门式墩铁路盖梁支架预压报告2.docx
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门式墩铁路盖梁支架预压报告2
西江特大桥铁路盖梁支架预压总结报告
一、工程概况
中铁十二局集团有限公司南沙港铁路NSGZQ-4标工程指挥部三工区施工范围为：
西江特大桥696#～748#墩，里程为：
DK033+472.170～DK035+168.290，全长1696.12m；管段内均为桥梁工程，主要工程量为：
直径1.8m桩基431根；承台106个；墩身53个，全部为门式墩，下层为铁路盖梁，上层为公路盖梁，盖梁均采用支架现浇法施工。
铁路盖梁现浇支架采用工字钢平台上铺设碗扣式支架搭设满堂架进行支撑。
根据现场实际情况、工期及相关规范要求，在现场对738#墩铁路盖梁支架进行了预压，预压材料采用砂袋和混凝土预压块搭配进行。
预压加载开始时间为2017年9月22日至2017年9月28日卸载完毕，共计8天。
二、主要技术参数
2.1盖梁支架体系
铁路盖梁支撑沿垂直线路方向分为三跨，第一跨和第三跨长度均为5.75m、分别在左右幅铁路墩柱内壁往中部2m位置各设一个支点，第二跨（中间跨）长度10.5m、支点设在铁路盖梁中点往左右墩柱10.5m/2的位置。
第一跨、第三跨支点分别由2根φ630×7.5mm钢管柱上顶2拼工63a工字钢组成。
2根钢管柱中心间距4m，轴线方向位置距两侧墩柱内壁2m，钢管柱与承台顶预埋钢板焊接固定。
第二跨（中间跨）2个支点基础均由4根φ630×7.5mm钢管柱上顶2拼工63a工字钢（横梁）+3拼工63a工字钢（分配梁）组成。
4根钢管柱矩形布置，顺桥向中心间距4.5m，横桥向中心间距2m，钢管柱基础采用同型号钢管桩支撑。
2.2铁路盖梁几何尺寸
西江特大桥（公铁合建段）铁路盖梁跨度净距22m，宽3m，跨中16m范围内高3.5m,在盖梁左右侧与墩柱连接处设有3m×1m倒角。
2.3预压荷载计算
根据支架上部梁体重量计算支架最大加载重量为
28.5m长盖梁：
（16×3.5+6×4）×3×2.5×1.1=660t
预压时分级加载，第一级加载为60%荷载、第二级加载为100%荷载、第三级加载为110%荷载。
支架各级加载重量见下表。
盖梁长（m）
墩内盖梁长（m）
中部盖梁高（m）
加载重量（t）
一级
二级
三级
28.5
22
3.5
360
600
660
三、预压方案
3.1预压试验目的
（1）检验支架的强度和稳定性；
（2）消除支架的非弹性形变，同时测定铁路盖梁浇筑完成后的弹性变形；
（3）确保支架现浇混凝土结构在施工过程中不出现过大的拉应力而产生裂缝，同时保证梁体的线型及梁顶面高程。
预压是为了检验现浇梁支架的安全性和实际变形量，通过预压消除结构非弹性变形，同时取得弹性变形的实际数值，得出“荷载－挠度”曲线，并检验设计计算结果，调整预拱度（或反拱），以求得现浇梁施工的准确参数。
提前发现支架结构及构件加工、安装所存在的问题和隐患，提前调整整改，防患于未然。
模板预拱度的调整通过调整模板支撑顶托完成。
设计依据建设单位、设计单位下发的相关的技术要求和国家、铁路总公司的强制性标准和条文。
3.2总体方案
支架预压采用砂袋搭配混凝土预压块进行加载，加载分为三级，依次由60%荷载→100%荷载→110%荷载进行。
预压块从混凝土结构跨中开始向支点处进行对称布载；横向加载时，应从混凝土结构中心线向两侧进行对称布载。
3.3沉降观测
1、观测点布置
支架预压前沿盖梁长度方向的两端及间隔1/4L长度位置（L为盖梁净跨度）设观测断面，每个断面设2个观测点，观测点分别设在距盖梁边缘0.2m处。
观测点用油漆笔做好标记，压重预制块避开观测点位置。
2、观测
1）预压荷载施加前，应监测并记录支架顶部和底部监测点的初始标高。
2）每级加载完成1h后进行支架的变形观测，以后间隔6h检测记录各监测点的位移量，当相邻两次检测位移平均值之差不大于2mm时，方可继续加载。
3）全部预压荷载施加完毕后，应间隔6h监测记录各监测点的位移量；当连续12h监测位移平均值之差不大于2mm时，方可卸除预压荷载。
4）卸载6h后，监测各监测点标高并计算支架各监测点的弹性变形量。
当满足以下条件之一时，可判定支架预压合格，停止监测：
a.各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm；
b.各监测点最初72h的沉降量平均值小于5mm。
四、数据整理及结论
根据各监测点在各级荷载下的观测数据，具体数据见附件1《西江特大桥（公铁合建段）738#墩铁路盖梁预压数据表》，经整理得出下表：
西江特大桥（公铁合建段）铁路盖梁预压数据统计表
观测断面
初始值（m）
分级加载稳定后观测值（m）
最大沉降值（mm）
回弹（m）
弹性变形值（mm）
未弹性变形值（mm）
加载60%
加载100%
加载110%
卸载后
1
2
3
4
5
6
③=①－②
⑤=④－②
⑥=①－④
小里程侧
1
