高墩现浇梁托架施工技术研究与应用
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摘要：本文阐述了在桥梁墩顶预埋支撑件搭设贝雷梁支架法施工高墩现浇梁的支架设计、验算、预压和分析，取得了预拱度的相关参数，可为以后地形复杂，交通不便的高墩现浇梁施工提供参考。
关键词：高墩支架预压 预拱度
Abstract: This paper describes the pretreatment in bridge pier top buried support erection bracket design, Bailey beam supporting construction of high-pier cast-in-place beam calculation, preloading and analysis, obtained the pre-arch related parameters, can provide reference for complex terrain, traffic inconvenience to the high pier construction of cast-in-situ beam.
Keywords: high pier support preloading camber
TU74
1、工程概况
京福铁路客运专线闽赣Ⅶ标安济特大桥一联6孔道岔连续梁采用支架现浇施工，由于墩高大于30m，地势高差大，不宜采用满堂支架法施工。采取在桥墩实体和空心段预埋托架支撑件搭设贝雷片支架施工，避免了满堂支架地基的处理、长时间的安装和拆卸，减少了施工成本投入，缩短了施工工期。该技术研究的成功，将彻底解决该类桥梁支架施工的难题。
该预应力混凝土连续梁共6孔，每孔跨度为32.7m，支架立面布置如图1所示，在墩顶设托架，整孔一次性浇筑，混凝土强度等级为C50。
图1 6×32m道岔连续梁部分支架侧面纵向布置图
该连续梁采用单箱单室等高度斜腹板截面，梁高3.05m。顶板宽度12.0m，底板宽度5.5m。跨中截面顶板厚34cm，支点处加厚至60，跨中截面腹板厚度48.75cm，支点处加厚至108.75cm。
2.支架设计
2.1.支架结构设计
该连续梁桥墩采用圆端形空心墩，墩顶平面尺寸为8.3x3.6m,上实体段高3.5m，墩身坡度为45:1。采用双层贝雷梁托架施工时，墩身正面各设4榀托架，托架高度为3.5m，前支点距墩身1.6m。托架上弦杆固定于实体段上，下部牛腿支点固定于墩身空心段，如图2和图3所示。
图2墩身正面支架布置图 图3墩身侧面托架布置图
为了尽量使各榀托架受力均衡，墩顶两侧的托架向外转18°角，内侧2榀托架沿线路方向布置，平面布置如图4。托架上弦杆采用2[28a槽钢焊接，内侧托架与墩身的铰接点采用2φ32精轧螺纹钢筋前后对拉，外侧每榀托架采取在墩顶实体段预埋2根φ32精轧螺纹钢固定托架，精轧螺纹钢筋的埋入实体段的深度为150cm。前斜杆采用2[32a槽钢焊接，竖杆和内斜杆采用I10工字钢焊接，下支点牛腿采用2I36b工字钢加焊2cm厚钢板。双拼槽钢每1m加焊10mm厚缀板，牛腿悬出部分设3道10mm厚加劲板。
托架上设30cm高沙箱，沙箱上设2I45a工字钢组焊横向垫梁。垫梁上主要为国产321型标准贝雷桁架，每孔布置22排双层贝雷片，组装长度为28.5m，支点间距为25.5m。其中，腹板下贝雷梁间距为30-45cm，底板和翼板下为45-60cm，在每排贝雷梁支点位置均加设1根[10槽钢竖杆加强支点竖向刚度。贝雷梁上的横向分配梁采用[14槽钢，开口向下放置，间距为75cm。分配梁上纵向放置方木，截面尺寸为10cm×10cm，布置间距为30cm。
2.2支架验算
(1)、材料特性
贝雷桁架采用16Mn钢，其他支架及分配梁等采用Q235钢，钢筋混凝土的容重取26kN/m3。
(2)荷载取值
根据图6所示箱梁与贝雷梁的纵断面布置以及箱梁各部位的截面尺寸计算梁体的荷载。箱梁截面面积单位为㎡，长度单位为mm。模板荷载取2KN/㎡。人员、机具施工荷载取0.5kN/m2。
图6箱梁截面与贝雷梁的纵向分布图
(3)荷载分布计算
梁体翼板外缘1.05m范围荷载通过模板及支架传递至翼板内侧，列表计算每根分配梁横向荷载分布情况，如第1、2根分配梁的荷载计算结果如表1。
表1 各分配梁横向荷载分布情况统计表
(3)贝雷梁验算
①建立模型
根据以上荷载计算，采用midas civil整体建立分配梁和贝雷梁模型如下：
②贝雷梁应力和变形计算：
