钢管桩在客运专线现浇跨河支架上应用_secret

1、钢管桩在客运专线现浇跨河支架上应用 1 工程概况 xx新建铁路xx特大桥桥址位于xx省xx市，孔跨：（20-32m+2-24m+13-32m+3-24m+8-32m）整孔箱梁，全长1477.91m。上部结构类型为有碴轨道后张法预应力简支箱梁，横截面为单箱单室结构，梁长32.6m，梁全高3.09m，箱梁顶板宽13.4m，双向横坡2。腹板斜做，翼缘板上设挡碴墙，挡碴墙内侧净宽9.4m。梁重900吨。 其中24、25跨位于河道中，跨度为32.6m，河水深3.5m，宽度为50m，现通过抛填片石压缩河道对2526进行了地基处理，达到了满堂支架施工条件。此时河道已缩小了一半，不能够进一步压缩河道，2324

2、必须采取其他施工措施来实现原位制梁。 xx客运专线第一次使用900吨箱梁，高要求、高标准、新工艺是我们施工的难点，更重要的是我部施工的2324#梁位于河中，如何安全可靠的完成原位制梁工作是我们考虑的问题。2 方案比选原拟定2种方案实现原位制梁1） 移动模架制梁 xx工地在1500m处另一特大桥正在使用移动模架，可通过在已浇注好的桥面或完工的路基上爬行来浇注xx特大桥2324梁。移动模架制梁安全可靠，且利用已有设备，不需要模板及支架，对河道流水一点也没有影响，从这个角度上说应优先采用。然现场实际情况是：由于前期的种种原因耽误，预计xx年xx月中旬移动模架才能完成xx桥梁施工，这样等移动模架爬行过

3、来，2324梁最早能xx年xx月底才能完成制梁，这时间比预计的工期9月份完要迟。况且，我们使用的是上行式移动模架，移动模架要在桥面或路基上爬行，必须卸掉其整套模板系统，此一拆一装工作量巨大。2)河中采用钢管柱基础，上方纵向用贝雷梁支架，实现原位制梁。此方案需要花费一定的材料和设备，如钢管桩、贝雷梁、打桩机、吊机等，但这样能使总工期能提前一个多月。3)综合比较方案1工期比较滞后，移动模架模板系统一拆一装需要花费大量人力、物力。方案2需要一定材料和设备，其材料如贝雷梁、钢管桩是可以重复利用的，只需一点设备和提供人力就可以将工期提前一个半月以上。综合比较，我们选取钢管桩基础和贝雷梁支架。3 贝雷梁及

4、钢管桩设计说明根据本跨实际情况，矩形承台沿桥方向宽7.5米，横桥方向长10.2m，桥墩为圆端型，宽度2.6m，上部为3m，两桥墩中心距离为32.7米，只能选用9节共计27米长度贝雷梁（10节贝雷梁纵向空间不够）。贝雷梁两端直接落在承台上，横向垫贝雷梁片以调整两端标高。河中基础我们在跨中采用钢管桩，钢管桩长度12m，直径50cm，壁厚6mm。钢管桩采用震动锤下沉。考虑到管桩施工方便，我们采用跨中钢管柱单支点布置在跨中。这样也可以减少钢管桩的总数量，因为在上部荷载及总跨度不变的情况下，三跨或四跨连续梁模型，其跨中支点所受竖向力之和比两跨连续梁跨中支点竖向力要大。这样，根据贝雷梁两端在承台上的支撑情

5、况，贝雷梁计算模型为两等跨连续梁，单跨计算跨径为13.15m。3.1 荷载计算混凝土荷载由贝雷梁布置情况，结构计算模型如下图，根据梁的结构形式，此2等跨连续梁中除端头1.35m范围内为变截面外，跨中均为等截面，现设跨中截面为11截面，端头为22截面。178kn/mA13.15mBC13.15m箱梁中心截面面积计算：对11截面S1（0.48*2.89+0.3*（5.74*0.5-0.48）0.34*（1.05+1.67）+0.35*1.05*0.50.5*0.3*0. 5）*26.58m2 对22截面S2（0.768*2.890.401*（5.74*0.5-0.768）0.491*（2.123+

6、0.309）*28.13m2 由于箱梁截面为变截面，影响范围小，为计算方便，采用等效荷载计算则：qs1+（s2- s1）l2/l16.58*26+（9.17*26-6.58*26）*1.35/13.15178KN/M贝雷梁自重及模板支架重量：贝雷梁及模板支架荷载按经验q23KN/m2。施工荷载：施工人员和堆放料、具及行走运输或堆放荷载q33KN/m2计算。混凝土浇注振捣荷载： 混凝土振捣对水平板荷载按q43KN/m2。荷载组合根据支架荷载组合原则，一般检算两种组，不组合风载时Q=1.2QGK+1.4QQK组合风载时:Q=1.2QGK+0.85*1.4QQK 风载一般作用在支架侧向，对支架整体稳

