貝雷橋在高鐵站房工程中的施工應(yīng)用

摘要：貝雷橋由高強(qiáng)鋼材制成輕便的標(biāo)準(zhǔn)化桁架單元構(gòu)件、橫梁、縱梁、橋面板、橋座及連接件等組成，適用于各種跨徑、荷載的桁架梁橋，具有搭拆便捷、穩(wěn)定性好與負(fù)載高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、交通工程等各領(lǐng)域。菏澤東站站房工程作為樞紐工程核心，處于東、西站前廣場(chǎng)和南、北正線施工單位的包圍之中，其運(yùn)輸通道及建設(shè)環(huán)境相當(dāng)惡劣，在主體結(jié)構(gòu)施工及裝飾裝修階段，需要運(yùn)輸大量的原材及機(jī)械進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，因此采用貝雷橋作為施工現(xiàn)場(chǎng)的橋梁通道，方便現(xiàn)場(chǎng)材料運(yùn)輸，節(jié)約了施工成本，縮短了施工周期。

[作者簡(jiǎn)介]林浩（1976—），男，本科，助理工程師，主要從事施工技術(shù)研究及創(chuàng)新工作。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

菏澤東站是國(guó)家“八縱八橫”鐵路網(wǎng)中的魯南和雄商鐵路線重要節(jié)點(diǎn)，建成后將成為目前魯西南最大的高鐵客運(yùn)站。車站設(shè)計(jì)以“牡丹之都，生命之澤”為主題，完美體現(xiàn)了菏澤東站的地域文化特色，見圖1。車站中心里程為菏曲段DK416+265，總建筑面積213 289 m2，其中站房建筑面積59 576 m2，站臺(tái)雨棚面積46 188 m2，建筑總高度為38.10 m（以站臺(tái)層為±0），站房主體最高點(diǎn)距廣場(chǎng)地面43.10 m。

1.2 貝雷橋結(jié)構(gòu)形式

該工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，跨度大，東西兩側(cè)是正在施工的東、西廣場(chǎng)，南、北兩側(cè)為正在施工鐵路正線區(qū)域，場(chǎng)地處于四面包圍的狀態(tài)，交叉作業(yè)多，工作面狹小，現(xiàn)場(chǎng)道路擁塞。為便于現(xiàn)場(chǎng)施工，提高施工效率，擬布置5道貝雷橋做臨時(shí)施工道路[1-2]。貝雷橋梁承載按照公路-I級(jí)設(shè)置，1#～4#貝雷橋的單車滿載最大噸位不超過50 t，5#貝雷橋的單車滿載最大噸位不超過70 t，車速控制在20 km/h以內(nèi)，貝雷橋布置位置見圖2。

貝雷橋平臺(tái)采用“321”單加強(qiáng)型貝雷梁，棧橋分為上承式結(jié)構(gòu)和下承式結(jié)構(gòu)[3-4]。雷梁上承式結(jié)構(gòu)：貝雷梁上鋪28b@30cm工字鋼作為分配梁，分配梁上鋪標(biāo)準(zhǔn)橋面板，分配梁與貝雷梁之間采用槽鋼焊接連接，分配梁與橋面板采用L型螺栓連接;貝雷梁放置在雙拼45b工字鋼承重梁上，承重梁放在609-16 mm鋼管支撐上，鋼管支撐底部與轉(zhuǎn)換法蘭連接，轉(zhuǎn)換法蘭焊接在預(yù)埋件上。貝雷梁下承式結(jié)構(gòu)：貝雷梁采用三排單層單加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，分配橫梁采用28b雙拼工字鋼，分配梁上鋪標(biāo)準(zhǔn)橋面板（990 mm×2 998 mm），分配梁與貝雷梁采用橫梁夾具連接，橋面板與分配梁采用面板螺栓連接。

