客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究报告

客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究中铁十局集团有限公司中铁十局集团第三建设工程有限公司二〇〇八年四月1客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究评审材料中铁十局集团有限公司中铁十局集团第三建设工程有限公司二OO八年四月2目录1、客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究报告2、客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究技术报告3、经济社会效益分析报告4、使用报告5、查新报告3客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究研究报告中铁十局集团有限公司中铁十局集团第三建设工程有限公司二〇〇八年四月4客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究报告一、工程概述甬台温铁路是我国铁路沿海通道的重要组成部分，是连接我国最具经济活力的长三角、珠三角地区的重要纽带，对完善我国铁路网布局，促进区域经济和社会协调发展，加强国防建设都有着重要意义。永乐河特大桥是甬台温铁路的重点工程之一，位于永嘉县乌牛镇境内，中心里程DK241+049.61，全长3252.3m。本桥设计为钻孔桩基础、双线圆端形桥墩、双线矩形空心桥台；支座为KTYZM系列钢支座;梁为整孔现浇简支箱梁。孔跨布置形式为99孔32m简支箱梁，箱型为单箱单室，顶板宽度为13m，箱宽为6.5m，跨中部分梁高为2.8m，支点梁高3.0m，梁顶面设2%双向坡。甬台温铁路桥梁大部分采用整孔箱梁形式，其中32m梁自重900t，重量大，对支架要求高。针对该箱梁施工方法，一般有满堂支架和移动模架两种施工方式。由于本桥多处跨越河流及道路，并穿越大片水稻田，桥址处地质表层为1～2m的耕植粘土，其下为7～10m厚的流塑状淤泥层、稳定性较差；部分施工地段位置偏僻，交通不便，采用移动模架进场施工困难，同时移动模架一次性投入较大；而满堂支架施工地基处理工程量较大，本工程采用以上施工方法施工周期长，耗材多，造价高。根据永乐河特大桥实际情况经过多方论证，采用客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁这种新的制梁方法来施工永乐河特大桥现浇箱梁。针对永乐河特大桥的工程特点，本课题的主要研究内容：①一跨式5双层贝雷梁支架的稳定性和力学检算②客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术和工艺③客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁实施效果二、研究方法本工程由于第一次将这项技术用在客运专线现浇梁中施工，针对这项技术，课题组根据制定的课题研究计划，制定了切实可行的研究方法，具体如下：1、对双层贝雷梁桁架的力学性能进行分析计算，拟定合理的贝雷梁支架结构，检算支架结构体系的强度、刚度和稳定性，用以指导双层贝雷梁支架现浇梁的施工。2、研究客运专线一跨式双层贝雷梁现浇箱梁的施工技术和施工工艺。具体从钢管立柱搭设、钢横梁安装、贝雷梁安装、梁体底侧模安装、加载预压测设支架预拱度、钢筋绑扎、混凝土浇注、支架移位、环境保护等予以重点研究。3、分析客运专线一跨式双层贝雷梁现浇箱梁实施效果，重点从经济社会效益、环保节能效益等方面进行归纳总结。三、研究的主要结论和成果1、客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工直接利用既有承台或明挖基础作为支架的支撑基础，不需处理地基，避免地基沉降带来的影响，克服了移动模架适用性单一的特点和满堂支架受地质局限性的特点，又为客运专线整孔现浇箱梁的施工提供了一种新的施工方法。2、通过理论分析和检算为类似工程提供了有力的理论支持，具有很强的参考指导作用。3、形成了客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁的施工技术和施工工艺，并得到以下经验：63.1贝雷支架方案设计时重点检算贝雷架的弯矩和剪应力，钢管立柱的稳定性。贝雷桁架挠度最好控制在L/1000以内，以便模板调整预拱度，否则对模板加工精度就要求很高。