适用性研究
严赪强
（中国铁路上海局集团有限公司上海铁路枢纽工程建设指挥部，上海200071）
摘要：现浇法常用于铁路连续梁施工，其主要支架形式包括满堂支架和贝雷梁支架。为应对软 土地区存在的地层抗剪强度小、压缩变形大等问题，从结构受力、工程量和实际应用效果等方 面，对不同的支架形式进行适应性分析。结果表明，当硬土覆盖层大于2m时，满堂支架为最优
选择；当硬土覆盖层较薄时，一跨式双层贝雷梁支架为最优选择。研究初步得出软土地区不同支
架形式的适用性，对沪苏湖高铁的设计施工具有较大指导意义，可为相关铁路桥梁项目提供
参考。
关键词：软土地区；连续梁；现浇法；贝雷梁；盘扣支架
拉线绝缘子
中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：1001-683X（2022）04-0043-08 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2022.02.14.002
0引言
在铁路桥梁建设中，中小跨度铁路箱梁的主要施工方法有预制架设法、移动模架法、节段拼装法和支架现浇法［1］。对于32m连续梁及道岔梁施工，主要采用支架现浇法施工［2］。相对于其他施工方法，支架现浇法具有操作灵活、适应性强、无需大型设备和几乎不另占土地等优势。常用的支架形式有满堂支架和梁式支架，在实际施工中主要根据墩高、地质和地形等条件进行选择；若仍无法确定，则从结构跨度、工程量和施工难易程度等方面进行比选。
在既有文献中，赵成贵［3］以津秦高铁为例进行研究，结果表明满堂支架地基压缩变形不确定因素较多；4支点贝雷梁方案结构受力较好，但基础处理工程量大于2支点双层贝雷梁方案。其他文献多从支架结构受力进行
分析，结合现场预压结果进行综合论述的研究较少［4-8］。
作者简介：严赪强（1969—），男，高级工程师。
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以沪苏湖高铁现浇连续梁支架形式为例，考虑其结构受力、施工便利性，结合现场预压后的变形监测数据，分析不同支架形式的实际受力状态以及地基、桩基变形，得出软土地区不同支架形式的适用性。
1施工方案
沪苏湖高铁起自上海市虹桥站，终至浙江省湖州
市湖州站。沪苏湖高铁苏湖特大桥南浔高架桥段项目（简称南浔高架桥段项目）位于湖积平原区，为6×32m 现浇连续梁，其断面示意见图1。桥梁采用钻孔灌注桩基础+柱式墩，桥址区地表为厚度3～15
m 淤泥质粉质黏土层，该层土体抗剪强度低、承载力差，为支架形式设计主要控制因素。部分地表为厚度0.7～3.1m 粉质黏土层，具有一定承载力。桥梁桩基根据地质条件均按照摩擦桩设计。
在选择支架设计方案时，应考虑地质条件，并通过结构安全性、经济性比选，确定支架形式。根据6×32m 连续梁相同断面形式，在软土地区不同工点设置不同支架形式，工点A 为满堂支架、工点B 为单层贝雷梁支架、工点C 为双层贝雷梁支架，对不同支架形式的适用性进行对比分析。
1.1满堂支架
工点A 地层情况：地表为厚度约2m 粉质黏土层，承
载力120kPa ；下部为淤泥质粉质黏土层，承载力50kPa 。地基基础采用天然地基，上覆厚度约0.8m 建筑填料和0.2m 素混凝土垫层。盘扣横向间距为：腹板下0.6m ，顶底板及翼缘下0.9m ，纵向间距0.