7、定性产生重大影响，在支架搭设较宽时对支架竖直方向受力微乎其微，况且组合风载时施工荷载及振捣混凝土荷载都有0.85倍折减系数，实际检算荷载时以不组合风载来检算。根据二跨连续梁模型有QB0.625ql0.625(1.2q1+1.2q2 +1.4q3+1.4q4)l3077knQAQC0.375ql0.375*(1.2q1+1.2q2 +1.4q3+1.4q4)l1846knMB0.125ql20.125*(1.2q1+1.2q2 +1.4q3+1.4q4)*13.1528092kn.m3.2 贝雷梁设计查相关规范，军用贝雷梁容许内力为容许内力单排单层双排单层三排单层弯矩（KN·M）788

8、.21576.72246.4剪力（KN）245.2490.5698.9则纵向需要贝雷梁片数为:n1=Mb/M=8092/788.2=11.3n2= Qb/Q=3077/245.2=12.5为了施工方便，纵向一共布置18片贝雷梁，其中箱梁中心6.4m采用10片， 2边翼板另单独放置4片贝雷梁，箱梁腹板处混凝土自重较大每侧单独布置三片，贝雷梁横向布置距离为203cm+145cm+157cm+210cm+157cm+145cm+203cm。33 贝雷梁刚度检算单排单层贝雷梁I=250500×18=2505000cm4E=210Gpa f=0.521ql4/（100EI）=0.0147mf=

9、l/400=13150/400=32.8mm ff故贝雷梁刚度满足施工要求。3.4 箱梁腹板处贝雷梁强度及刚度检算贝雷梁横向分部和箱梁混凝土分部情况相对应，腹板处混凝土自重较大，贝雷片布置数量较多，具体布置见图，腹板处贝雷梁也能通过受力检算，具体过程和整体检算一样，过程略。3.5 管桩基础设计河中基础我们采用钢管桩，长度12m，直径50cm，壁厚6mm。实测河水深3.2m，考虑到上方需留50cm左右高度以便安装横向分配梁，管桩入土深度按8m计算，河中地质情况为：第1层 为粉质粘土， 0120kpa h13m CU=5.72 kpa 117.2KN/m3 14.240（原状土）第2层为砾石土，0

10、300kpa 300kpa h230m 219KN/m3 根据每层土的物力特性查规范得震动下沉桩侧摩擦力为：第一层土 Il=1.25 f1=22.5 kpa 第二层土 稍 密 f1=90kpa 则每根钢管桩容许承载力P= ½（Uifili+AR）0.5*(0.5*3.14*（3*22.5*0.5+5*90*1）+3.14*0.5*0.006*5000)403KN 36 钢管桩设计方案由上节计算跨中管桩总竖向受力为2*QB，共需要钢管桩数量为：P=2*QB=2*3077=6174KNn= P/ P =15.3根据施工情况，跨中实际一共布置18根钢管桩，分3排布置，纵向间距1.8m，横向

11、每排布置6根，横向间距采用2.6m+2.3m+2.4m+2.3m +2.6m。37 钢管桩管壁受力检算由上节计算跨中管桩总竖向受力为2*QB，则单个钢管桩轴向受力为N=2*QB/18=343KN钢管桩强度按下式计算 、与截面模量相应的截面塑性发展系数，查钢结构设计规范为1.15。WNX、WNy截面模量。 其中偏心荷载按总重量的10计算，偏心距按沉入桩实际倾斜度2计算。MX= MY =0.05N*l*0.01343000*0.1*12*0.02=8233N.MAN=3.14(D2-d2)/4=0.00468WNX =WNY =3.14(D4-d4)/32D=0.000579m4Max343000

12、/0.00398233/0.004688233/0.00468=91.5Mpa<f=215 Mpa钢管桩强度满足要求。4 施工注意事项41 沉 桩本管桩下沉顺序，由中间向两端或四周进行，采用4吨震动锤沉桩。沉桩过程中，若遇到贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、位移或有严重回弹等情况时，应暂停沉桩，分析原因，采取有效措施。 沉桩过程中应采用2台经纬仪从两垂直方向观测桩的倾斜度，发现倾斜较大时应立即停止，纠正后继续下沉。 沉桩快要达到设计标高前1m左右，应安排技术人员对最后惯入度进行记录，发现惯入度不正常的桩应记录，分析原因，必要时将桩接长后继续下沉。42 纵横向连接工字钢、槽钢及贝雷梁安装 所有

13、管桩完成后，应对管桩位置及高程做一次全面的检查，高程有偏差时可以用乙炔切割比较高的管桩，或者用钢板垫平较低的管桩，确保安装的横梁在一个平面内。 贝雷梁事先在岸上拼装好，用吊机配合安装。43 支架预压 贝雷梁支架搭设好以后，铺上底模并在底模上按设计梁体重量的120%进行加载，使支架预先完成非弹性变形，确保支架在加载后不会发生沉陷。预压采用砂袋。支架在预压前沿桥方向每8米设一个断面观测支架沉降，每个断面设3个观测点，2个分别布置在每个腹板中心，另1个布置在箱梁中心。预压前测量模板顶面标高，每天由专人测量顶面标高的变化，一天早晚各测量一次，并做好详细记录。支架预压一般在一周左右，直到连续2天日沉降量为12mm视为稳定，并开始卸载。卸载前后需分别测量观测点标高，以此确定支架弹性变形。计算出支架的预计沉降，作为梁体预拱度设计依据。44 砼施工过程中应注意的事