地铁高架桥节段预制拼装落梁阶段端节段梁设计浅析

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摘要：本文结合东莞城市快速轨道交通R2线工程高架区间节段预制拼装梁的设计，通过对梁体架设施工阶段的分析，计算落梁前梁体的受力情况，探讨端节段梁局部钢筋的布置方式，为类似工程设计及施工提供了参考。

关键词：节段预制拼装；端节段梁；吊点

1 工程概况

东莞市城市快速轨道交通R2线工程（以下简称东莞R2线）东莞火车站～虎门火车站段高架工程全长约3.65km，除局部跨越道路路口采用连续梁外，其余均为简支箱梁。综合考虑现场线路布置环境、施工条件、交通条件等情况，主要采用节段预制拼装施工方案。预制简支梁分30m、25m跨度，共计108孔。

节段拼装技术在我国已属于较为成熟的技术方案，无论设计或施工均有较多工程实例。但其中不乏有在施工过程中的细节存在疏忽，从而造成事故的。较易疏忽的环节其中之一便是：梁体拼装完成落梁前由端梁吊点承受全梁自重的状态，若设计环节对此施工状况考虑不周，则容易造成落梁时顶板与腹板交接处混凝土开裂，或吊点处顶板混凝土因冲切破坏而开裂。本次结合实际工程探讨以上细节的设计。

2 结构设计

东莞R2线30m节段拼装简支梁在预应力张拉完成后，整孔梁落梁前，整孔梁由架桥机前后两端的16根吊杆悬吊于桥墩之上，其中梁两端的端节段分别设8根吊杆。

1）梁截面构造及吊点布置

梁体端节段及跨中节段截面如图1，端节段顶板厚40cm，底板厚45cm，腹板厚50cm。

端节段长245cm，共设置8个吊点，吊点布置如图2

2）落梁前端节段梁受力分析

30m简支梁梁体自重（不含二期恒载）为4388kN，每根吊杆平均受力为275kN，考虑落梁时冲击力，取冲击系数0.2，吊杆力为330kN。

考虑吊杆受力不均匀，不均匀系数取0.2，其中较不利的靠近端部位置的2处吊杆受力乘以不均匀系数1.2，吊杆力为395kN，如图A、B吊杆。因该处吊杆位置对应的顶板根部受力较大，考虑4根吊杆因不均匀受力增大的可能性不大，故取2根吊杆受力增大。

利用midas建立该状态梁体模型，梁体横向弯矩如图3

顶板于腹板处为下部受拉，吊点处顶板为上部受拉，提取其单位弯矩、剪力，见表1：

表1 顶板截面单位力

根据受力情况布置钢筋，腹板处顶板梗肋加厚至0.65m，于下缘设置10根Φ25钢筋；吊点处顶板厚0.40m，于上缘设置20根Φ20钢筋。梁体采用C50混凝土。分别进行结构检算，材料容许应力按主力+附加力取值，检算结果见表2：

表2 顶板受力检算结果

从计算结果可知，梁体在该施工工况会出现不大于规范限值宽度的裂缝，处于可控范围，且梁体落梁完成后，该裂缝将会处于闭合状态。

3）抗冲切计算

在顶板承受吊装荷载时，在不配置抗冲切钢筋时，其抗冲切承载力参考《公路预应力及钢筋混凝土结构设计规范》计算公式为

按此公式反算Um―距集中反力作用面h0/2处破坏锥体截面面积的周长，与实际截面的该值进行比较，进而判断是否满足抗冲切要求。

计算参数及结果见表3：

表3 抗冲切计算表

经计算，在集中力395kN作用于顶板吊点处，破坏锥体截面周长最小需要0.05m，而梁体结构的Um为4（0.2+d）（d为吊点垫板边长），故Um>0.8>Um（min），满足抗冲切承载力要求。

3 结束语

通过以上计算分析，进行合理的结构尺寸设计及钢筋布置，有效保证了施工过程中梁体的安全。经后续施工证明，梁体在吊装、落梁过程中，均处于安全受力状态，梁体吊装、落梁过程顺利。

随着我国城市的发展，地铁在公共交通中发挥着越来越重要的作用。其中地铁高架线及轻轨以其结构形式轻盈美观、造价经济、施工快速的优势，为城市轨道交通带来了非常可观的效益。节段拼装的工法又能满足城市施工空间狭小、环境影响小等要求，将会得到越来越广泛的运用。

本文借实际工程对地铁高架桥节段预制拼装中的架梁环节进行浅析，对类似桥跨结构及工程建设有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]地铁设计规范 GB50157；

[2]铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范 TB10002.3-2005

[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004