李 科
(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司,天津 津南 300350)
隨著目前交通工程建設(shè)的逐步增多,加之愈來(lái)越多的相互交叉、上跨施工,給現(xiàn)澆箱梁尤其是現(xiàn)澆支架施工增加了難度。某公路工程某大橋在D2K029+835.46~D2K029+923.87(22#~23#墩)處采用l-88m簡(jiǎn)支拱橋跨越S318連接線,拱橋結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土簡(jiǎn)支拱結(jié)構(gòu),計(jì)算跨徑88m,系梁梁長(zhǎng)91.2m,采用現(xiàn)澆施工。
現(xiàn)澆系梁施工支架搭設(shè)原設(shè)計(jì)方案為主墩兩端滿堂支架+4跨1聯(lián)貝雷梁。在跨越S318連接線位置設(shè)置凈寬8.13m雙門架,預(yù)留雙向四車道保證車輛臨時(shí)通行,門架立柱采用Ф630螺旋鋼管,S318連接線上路面兩側(cè)各布置1排1*11根,S318連接線中央分隔帶上布置1排1*11根,S318連接線路基外各布置1排1*11根,邊墩上鋼管樁上采用單片I50a工字鋼作為橫向分配梁,中墩上鋼管樁上采用雙片I50a工字鋼作為橫向分配梁??v向跨臨時(shí)車道采用4跨1聯(lián)貝雷梁,貝雷片采用國(guó)產(chǎn)“321”鋼橋桁架,橫向截面布置根據(jù)系梁具體結(jié)構(gòu)布置,間距為45cm單層貝雷片(上下加強(qiáng)弦桿)。貝雷片縱向每隔2米上下采用[12號(hào)槽鋼作為橫向聯(lián)系,用U型卡扣扣住,將貝雷片連成整體,使每片貝雷片受力均勻。每片貝雷梁長(zhǎng)度66m整幅通長(zhǎng)跨越S318省道。(詳見(jiàn)圖1原整幅貝雷梁搭設(shè)示意圖)。
圖1 原整幅貝雷梁搭設(shè)示意圖
為確保S318連接線的暢通,根據(jù)橋梁線路走向和線路寬度,項(xiàng)目實(shí)施前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行了實(shí)地復(fù)核。經(jīng)量測(cè),S318連接線道路和順?lè)较蚵访娓摺⒆髾?quán)方向路面低,若按原方案整體4跨1聯(lián)搭設(shè)貝雷梁將使得線路左權(quán)方向通行道凈高僅為3.92m,無(wú)法滿足支架搭設(shè)后既有道路4.2m的限高要求(詳見(jiàn)圖1原整幅貝雷梁搭設(shè)示意圖)。
系梁底標(biāo)高無(wú)法更改,地面通行凈空達(dá)不到要求,只有更換厚度更薄的貝雷梁或?qū)Ψ桨高M(jìn)行調(diào)整。經(jīng)與國(guó)內(nèi)貝雷梁廠家咨詢,“321”貝雷梁[1]已經(jīng)是目前國(guó)內(nèi)厚度比較薄的貝雷梁了,除非重新研發(fā)設(shè)計(jì)新的桁架梁片,但重新研發(fā)生產(chǎn)桁架梁片的費(fèi)用卻很高,項(xiàng)目部大膽嘗試,將4跨1聯(lián)的整體貝雷梁,改為兩幅2跨2聯(lián)的貝雷梁,具體為:原支架中間1#支墩變?yōu)閮膳胖Ф眨?#支墩和1’#支墩),分別承擔(dān)兩幅貝雷梁相鄰的端部荷載??鏢318道路和順?lè)较蚺c同側(cè)既有線坡腳上方的兩跨貝雷梁為一幅,因這一側(cè)既有道路標(biāo)高較低,該幅貝雷梁標(biāo)高不變;跨S318連接線左權(quán)方向與同側(cè)既有線坡腳上方的兩跨貝雷梁為一幅,為保證這一側(cè)道路通行凈空,該幅貝雷梁整體提高0.28m,經(jīng)調(diào)整,跨S318連接線兩側(cè)貝雷梁底凈空均滿足通車標(biāo)高要求(詳見(jiàn)圖2分幅貝雷梁搭設(shè)示意圖)。
圖2 分幅貝雷梁搭設(shè)示意圖