根据以上模型，计算贝雷梁应力结果如表2。
表2 贝雷梁应力和挠度验算结果统计表
结论 应力小于贝雷梁材料应力标准值，挠度符合规范要求。
(5)托架验算
①建立模型
由于每支托架所受的荷载基本相同，而两侧托架受力最大且托架悬臂长度最长，故，两侧托架受力最不利，根据两侧托架的结构设计建立模型如右图：
②整体验算
通过整体计算，最大剪力为115.45Mpa
最大组合应力为209.45Mpa
支点反力计算如下：
上支点反力（精轧钢受力）690.52KN，下支点水平力690.52KN，竖向力为1477.95KN。
故，在两根精轧螺纹钢筋对拉锚固时应对每根张拉35t预施力，小于φ32精轧钢筋的抗拉强度。
③、节点验算
上弦杆受水平力为690.52KN，焊缝宽度均以6mm计，上弦杆各节点尺寸如下图所示：
节点焊缝面积为：
SA=6*(250*2+6*100*4+74.5*4)*2=38376mm²
SB=6*(350*2+74.5*4)*2=11976mm²
Q235钢手工焊缝许用剪应力[τ]=0.6[σ]=0.6*140=84MPa
B节点焊缝面积最小，剪应力最大，剪应力大小为
τ=690.52KN/11976mm²=57.66MPa
τ＜[τ]，即剪应力小于许用剪应力，符合要求。
(6)墩身验算
①建立模型
6x32m道岔连续梁最大墩身高度为33.5m，最小截面尺寸为3.6x8.3m，由以上计算可知，墩身一侧托架荷载合计为5832.76KN，以最小截面尺寸建立单侧受压的等截面素混凝土墩身模型，计算墩身的应力和变形弯曲应力如表3所示。
表3 墩身应力和变形验算结果统计表
结论 应力小于C30混凝土应力标准值，符合要求。
3.堆载预压及预拱度设置
(1)预压点的布置
在每孔支架位置设置5个观测断面分别位于两端支点处、1/4跨处、1/2跨处，每个断面布置5个观测点，分别位于左右侧翼板外边缘、1/4宽度处、中心线上。
(3)预压的方法
采用混凝土预压块按规范要求对称、分层、分级进行加载。预压荷载按总荷载值的60%、100%和120%分三级进行，荷载大小依次为520t、867t、1040t。预压后，对支架变形数据进行分析，汇总分析结果如表2所示。
表2支架预压数据分析结果表
根据预压观测结果分析，支架在加载到荷载的100%时，其跨中变形量为65mm，大于规范要求的63.8mm(25500mm/400),需要对预拱度进行调整。
(4)预拱度设置
①支架调整的计算
本梁设计可不设反拱，但需要平衡支架变形，调整立模高程。由于钢筋和混凝土施做是渐进的过程，并不完全是流体，在调整立模标高时按预留最大反拱值考虑，即预留反拱包括张拉起拱量17.8mm，梁体允许的最大挠度15mm，共32.8mm，根据反拱值，计算预留反拱方程如下：
y1= 0.123 x²-32.8
根据预压数据，计算支架变形方程为：
y2=ax²+b=0.437 x²-65
支架调高量Δh=y1-y2,即支架调高方程为：
Δh=y1-y2=-0.314 x²+32.2
式中x为距跨中的距离，Δh为距离跨中x米时需要将支架调高的毫米数。
②支架高度的调整方法
为了满足梁体线形要求，施工时，根据计算值，在每根 [14槽钢横向分配梁与底模方木之间垫相应厚度的旧木板，木板宽10cm左右，木板与槽钢采用铁丝或U形卡固定。以跨中横向分配梁为例，如图7所示。
图7支架高度调整块示意图
5.结束语
京福铁路安济特大桥6x32m道岔连续梁位于山区，地形复杂，墩身高度大，桥梁通过居民区，拆迁难度大，安全要求高，施工工期紧，采用托架与双层贝雷梁组合支架，节约了施工材料，加快了进度，为桥下节省了空间，减少了拆迁数量，同时，也为高墩道岔连续梁施工总结了经验，可供以后类似工程施工参考。通过支架预压和调整支架高度，验证了支架强度符合要求，保证了连续梁线形符合设计和规范指标，为以后单跨双层贝雷梁支架整孔浇筑32m道岔连续梁提供了方法。
参考文献
1.《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设【2010】241号
2.《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）
3.《铁路桥涵工程施工安全技术规程》（TB10303-2009）
4.《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）
5.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）