多跨貝雷梁支架在跨線橋現(xiàn)澆梁施工中的優(yōu)化技術(shù)

喬強(qiáng)

（中國(guó)土木工程集團(tuán)有限公司，北京 100038）

1 項(xiàng)目概況

拉各斯輕軌紅線一期項(xiàng)目Ikejia 跨線橋，橋梁與既有線路呈“丁”字形交叉，A5 公路為項(xiàng)目所在城市的關(guān)鍵交通要道，為雙向6 車道+BRT 快速路；Obafemi 路為叉道，地處繁華地段，該處的車流量和人流量均較大，對(duì)建設(shè)質(zhì)量提出較高的要求，且橫跨拉伊鐵路，需兼顧既有鐵路的穩(wěn)定性要求，全橋全長(zhǎng)1 280 m（含引橋）。

2 現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工要點(diǎn)

鋼管支架和貝雷梁聯(lián)合應(yīng)用，構(gòu)成貝雷支架，為現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工提供基礎(chǔ)設(shè)施。在現(xiàn)場(chǎng)用汽車吊拼裝支架，成型后堆壓預(yù)壓，消除非彈性變形，檢驗(yàn)支架的使用性能，針對(duì)不足之處加以調(diào)整，保證支架在使用期間的可靠性。支架預(yù)壓合格后，按照設(shè)計(jì)圖紙將底模、側(cè)模、預(yù)應(yīng)力管道等配套材料安裝到位，經(jīng)過檢查后，若無誤則澆筑混凝土。

鋼筋是現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工中的關(guān)鍵材料，此部分在加工場(chǎng)制作成型，滿足要求后利用平板運(yùn)輸車轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，汽車吊吊裝至模板處，由專員綁扎。澆筑環(huán)節(jié)使用到大量混凝土，按照“拌和站生產(chǎn)→攪拌車運(yùn)輸→現(xiàn)場(chǎng)泵送入?！钡姆椒ㄊ┕?，澆筑時(shí)輔以振搗措施，而后安排養(yǎng)護(hù)，在溫度、濕度均合理且無外界干擾的環(huán)境中有效成型。現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工工藝流程

2.1 支架施工

軌頂至梁底為8.34 m，火車限界、防護(hù)高度、貝雷梁等占用7.7 m，剩余0.64 m，可作為小鋼管支架的布設(shè)場(chǎng)所。

縱向貝雷片施工時(shí)，采取分兩跨有序布設(shè)的方法，配套5 節(jié)加強(qiáng)貝雷片，用于提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；橫向共設(shè)30 片，劃分為15 組。支墩施工中，材料選擇的是壁厚為5 mm 的φ50 cm鋼管，布設(shè)位置規(guī)劃在貝雷片縱梁的跨中和兩端，由此共形成3 排。1#支墩支設(shè)在承臺(tái)上，橫向鋼管按2.7 m 的間距依次布設(shè)到位，并用16 號(hào)槽鋼連接。

在支墩頂部設(shè)置工字鋼，橫向?yàn)?0a 工字鋼，共2 根；縱向?yàn)?0a 工字鋼，共4 根；而后，在已經(jīng)安裝到位的工字鋼上依次布設(shè)貝雷片縱梁、橫鋪20a 工字鋼。在20a 工字鋼上搭設(shè)底托、頂托，并在設(shè)置成型的頂托上縱向布設(shè)工字鋼，緊密鋪設(shè)方木，形成完整的箱梁底模。

2.2 支架預(yù)壓

以汽車吊為主要施工設(shè)備，人工輔助作業(yè)，將現(xiàn)澆支架安裝到位，為現(xiàn)澆箱梁施工提供基礎(chǔ)平臺(tái)?？紤]到現(xiàn)澆支架的質(zhì)量要求，在支架搭設(shè)后安排堆載預(yù)壓，采用此舉有效消除支架的非彈性變形，使其在實(shí)際使用中維持穩(wěn)定。