原整幅4跨1聯(lián)貝雷梁為整體連續(xù)梁結(jié)構(gòu),中間支墩主要受負(fù)彎矩,改為兩幅貝雷梁支架后,原支架中間1#支墩改為分幅貝雷梁的兩排支墩,分別變成了兩幅兩跨1聯(lián)連續(xù)聯(lián)的邊墩,這兩排支墩除承受部分負(fù)彎矩外,主要承受貝雷梁上部荷載引起的正彎矩,為驗(yàn)證方案的可行性,取單幅2跨1聯(lián)貝雷梁,采用有限元分析軟件Midas/civil[2]進(jìn)行建模計(jì)算,縱梁的計(jì)算模型如圖3,計(jì)算模型中施加荷載標(biāo)準(zhǔn)值,自重荷載由軟件自動(dòng)計(jì)算,荷載組合由計(jì)算程序完成。
(1)正應(yīng)力
正應(yīng)力結(jié)果取荷載的設(shè)計(jì)值組合,縱梁正應(yīng)力如圖4所示。
最大應(yīng)力在2#墩處,貝雷梁下弦桿,最大剪應(yīng)力:σ=389MPa>273MPa不滿足要求,需調(diào)整。
(2)剪應(yīng)力
變形計(jì)算結(jié)果取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合,縱梁變形分別如圖5所示。
圖5 縱梁剪應(yīng)力圖
最大應(yīng)力在2#墩處,貝雷梁下弦桿,最大剪應(yīng)力:τ=199MPa<[τ]=208MPa滿足要求。
(3)變形
變形計(jì)算結(jié)果取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合,總量的變形如圖6所示。
圖6 縱梁變形圖
最大變形在1#和2#墩中間位置貝雷梁,跨中最大變形v=11.6mm<[v]=L/400=41.23mm安全。
懸 臂 端最大變 形 v=1.1mm〈[v]二 L/200=4.2mm安全。
分幅后貝雷梁部分邊墩受力滿足要求,新的中間支墩處的貝雷梁上下弦桿以及支撐處的豎桿應(yīng)力均在300MPa以上,其中下弦桿應(yīng)力更是達(dá)到389MPa,應(yīng)力不符合要求。
在2#支墩處貝雷梁的(豎向傳力桿)豎桿采用Q345雙槽鋼14a加強(qiáng),此時(shí)下弦桿應(yīng)力最大,最大應(yīng)力為265.6MPa。以下計(jì)算是將中間支撐處豎桿改為雙槽鋼14a后的計(jì)算結(jié)果。
(1)正應(yīng)力
正應(yīng)力結(jié)果取荷載的設(shè)計(jì)值組合,縱梁正應(yīng)力如圖7所示。
圖7 縱梁正應(yīng)力圖
最大應(yīng)力在2#墩處,貝雷梁下弦桿,彎拉應(yīng)力為σ=265.6MPa<273MPa滿足要求。
(2)剪應(yīng)力
剪應(yīng)力結(jié)果取荷載的設(shè)計(jì)值組合,縱梁剪應(yīng)力如圖8所示
圖8 縱梁剪應(yīng)力圖
最大應(yīng)力在2#墩處,貝雷梁下弦桿,最大剪應(yīng)力:τ=142MPa>[τ]=208MPa滿足要求。
(3)變形
變形計(jì)算結(jié)果取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合。
最大變形在1#和2#墩中間位置貝雷梁,跨中最大變形v=11.4mm<[v]=L/400=41.23mm安全。
懸臂端最大變形v=1.0mm<[v]=L/200=4.2mm安全。
修改方案后,貝雷梁的最大變形為安全,臨時(shí)墩的最大應(yīng)力為137.3MPa<215MPa,強(qiáng)度和穩(wěn)定性均滿足要求。
圖9 已澆筑完成的系梁及支架圖
經(jīng)驗(yàn)算,調(diào)整后的分幅搭設(shè)方案滿足承載力和穩(wěn)定性要求,在理論支撐下,該橋簡(jiǎn)支拱現(xiàn)澆系梁付諸實(shí)施,并已圓滿澆筑完成(如圖9已澆筑完成的系梁及支架圖),驗(yàn)證了調(diào)整后的方案符合安全性要求,將貝雷梁支架分幅搭設(shè)的理論假設(shè)轉(zhuǎn)化成為現(xiàn)實(shí),為貝雷梁支架施工新思路的應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐支撐。