深厚软土条件下铁路桥梁少支架施工方案的研究与运用

深厚软土条件下铁路桥梁少支架施工方案的研究与运用

邓强

武汉科铁人才发展有限公司  湖北武汉  430000

【摘要】随着国民经济建设的不断深入和发展，城市发展对轨道交通的依赖度越来越高，越来越多的二、三线城市也相继开展了轨道交通的建设，选择合理的施工方案对项目建设的经济成本控制尤为重要。文章研究了深厚软土条件下铁路桥梁少支架施工方案的运用。

【关键词】国名经济；项目建设；少支架施工；深厚软土

1引言

随着国民经济建设的不断深入和发展，城市发展对轨道交通的依赖度越来越高，越来越多的二、三线城市也相继开展了轨道交通的建设，选择合理的施工方案对项目建设的经济成本控制尤为重要。文章研究了深厚软土条件下铁路桥梁少支架施工方案的运用。目前典型的深厚软土城市有温州、上海、台州等地，以上地区不良地质主要体现为软土，桥梁梁部现浇施工支架沉降变形大，地基预压不易控制。因此，采用钢管立柱＋贝雷梁组合的少支架方案能大大减少地基处理的费用，在现浇桥梁施工中受到了青睐。文章以台州地区市域铁路项目为依托展开研究。

2工程方案

2.1地层概述

冲海积平原被第四系地层覆盖，以海积（Qm）、冲海积（Qal+m）淤泥、淤泥质黏土、黏土、粉质黏土为主，其下为中砂、圆砾、卵石等[1]。

其中淤泥、淤泥质黏土呈流塑状，含水量高，渗透系数低，高压缩性，强度、承载力低，一般厚18～32m，局部厚38m，为典型的特殊岩土——软土。剥蚀残丘出露侏罗系上统西山头组（J3x）凝灰岩,岩性组成较为单一。

2.2支架构造

箱梁采用支架现浇。支架形式为双层贝雷梁+墩旁钢管立柱的形式 。墩旁立柱采用630×10mm钢管，支承在桥墩承台上，与承台预埋件栓接 ,每边承台上布置4根立柱。桥墩周边设型钢抱箍，立柱顺桥向通过附墙件与抱箍相接，横桥向立柱之间采用2工14b联结系相连，以保证稳定性。每个立柱顶均设2500N砂筒用于支架整体卸落。立柱顶 设2工 56a型钢+上下贴焊δ10钢板组成的分配梁。双层贝雷梁跨度布置为29.82m，横向布置21榀。贝雷梁顶以间距0.5m铺设工10分配梁 。其上布置100×50mm方木及δ15mm竹胶板作为底模。其中箱梁底板下方木间距为0.3m，箱梁腹板下方木间距为0.25m。

2.3加工与技术要求

施工支架中各种钢结构加工除应按《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205－2020）进行制造和检验外，还必须满足设计图中要求的工艺、精度及技术要求[2]。

钢材、贝雷梁等原材料要使用正规厂家的合格产品，须附有产品质量证明书、合格证，并按有关规定进行验收。

3施工投入计划

3.1施工进度分析

支架采用钢管柱结合贝雷梁，钢管立柱支立在承台上，底模板采用竹胶板，侧模采用定制钢模板，混凝土泵送入模，人工振捣。依据施工定额及结合以往施工经验计算，单孔简支梁施工为29天，典型孔跨梁型进度指标分析详见表1（需要预压孔跨），单孔简支梁施工进度指标分析详见表2（无需预压孔跨）。

表1 典型孔跨简支箱梁施工进度指标分析

表2 单跨简支箱梁施工进度指标分析

3.2 施工材料统计(材料表见表3)

表3 支架主要材料计划表（单孔35m）

说明：上表中螺旋管高度暂以墩高28m计算。

4支架预压

支架搭设完并验收后，根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB 10110-2011）章节 7.1.2 一般规定对钢管立柱贝雷支架进行预压。预压钢管立柱贝雷支架的目的是为了检验支架本身的刚度、强度及稳定性，消除支架各杆件之间的非弹性变形，检验支架承受预压荷载后，砂筒的沉降量，测算出施工荷载时的弹性变形，根据箱梁张拉后的起拱度再计算出贝雷支架底模的预拱度。