8.946
8.943
8.94
8.939
-7
8.944
5
2
2
9.692
9.682
9.676
9.675
-17
9.688
13
4
3
9.700
9.674
9.664
9.662
-38
9.693
31
7
4
9.713
9.7
9.693
9.693
-20
9.707
14
6
5
9.020
9.016
9.016
9.017
-3
9.019
2
1
大里程侧
6
9.809
9.808
9.803
9.802
-7
9.807
5
2
7
9.704
9.69
9.687
9.688
-16
9.699
11
5
8
9.702
9.675
9.666
9.663
-39
9.694
31
8
9
9.691
9.678
9.673
9.671
-20
9.687
16
4
10
9.781
9.779
9.775
9.774
-7
9.78
6
1
由第上表统计分析数据可以看出，分级加载过程中，支架整体从左侧梁端到右侧梁端呈抛物线式沉降，跨中处沉降量最大，在加载至荷载110%时跨中最大沉降量38mm、39mm；卸载后回弹值相较加载至荷载110%时支架标高回弹，回弹值从左侧梁端到右侧梁端呈反抛物线，跨中处回弹值最大，最大值31mm；而卸载后标高相对初始值的最终沉降量与分级加载沉降量线性一致，跨中处沉降量最大，最大值7mm、8mm。
4.1铁路盖梁预拱度计算模型
1）预压预拱度计算
盖梁底模板在加载预压不设置预拱度，正式施工时根据加载预压结果进行调整预拱度。
预拱度最大值设置在跨中位置，按二次抛物线处理，取盖梁净跨端点（图中O点）为坐标原点，跨长为L，则梁体计算预拱度为：
式中：
——距梁体支点
处的预拱度（m）；
——距梁体支点的距离（m）；
——梁体跨度（m）；
、
、
——距梁体支点
处的支架弹性变形、非弹性变形和基础沉降变形值。
其中支架的非弹性变形
在支架预压过程中已消除；钢管柱基础坐落在承台顶部，基础沉降变形值
不考虑；故计算过程中只需要考虑支架的弹性变形
。
2）预压后预拱度调整
预拱度计算公式为f=F1+F0+F5，F0=F2+F3+F4
F1：
卸载后上部构造本身及活载一半所产生的竖向挠度；
F2：
支架在荷载作用下的弹性压缩；
F3：
支架在荷载作用下的非弹性压缩；
F4：
支架基础在荷载作用下的非弹性沉陷；
F5：
由混凝土收缩及温度变化而引起的挠度。
本次观测中，支架弹性变形F2就是支架卸载后观测值相较加载至110%荷载时观测值的差值；支架非弹性变形F3+F4就是支架卸载后观测值相较初始值的差值。
而本次预压已经消除了支架非弹性变形F3+F4，故本次支架预拱度设置中不考虑支架的非弹性变形F3+F4，只需要考虑支架弹性变形F2，后续盖梁施工预拱度设置要同时考虑支架弹性变形F2和非弹性变形F3+F4。
4.2铁路盖梁模板预拱度设置
根据设计要求和预压结果调整底模标高，因铁路盖梁施工设计图纸不考虑因张拉引起的反拱，仅需考虑混凝土自重及施工中的非弹性变形，需预留支架系统沉降量，确保盖梁顶面标高满足设计要求。
预拱度通过在模板底部支垫薄钢板进行调整，同时预拱度通过每块模板两端调整，根据观测数据分别对弹性变形和非弹性变形建立抛物线方程：
1）弹性变形：
，其中L=22m-0.19m×2=21.62m，
2）非弹性变形：
，其中L=22m-0.19m×2=21.62m，
经计算，该梁体的从小里程侧到大里程侧的预拱度为：
序号
距左侧梁端距离（m）
预拱度设置（mm）
备注
仅考虑弹性变形F2
非弹性变形F3+F4
考虑弹性变形和非弹性变形F2+F3+F4
1
0.19
0.0
0.0
0.0
2
2.087
9.9
2.4
12.3
3
3.9
17.6
4.3
21.9
4
5.9
24.1
5.8
29.9
5
7.9
28.5
6.9
35.3
6
9.9
30.7
7.4
38.1
跨中
11
31.0
7.5
38.5
7
12.1
30.7
7.4
38.1
8
14.1
28.5
6.9
35.3
9
16.1
24.1
5.8
29.9
10
18.1
17.6
4.3
21.9
11
19.913
9.9
2.4
12.3
12
21.81
0.0
0.0
0.0
综上所述，本次738#墩铁路盖梁支架模板预拱度按照只考虑弹性变形F2进行设置；后续墩台铁路盖梁支架模板以738#铁路盖梁预压结论为参考依据，预拱度设置应综合考虑消除弹性变形和非弹性变形进行设置。
附件1：
西江特大桥（公铁合建段）738#墩铁路盖梁预压数据表
目录
一、工程概况1
二、主要技术参数1
2.1盖梁支架体系1
2.2铁路盖梁几何尺寸2
2.3预压荷载计算2
三、预压方案3
3.1预压试验目的3
3.2总体方案4
3.3沉降观测4
四、数据整理及结论5
4.1铁路盖梁预拱度计算模型7
4.2铁路盖梁模板预拱度设置8
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