3.2钢立柱固定一定要牢固，防止移动；钢管安装要垂直，以保证轴心受力。3.3贝雷桁架搭设时重点检查连接螺栓是否牢固、有无缺去，使双层贝雷梁同时受力，否则影响支架体系受力状态，存在安全隐患。3.4支架砂箱掏砂下落时，每端的砂箱要同步掏砂均匀下落，保证钢横梁始终处于水平状态，以防止贝雷梁倾斜或滑移伤人，出现安全事故。3.5贝雷梁支架现浇梁线形易于控制，外观质量好；贝雷梁刚度大、抗疲劳性强，施工安全性高。3.6同条件下，具有施工进度快，成本低，经济效益明显。7客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究技术报告中铁十局集团有限公司中铁十局集团第三建设工程有限公司二〇〇八年四月8客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究技术报告一、工程概述甬台温铁路是我国铁路沿海通道的重要组成部分，是连接我国最具经济活力的长三角、珠三角地区的重要纽带，对完善我国铁路网布局，促进区域经济和社会协调发展，加强国防建设都有着重要意义。永乐河特大桥是甬台温铁路的重点工程之一，位于永嘉县乌牛镇境内，中心里程DK241+049.61，全长3252.3m。孔跨布置形式为99-32m简支箱梁，其中15#～43#墩及50#～85#墩为曲线梁，计63孔；0#台～15#墩及85#～99#台为直线梁，计36孔。跨中箱梁梁高2.8m，箱梁顶板厚0.34m，底板厚0.3m，腹板厚0.48m，在支点截面处箱梁梁高3.0m，箱梁顶板厚0.64米，底板厚0.7m，腹板厚1.073m。顶面设2%双向坡。甬台温铁路桥梁大部分采用整孔箱梁形式，其中32m梁自重900t，重量大，对支架要求高。永乐河特大桥经过的地段地势平坦，主要为水稻田。地质表层为1～2m的耕植粘土，其下为7～10m厚的淤泥，σ0=40KPa，其下为σ0=250～400KPa的粗圆粒土或卵石土和σ0=500～1000KPa的全风化～弱风化的凝灰岩。其中21#～23#墩、26#～27#墩、46#～50#、64#～67#墩位于河流边，共有10孔箱梁受河流影响；剩余的85孔箱梁位于陆地上，其中32#～33#墩跨乌仁公路，净高5m。二、双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术优点2.1本技术与满堂支架法、单层贝雷梁中间设支柱支架法和移动模架（造桥机法）相比，克服了满堂支架和单层贝雷梁中间设支柱支架法需要对地基进行处理的缺点，节约了基低处理费用，同时比移动模架施工具有一次性投入低，而且更具有适用性和经济性。2.2本技术利用贝雷梁作为承重结构，用螺旋钢管支撑在墩台身9的承台或明挖基础上形成支架系统。贝雷桁架属于定型产品、承台或明挖基础属于刚性结构，因此支架系统仅在第一片梁施工时需预压检测支架的稳定性和预拱度设置，这样加快了施工进度、节约了制梁成本。2.3采用双层贝雷梁法，材料来源广泛，施工灵活性强，运输、拼装、过孔、拆除操作简单方便。在桥梁跨越跨度20m左右的河流、道路等结构物时，施工尤为方便。2.4贝雷梁支架现浇梁线形易于控制，外观质量好；贝雷梁刚度大、抗疲劳性强，施工安全性高；2.5施工进度达1孔/12天，快于满堂支架法。三、客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究课题来源3.1根据科技查新报告，“未查见有客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工的相关文献报道”。2007年，客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术研究列入中铁十局科研开发计划，由中铁十局三建公司甬台温项目部具体实施。3.2课题研究内容：（1）一跨式双层贝雷梁支架的稳定性和力学检算（2）客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁施工技术和工艺（3）客运专线一跨式双层贝雷梁支架现浇箱梁实施效果和经济社会及环保效益分析四、一跨式双层贝雷梁支架的稳定性和力学检算4.1检算原理：应用简支梁原理对贝雷梁弯矩和剪力、贝雷梁挠度进行检算；对工字钢横向分配梁根据钢立柱按多跨连续梁进行检算，主要是为求得其所受的最大支反力，即单根钢管柱所受的最大压10力，以便检算钢管立柱的强度和稳定性，并检算横向分配梁的最大弯曲和剪应力；对螺旋钢管按轴心受压构件检算其强度和稳定性。