臨時支架時， 由于場地限制，中間設(shè)置2排承載支墩不合理，因此中間設(shè)置一排支墩。然而中間支墩需搭設(shè)在負二層頂板上，則施工支架高度達到25.7 m，如何確保施工支架的穩(wěn)定性是本橋施工的難點。為此本方案在中間支墩旁配置3根鋼管，雖然這3根鋼管不受力，但與受力的中間支墩形成格構(gòu)，降低了中間支墩的長細比，提高了中間支墩的穩(wěn)定性。實際施工效果證明，該方案達到了較好的施工效果。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)梁；支架方案；貝雷梁基礎(chǔ)設(shè)計；超高支架

1工程概況

佛山西站56軸～59軸三線連續(xù)梁橋起訖里程為D1K795+181～D1K795+279，此段橋設(shè)計長98.1m，上部結(jié)構(gòu)為一聯(lián)3×32.7m連續(xù)梁，由于線路控制設(shè)計，采用分段現(xiàn)澆施工工藝。連續(xù)箱梁截面形式為等寬等高截面，梁高3m，箱梁頂寬18m，箱梁底寬15m；箱梁截面為單箱三室截面。

由于場地限制，地表以下8～10m范圍為淤泥層，承載力極低，不宜作為基礎(chǔ)持力層；10m以下為強風(fēng)化砂巖，承載力高，可作為施工臨時結(jié)構(gòu)的持力層。這樣在中間設(shè)置2排承載支墩，會造成基礎(chǔ)浪費，因此設(shè)置一排中間支墩，解決了基礎(chǔ)浪費問題。然而中間支墩需搭設(shè)在負二層底板上，施工支架高度達到25.7m，屬于超高支架，那么單排鋼管支墩的穩(wěn)定性就出現(xiàn)了問題，進而提出在中間支墩旁配置3根鋼管，雖然這3根鋼管不受力，但與受力的中間支墩形成格構(gòu)，降低了中間支墩的長細比，提高了中間支墩的穩(wěn)定性，達到了較好的施工效果。

2方案設(shè)計與比選

該橋段支架設(shè)計了3種方案，依次如圖1、圖2、圖3所示。

2.1方案1：在施工場地中間設(shè)置2排支墩

方案1順橋向設(shè)置4排鋼管，其布局為：1 050cm+600cm+1 050cm，橫橋向鋼管墩間距為200cm。鋼管外徑600mm，厚10mm。鋼管間連接桿件采用[16型槽鋼。鋼管墩上方為單層貝雷梁，橫橋向共設(shè)置32排。

2.2方案2：在施工場地允許的一側(cè)設(shè)置2排中間支墩

方案2順橋向設(shè)置4排鋼管，其布局為：300cm+300cm+2 100cm，橫橋向鋼管墩間距為200cm。鋼管外徑600mm，厚10mm。鋼管間連接桿件采用[16型槽鋼。鋼管墩上方為單層貝雷梁，橫橋向共設(shè)置47排。

圖1　方案1示意

圖2　方案2示意

2.3方案3：在施工場地允許的一側(cè)設(shè)置1排中間支墩

方案3順橋向設(shè)置3排鋼管，其布局為： 600cm+2 100cm，橫橋向鋼管墩間距為200cm。鋼管外徑600mm，厚10mm。鋼管間連接桿件采用[16型槽鋼。中間另設(shè)3根鋼管且分別與其他3根鋼管組成格構(gòu)。上方為單層貝雷梁，橫橋向共設(shè)置42排。

以上3種方案中，從理論上講方案1是最為合理的設(shè)計，但是由于施工場地及地質(zhì)條件的限制，為避免基礎(chǔ)浪費，不允許中間設(shè)置2排鋼管墩，所以方案1不予采用。方案2與方案1相比，只是中間支墩的位置發(fā)生挪動以適應(yīng)施工場地的要求，但是經(jīng)過初步驗算，支架穩(wěn)定性超過規(guī)范值，會發(fā)生豎向失穩(wěn)，不予采用。因此采用設(shè)置一排中間支墩的方案，所以方案3為最佳方案。

3穩(wěn)定驗算

3.1計算荷載

圖3　方案3示意

3.2方案2鋼管支墩驗算

根據(jù)本橋58～59軸梁式支架的布置情況，則縱向貝雷梁和中間支墩的受力情況見圖4，由此可知：(1)貝雷梁的最大彎矩：Mmax=35 277kN·m；(2)貝雷梁的最大剪力：Qmax=15 626kN；(3)中間單排支墩最大豎向反力：R=25 073kN。本橋組合支架主要由樁基礎(chǔ)、橫向蓋梁和縱向貝雷梁控制，具體驗算如下：

圖4　方案2縱向貝雷梁受力圖

將鋼管支墩看作是兩端鉸接結(jié)構(gòu)，取鋼管支墩最大高度h=2 570cm，此時長度系數(shù)μ=1，可知：λ=86.1≤[λ]=150，查表得：φ=0.445。則穩(wěn)定驗算如下：μ=324 MPa≥[f]=205 MPa，不滿足設(shè)計要求，會發(fā)生豎向失穩(wěn)，所以方案2不予采用。

3.3方案3鋼管支墩驗算

根據(jù)本橋58～59軸梁式支架的布置情況，則縱向貝雷梁和中間支墩的受力情況如圖5所示，由此可知：(1)貝雷梁的最大彎矩：Mmax=32 954kN·m；(2)貝雷梁的最大剪力：Qmax=9 517kN；(3)中間支墩豎向反力：R=17 150kN。本橋組合支架主要由樁基礎(chǔ)、橫向蓋梁和縱向貝雷梁控制，具體驗算如下。

圖5　方案3縱向貝雷梁受力圖

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范GB50017-2003》中5.1.2及5.1.3c，將鋼管支墩看作三肢綴條格構(gòu)組合結(jié)構(gòu)進行計算，取鋼管支墩最大高度h=2 570cm，長度系數(shù)μ=1，等效λox=60.57≤[λ]=150，查表得：φ=0.837。則穩(wěn)定驗算如下：μ=161 MPa≤[f]=215 MPa，滿足設(shè)計要求。

4結(jié)論及建議

本文結(jié)合佛山車站56～59軸連續(xù)梁橋的工程特點，對3種方案進行了對比分析，結(jié)果表明：方案3為最佳方案。并且在解決鋼管墩穩(wěn)定性的過程中，提出采用在中間支墩旁配置3根鋼管的方案，雖然這3根鋼管不受力，但與受力的中間支墩形成格構(gòu)，降低了中間支墩的的長細比，提高了中間支墩的穩(wěn)定性。實際施工效果證明，該方案達到了較好的施工效果，不僅確保了工程安全，而且提高了施工進度，降低了施工成本，具有較好的經(jīng)濟效益，可為同類工程提供參考。

參考文獻

[1]鐵道部.客專專線橋涵工程施工質(zhì)量驗收暫行標準[S].北京：鐵道出版社，2005.

[2]鐵道部.客專專線鐵路橋涵施工技術(shù)指南[S].北京：鐵道出版社，2005.

[3]鐵道部.鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標準[S].北京：鐵道出版社，2005.

【中圖分類號】U445.47+1

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2016-02-03