2 貝雷橋現(xiàn)場(chǎng)安裝

2.1 貝雷橋布置情況的確定

1#～3#貝雷橋采用上承式結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)度39 m，寬4 m。貝雷橋梁承載按照公路-I級(jí)設(shè)置，單車滿載最大噸位不超過50 t車速控制在20 km/h。4#貝雷橋與地面接觸位置12 m范圍采用下承式鋼便橋凈寬度4 m，其余42.5 m采用上承式鋼便橋，貝雷橋?qū)? m。5#貝雷橋?qū)? m，與地面接觸位置9 m范圍采用下承式鋼便橋，其余87 m采用上承式鋼便橋。貝雷橋梁承載按照公路-I級(jí)設(shè)置單車滿載最大噸位不超過70 t車速控制在20 km/h。貝雷橋具體布置情況如表1所示。

2.2 貝雷橋的選用

本工程的貝雷橋采用混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)落在現(xiàn)場(chǎng)原地面上，地基承載力特征值應(yīng)滿足fa≥90 kPa，當(dāng)?shù)鼗粷M足要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行換填處理，保證地基的穩(wěn)定性。貝雷橋應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、地基土類別、施工設(shè)備和材料供應(yīng)等條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。貝雷橋體系應(yīng)具有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受澆筑混凝土的重量以及施工荷載。

貝雷橋選用：標(biāo)準(zhǔn)的貝雷片（孔到孔距離 3m×1.5m）、異形長(zhǎng)度貝雷片、加強(qiáng)弦桿和異形加強(qiáng)弦桿、450花架、900花架、609-16 mm鋼支撐、雙拼45工字鋼承重梁、28b工字鋼分配梁，橋面板選用標(biāo)準(zhǔn)橋面板990 mm×2 998 mm、異形橋面板990 mm×619 mm。標(biāo)準(zhǔn)桁架構(gòu)件示意、貝雷梁桁架構(gòu)件斷面特性、貝雷梁的材料參數(shù)，見圖3和表1～表5。

2.3 施工方法及操作要求

根據(jù)該工程實(shí)際情況，鋼支撐、工字鋼、貝雷梁等材料到場(chǎng)后放在指定卸料區(qū)域（在相應(yīng)安裝塔吊吊裝范圍內(nèi)），用25 t汽車吊在場(chǎng)地內(nèi)將貝雷梁拼裝成榀備用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)預(yù)埋件標(biāo)高拼裝鋼支撐。預(yù)埋件安裝完成后，混凝土到達(dá)100 %強(qiáng)度后焊接轉(zhuǎn)換法蘭。先安裝貝雷梁，用塔吊豎直吊裝拼好的鋼支撐，安放在轉(zhuǎn)換法蘭上，用高強(qiáng)螺栓連接。相鄰鋼支撐安裝完成后，立刻安裝剪刀撐增加其穩(wěn)定性。

鋼支撐安裝完成后，測(cè)量頂部標(biāo)高，用鋼板找平使鋼支撐頂部位于同一水平線上。用起重機(jī)將45b工字鋼承重梁放置在鋼支撐上，并進(jìn)行加固。將單榀貝雷梁在料場(chǎng)拼裝成組，用起重機(jī)吊至45b工字鋼承重梁上，并進(jìn)行加固。依次吊裝剩余貝雷梁，相鄰兩組貝雷梁安裝完成后加剪刀撐，將貝雷梁組聯(lián)成整體，貝雷梁組架設(shè)完成后鋪設(shè)分配梁工字鋼，鋪設(shè)橋面板。