预压时，预压荷载不小于支架所承受最大施工荷载的 110%[3]。

5贝雷梁支架结构体系

利用桥墩承台作为支墩基础，在承台上面预埋螺栓与钢管柱连接，预埋螺栓前利用两个螺帽将螺栓上下锁紧与钢板上保证螺栓与钢板成垂直状态，丝扣外露90mm，预埋前挂设工程线来控制预埋钢板的平面位置及高程，同时利用水平尺测量、校正钢板保证水平后与承台钢筋焊接加固[4]。

钢管立柱需要接长时必须采用螺栓连接，在管桩两端焊接法兰盘，并设牛腿加固，法兰盘采用800mm×800mm，t=20mm钢板加工，上面共设置4个φ30mm螺栓孔，分节要在现场加工，吊车安装，每节长度根据墩身高度及吊车起吊能力确定，分节尽量要少。相邻钢管立柱之间平联及斜撑均采用[14b槽钢，平联、斜撑与立柱之间均采用连接板进行焊接，焊脚尺寸≮6mm。详见图6.2-6钢管立柱平联立面图节点大样图。每节间连接，顶部安放砂筒，高宜控制在40cm～80cm之间，最高不能超过100cm，以便拆模，本孔跨支架所选用砂筒承载力不应小于2000KN，砂筒使用前应进行预压，满足要求后使用，使用过程中要保持砂子干燥，以便筒塞卸落[5]。

35m简支梁现浇施工支架采用钢管立柱+双层贝雷梁支架结构型式。一次主梁之上的二次分配梁最大截面处采用21排双层普通型贝雷片，双层贝雷梁跨度为30m，顺桥向布置，墩帽外侧6片贝雷梁按全桥通长布置。 从混凝土梁底开始从上到下，需拆除的支架体系各组成部位依次为：简支箱梁侧模、底模+10cm×5cm方木、横向布置I10型钢分配梁、双层贝雷梁、I56a型钢双拼横梁、砂筒落架装置、钢管立柱支架、水平桁及纵横向支架支撑[6]。

6计算

6.1 模拟分析

采用MIDAS计算软件建立支架整体计算模型对支架结构进行计算。贝雷梁采用梁单元模拟，销孔连接处释放约束为铰接；分配梁与贝雷梁之间的连接采用释放部分约束的刚性连接模拟，两层贝雷梁之间的连接螺栓用梁单元模拟,计算模型如图1：

图1 简支梁少支架现浇计算模型

6.2 贝雷梁计算

通过模型计算，混凝土浇筑工况下，贝雷梁弦杆最大轴力为463kN<560kN，满足要求。

贝雷梁竖杆最大轴力为208kN<210kN，满足要求。

贝雷梁斜杆最大轴力为104kN<170kN，满足要求。

连接上、下层贝雷梁的桁架螺栓材质为16Mn，规格为M36×250，桁架螺栓最大剪力为80kN，小于桁架螺栓容许剪力[V]= 150kN[7]。

6.3分配梁计算

通过模型计算 ，混凝土浇筑工况下贝雷梁底分配梁（2工56a，顶贴δ10钢板）最大组合应力163.5MPa<170MPa,满足要求。

贝雷梁底分配梁最大剪应力83.5MPa<100MPa,满足要求。

通过模型计算 ，混凝土浇筑工况下贝雷梁顶分配梁（工10）最大组合应力65.9MPa<170MPa,满足要求。

贝雷梁底分配梁最大剪应力25.7MPa<100MPa,满足要求。

6.4钢管立柱计算

通过模型计算 ，混凝土浇筑工况下钢管立柱（Φ630×10）最大组合应力140.7MPa<170MPa,满足要求。

混凝土浇筑工况下钢管立柱（Φ630×10）最大剪应力13.2MPa<100MPa,满足要求。

钢管应力最大单元，轴力为1786kN，对应弯矩为146kN·m。

钢管立柱最大计算长度12m，λ＝12000/219＝55，按照b类构取的稳定系数查表可得为0.833，稳定应力最大值：159MPa<170MPa，满足要求。

7结论建议

结合台州市域铁路S1线项目建设经验，位于深厚软土地区支架地基处理复杂采用单孔35m简支梁支架施工费用相较常规满堂支架（含地基处理）施工方案经济上优势较为突出，且工期和投入的人员上也具有明显优势，施工方便，安全可靠。

【参考文献】

[1]《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205－2020）

[2]《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）

[3]《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB 10110-2011）

[4]《路桥施工计算手册》周水兴2014印制版

[5]《高速铁路桥涵工程施工技术规范》Q/CR 9603-2015；

[6]《铁路混凝土工程施工技术规程》Q/CR 9207-2017；

[7]《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005；