支架預(yù)壓材料選擇的是沙袋，加載量取箱梁自重和施工荷載總和的1.2 倍。按照流程有序加載，基本思路為：現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備（包含技術(shù)交底、材料及機(jī)械設(shè)備的配套等，為正式預(yù)壓夯實(shí)基礎(chǔ)）→檢查支架外觀→布設(shè)測(cè)點(diǎn)并形成標(biāo)記→加載（遵循逐級(jí)加載的原則，期間及時(shí)記錄數(shù)據(jù)）→分級(jí)卸載（加載量等方面均達(dá)到要求的前提下）→整理數(shù)據(jù)→生成報(bào)告→判斷支架搭設(shè)情況→適度調(diào)整支架。

3 原支架方案概述

在原設(shè)計(jì)方案中，于主墩兩端設(shè)滿堂支架，聯(lián)合應(yīng)用4 跨1 聯(lián)的貝雷梁共同構(gòu)成現(xiàn)澆箱梁的支架裝置。在跨越連接線處設(shè)置雙門架，凈寬按8.13 m 予以控制，考慮到現(xiàn)場(chǎng)車輛的通行要求，預(yù)留雙向4 車道，以免造成交通擁堵。門架立柱材料選擇φ630 mm 螺旋鋼管，布設(shè)在連接線中央、連接線上路面兩側(cè)以及連接線路基外。縱向跨臨時(shí)車道施工中，結(jié)構(gòu)選擇4 跨1 聯(lián)貝雷梁，貝雷片材料選擇鋼橋桁架，縱向按2 m 的間距依次設(shè)置[12 號(hào)槽鋼，采用此構(gòu)件達(dá)到橫向聯(lián)系的作用，從而保證貝雷片的穩(wěn)定性。在設(shè)置[12 號(hào)槽鋼時(shí)，配套U 形卡扣，切實(shí)提高槽鋼的穩(wěn)定性。在采取前述提及的布設(shè)以及加固方法后，將原本相對(duì)獨(dú)立的貝雷片組成整體，共同受力，避免局部貝雷片受力異常[1]。

4 原設(shè)計(jì)方案的分析

考慮到連接線的暢通性要求，在正式施工前組織復(fù)核，由此判斷設(shè)計(jì)方案的可行性。結(jié)果顯示，連接線道路和順方向路面高、反方向路面低，根據(jù)此情況對(duì)原設(shè)計(jì)方案做進(jìn)一步的分析，若按照方案中的要求設(shè)置貝雷梁，將導(dǎo)致線路通行道凈高受到影響，即該部分僅為3.92 m，相比于道路4.2 m 的限高要求而言偏小，難以滿足支架搭設(shè)后道路的正常通行要求，因此，原設(shè)計(jì)方案缺乏可行性，需加以優(yōu)化。

5 原方案的優(yōu)化

系梁底標(biāo)高不具備可調(diào)節(jié)的條件，受此限制，需采取更換貝雷梁的方法（選擇厚度比原方案更小的貝雷梁），或?qū)υO(shè)計(jì)方案加以調(diào)整。從原材料供應(yīng)市場(chǎng)的情況來看，貝雷梁的厚度已經(jīng)較薄，重新研發(fā)新的梁片雖然在技術(shù)層面可行，但存在周期長(zhǎng)、投入大等局限性，因此，更換較薄貝雷梁的應(yīng)對(duì)思路不予以采用。對(duì)此，項(xiàng)目部秉承施工安全可靠、技術(shù)可行的基本原則，大膽做出嘗試，不再采取原有的4 跨1 聯(lián)整體貝雷梁結(jié)構(gòu)，取而代之的是2 幅2 跨2 聯(lián)的方案，關(guān)鍵內(nèi)容如下：

整原支架中間1#支墩，將該部分設(shè)置為2 排支墩，分別承擔(dān)2 幅貝雷梁相鄰的端部荷載；跨連接線與同側(cè)的2 跨貝雷梁共同組成1 幅結(jié)構(gòu)，高度增加0.28 m，創(chuàng)造足夠的凈空，以滿足該側(cè)的車輛通行要求；跨道路和順方向與同側(cè)既有線的2跨貝雷梁共為1 幅，高度維持原狀不變[2]。