4.2支架布置形式（1）贝雷梁支架横断面布置图见4.2.1。（2）贝雷梁支架纵断面布置图见4.2.2。[10走行轨8181HW400×400型钢横向分配梁209090454545606020909045454560模板模板支架贝雷梁落模砂箱φ630mm钢管立柱钢管立柱间横向连接焊接钢板1007510075200140140200140140图4.2.1贝雷支架横断面图（单位：厘米）119×300=270028616423721642863272图4.2.2贝雷梁支架纵断面图(单位：厘米）14.3贝雷梁支架检算1、设计荷载：砼箱梁自重：G1=788t，其中翼缘板部分梁重：G2=209t侧模和支架：G2=82.4t底模：G3=24.5t内模及支架：G4=35t2、贝雷梁容许内力和几何特性贝雷梁桁片容许内力表桥型容许内力不加强单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯距（KN.m）788.21576.42246.43265.44653.2剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.9桥型容许内力加强型单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯距（KN.m）1687.533764809.46750.09618.8剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.9贝雷梁桁片几何特性表桥型几何特性不加强单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层I（cm4）250497.2500994.4751491.62148588.83222883.2W（cm3）3578.57157.110735.614817.922226.8桥型几何特性加强型单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层I（cm4）577434.41154868.81732303.24596255.26894328.8W（cm3）7699.115398.323097.430641.745962.63、翼缘板下部贝雷梁检算(1)支架结构特性三排双层加强型贝雷梁惯性矩I=6894382.8cm4，截面抵抗弯矩W=45962.6cm3，最大弯矩M=9618.8kN·m，最大剪力T=698.9kN。(2)荷载计算①模板及支架自重，G=41.2t=412KN②新浇砼重量，G=104.5=1045KN③贝雷梁自重,0.9KN/m每米荷载重量：q=(412＋1045)/32.6＋0.9×6=50.1kN/m2(3)支架受力图示贝雷梁看作简支梁，图示如下：⑷计算结果最大弯矩产生在跨中：Mmax=1/8ql2=0.125×50.1×272=4565.4kNm＜[Mmax]=9618.8kN·m最大剪力产生在支点上，Tmax=1/2ql=0.5×50.1×27=676.4kN＜[Tmax]=698.9kN挠度f=5ql4/(384EI)=5×50100×274/(384×2.1×1011×6894382.8×10-8)×103=23.9mm≤L/1000=27mm由上检算，贝雷梁处于安全状态。⑸贝雷梁对支点压力N=Tmax=676.4KN4、腹板、底板下贝雷梁检算(1)模型结构特性采用12排双层加强型贝雷梁，在跨中节点处采用三排贝雷梁横向相连，按均布荷载考虑。惯性矩I=27577531.2cm4,截面抵抗弯矩W=183849cm3，最大弯矩M=40500kN·m，最大剪力T=2942.4kN。(2)荷载计算①底模板、内模及支架自重：G=59.5t②新浇砼重量：G=788-209=579t27mq=50.1KN/m327q=217.5KN/m③贝雷梁自重,0.9kN/m每米荷载重量：q=(59.5＋579)/32.6×10＋0.9×24=217.5kN/m(3)支架受力图示贝雷梁看作简支梁，图示如下：⑷计算结果最大弯矩产生在跨中，Mmax=1/8ql2=0.125×217.5×272=19819.7KNm＜[Mmax]=40500kN·m最大剪力产生在支点上，Tmax=1/2ql=0.5×217.5×27=2936.3KN＜[Tmax]=2942.4KN挠度f=5ql4/（384EI）=5×217500×274/(384×2.1×1011×27577531.2×10-8)×103=26mm≤L/1000=27mm由上检算，贝雷梁处于安全状