3 Midas軟件數(shù)值模擬

3.1 計(jì)算模型建立

根據(jù)現(xiàn)該工程現(xiàn)場(chǎng)施工的貝雷橋采用MIDAS Civil 2015軟件進(jìn)行驗(yàn)算。貝雷橋按照結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取值1.1，永久作用的分項(xiàng)系數(shù)取值1.2，永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值：鋼結(jié)構(gòu)橋梁的自重=36.13 t（按照均布荷載考慮），汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù)1.4[5-6]。豎向集中荷載=340.8 kN，均布荷載=10.5 kN/m，水平推力荷載=70.2 kN（集中荷載和12 m跨度橋自重的10 %），集中荷載施加在集中荷載位置的相應(yīng)位置，荷載組合：1.1D+1.2L（穩(wěn)定性驗(yàn)算），1.1×（1.2D+1.4L）（強(qiáng)度驗(yàn)算）。

3.2 貝雷橋驗(yàn)算

由工程確定可知5#貝雷橋是其中跨度最大，承受荷載最多的貝雷橋，故本文以5#貝雷橋作為主要驗(yàn)算，其主要由護(hù)欄、橋面板（990 mm×2 998 mm）、分配梁（28b工字鋼）、貝雷梁（321型材質(zhì)：Q355B）、承重梁（雙拼45b工字鋼）、立柱（609-16 mm鋼管）、柱間斜撐（耳板、16槽鋼）、柱底轉(zhuǎn)換法蘭（750-40 mm）、柱底預(yù)埋件（1 m×1 m×0.02 m鋼板，鋼筋20 mm采用HRB400）、鋼筋混凝土基礎(chǔ)組成，鋼筋混凝土基礎(chǔ)規(guī)格為4.2 m×5 m×0.6 m。

在Midas軟件中貝雷橋的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見圖4，貝雷梁彎矩應(yīng)力為209 MPa，小于許用應(yīng)力300 MPa，貝雷梁剪切應(yīng)力為79 MPa，小于許用應(yīng)力175 MPa，貝雷梁材質(zhì)為Q355B，貝雷梁的內(nèi)力滿足要求。

承重梁雙拼45b工字鋼彎矩應(yīng)力為10.7 MPa，小于許用應(yīng)力215 MPa，承重梁雙拼45b工字鋼剪切應(yīng)力13.1 MPa，小于許用應(yīng)力125 MPa，工字鋼材質(zhì)為Q235B，承重梁雙拼45b工字鋼內(nèi)力滿足要求。

在Midas軟件中貝雷橋的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見圖5，貝雷梁彎矩內(nèi)力為15 kN·m，小于許用彎矩1 237 kN·M，貝雷梁剪切內(nèi)力為71 kN，小于許用剪力245 kN，貝雷梁的內(nèi)力滿足要求。

承重梁雙拼45b工字鋼彎矩內(nèi)力為50 kN·m，小于許用彎矩435 kN·m，承重梁雙拼45b工字鋼剪切內(nèi)力143.2 kN，小于許用剪力1 887 kN，承重梁雙拼45b工字鋼內(nèi)力滿足要求。

在Midas軟件中變形計(jì)算結(jié)果見圖6，貝雷梁撓度為6.8 mm，由表5計(jì)算得出的撓度為12.87 mm，均小于L/800=15 mm，承重梁雙拼45b工字鋼撓度為2.41 mm，小于L/800=3.19 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

貝雷橋在整體穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，按照結(jié)構(gòu)自重×1.1+車輛荷載×1.2+水平推力×1.2進(jìn)行計(jì)算，由數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)果如圖7所示，貝雷橋的臨界系數(shù)為9.22，該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

菏澤站項(xiàng)目采用貝雷橋作為站房施工用臨時(shí)橋梁，將貝雷橋安裝在站房的高架層及站房暫時(shí)無(wú)法施工通行的關(guān)鍵位置，滿足了業(yè)主對(duì)工程工期的要求，減少了大型吊裝設(shè)備的投入成本，降低了作業(yè)人員的通行難度，方便了施工材料的運(yùn)輸，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度并可以有效的提高工作效率，縮短了工期提高了經(jīng)濟(jì)效益。該工程將貝雷橋應(yīng)用于站房施工的安裝方式，可以為今后類似的工程提供借鑒。

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