6 新舊方案的對(duì)比分析

經(jīng)過對(duì)原方案的優(yōu)化后，形成2 排支墩，承受部分負(fù)彎矩以及上部荷載所引起的正彎矩。為檢驗(yàn)優(yōu)化后方案的可行性，取單幅2 跨1 聯(lián)貝雷梁，引入有限元建模分析的方法，基于已掌握的工程數(shù)據(jù)構(gòu)建模型，以縱梁為例，縱梁的計(jì)算模型如圖2 所示。建模完成后，施加荷載標(biāo)準(zhǔn)值，將各項(xiàng)參數(shù)輸入后，啟動(dòng)軟件以便自動(dòng)化計(jì)算，最終根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)縱梁的可行性做出判斷。

圖2 縱梁的計(jì)算模型

7 新方案的可行性分析與調(diào)整

7.1 新方案初始驗(yàn)算

新方案初始驗(yàn)算需包含以下內(nèi)容：

1）正應(yīng)力。于2#墩的貝雷梁下弦桿處產(chǎn)生最大應(yīng)力，為389 MPa，＞273 MPa，未達(dá)到要求，需調(diào)整。

2）剪應(yīng)力。于2#墩的貝雷梁下弦桿處產(chǎn)生最大剪應(yīng)力，為199 MPa，＜208 MPa，達(dá)到要求。

3）變形。于1#、2#墩中間的貝雷梁處產(chǎn)生最大變形量，此處著重考慮2 處：一是跨中變形量，達(dá)到11.6 mm，相比于“L/400=41.23 mm”（L 為貝雷梁長(zhǎng)度）而言更小，達(dá)到要求；二是懸臂端，該處最大變形量為1.1 mm，＜4.2 mm，達(dá)到要求。

根據(jù)前述分析發(fā)現(xiàn)，在采取分幅的布設(shè)方法后，貝雷梁部分邊墩的受力狀態(tài)良好，但諸如貝雷梁的下弦桿所受正應(yīng)力異常，需要得到有效調(diào)整。

7.2 新方案的調(diào)整及驗(yàn)算

根據(jù)2#支墩處貝雷梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)該部位的豎桿用Q345 雙槽鋼做加強(qiáng)處理。采取該方法后，下弦桿應(yīng)力最大，為265.6 MPa?？紤]調(diào)整后的新方案，對(duì)關(guān)鍵的力學(xué)性能指標(biāo)展開計(jì)算與分析：

1）正應(yīng)力。于2#墩的貝雷梁下弦桿處產(chǎn)生最大彎拉應(yīng)力，為265.6 MPa，＜273 MPa，達(dá)到要求。

2）剪應(yīng)力。于2#墩的貝雷梁下弦桿處產(chǎn)生最大剪應(yīng)力，為142 MPa，＜208 MPa，達(dá)到要求。

3）變形。一是跨中變形量，達(dá)到11.4 mm，相比于“L/400=41.23 mm”而言更小，達(dá)到要求；二是懸臂端，該處最大變形量為1.0 mm，＜4.2 mm，達(dá)到要求。

總體來看，對(duì)方案做出調(diào)整后，臨時(shí)墩的最大應(yīng)力得到了有效控制，貝雷梁雖然有變形現(xiàn)象，但最大值也在許可范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均良好。

8 結(jié)語

綜上所述，在本文提及的跨線橋梁工程中，針對(duì)原設(shè)計(jì)方案中道路凈高不達(dá)標(biāo)等問題，經(jīng)過優(yōu)化后提出升級(jí)方案，實(shí)際計(jì)算結(jié)果顯示，諸如應(yīng)力、變形量等指標(biāo)均得到了有效控制，滿足要求，說明將貝雷梁支架分幅搭設(shè)的方案切實(shí)可行，所采取的方法對(duì)類似的貝雷梁支架施工有參考作用。