9m 。其他支撑体系：横梁工字钢（12.6@900）、纵向方木（10cm×10cm ，间距20cm ，腹板下加密间距15cm ）和竹胶板（厚度1.5cm ）。满堂支架横、纵断面支架布置形式见图2。
1.2单层贝雷梁支架
工点B 地层情况：地表为淤泥质粉质黏土层，承载
力50kPa 。贝雷梁跨度组合为（10.5+9.0+9.0）m ，共
设置4排钢管立柱，每排5根φ630×8钢管立柱，近桥墩侧钢管立柱支撑于承台，跨中采用φ630×8钢管桩基础（桩长17m ）。其他支撑体系：分配梁工字钢2根45b 、贝雷梁、横梁工字钢（12.6@900）、纵向方木
（10cm×10cm ，间距20cm ，腹板下加密间距15cm ）和竹胶板（厚度1.5cm ）。单层贝雷梁支架横、纵断面支架布置形式见图3。
1.3双层贝雷梁支架
工点C 地层情况：地表为淤泥质粉质黏土层，承载力
销钉
为50kPa 。双层贝雷梁结构刚度大，经过计算可实现一跨式支撑。贝雷梁跨度28.5m ，共设置2排钢管立柱支撑，每排5根φ630×10钢管立柱，立于承台，贝雷梁两端支撑点竖杆采用槽14a 进行加强。其他支撑结构与单层贝雷梁方案一致。考虑双层贝雷梁计算挠度较大，在贝雷梁顶设置1层2m 高盘扣架，用于调整预拱度。双层贝雷梁支架 横、纵断面支架布置形式见图4。
图1
6×32m
现浇连续梁断面示意图
（a ）纵断面
（b ）横断面
图2
满堂支架横、纵断面支架布置形式
2
适用性研究
2.1
结构受力分析
2.1.1
满堂支架
（1）地基承载力计算。计算应考虑箱梁自重、盘
扣架自重、工字钢自重、施工荷载等支架计算荷载（见图5）。建筑填料在铺设后进行反复碾压，考虑此时土体完成固结，荷载在混凝土基础扩散角度为45°；另外，由于箱梁各区域荷载相互叠加，箱梁各区域地基承载力要求为：翼缘区域14.8kPa/m 2、腹板区域74.7kPa/m 2、顶底板区域29.3kPa/m 2。按照GB 5007—2011《建筑地基基础设计规范》，采用应力扩散方式
（粉质黏土层扩散角度为23°），计算至淤泥质粉质黏土层顶层应力为49.8kPa 。经深度修正后，软弱下卧层地
基承载力为87kPa ，承载力满足规范要求。
（2）地基变形计算。盘扣架荷载作用面积较大，进行变形计算时不考虑荷载长宽影响。根据地质勘查报告，粉质黏土层压缩模量E s （0.1-0.2）=5.41MPa ，淤泥质粉质黏土层E s （0.1-0.2）=2.23MPa 。按照GB 5007—2011《建筑地基基础设计规范》，当计算深度为4m
时，
（a ）纵断面
（b ）横断面
图3
单层贝雷梁横、
纵断面支架布置形式
（a ）纵断面
（b ）横断面
图4
双层贝雷梁横、纵断面支架布置形式
图5
支架计算荷载示意图
附加应力较小，计算深度满足规范要求。变形经验值系数取为1.0：
s=经验系数×(附加应力压缩模量×土层厚度1+附加应力压缩模量×土层厚度2)=1.0×(74.75.41×2.8+49.82.23×1.2)=65.5mm。（1）
在GB5007—2011《建筑地基基础设计规范》、TB10110—2011《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》中，均未对地基变形限值提出相关要求［9-10］。现场实际顶底托调整最大值为70mm，变形值可接受。
（3）盘扣支架计算。满堂脚手架单根立杆最大荷载约为39.5kN，根据JGJ231—2010《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》进行盘扣支架计算，得立杆最大应力为116.3N/mm2，小于钢管立杆抗压强度设计值270N/mm2，支架强度满足规范要求。
垂直风道机箱
2.1.2单层贝雷梁支架
（1）桩基计算。单层贝雷梁中间跨单根钢管桩最大荷载约为1400kN，根据TB10093—2017《铁路桥
涵地基和基础设计规范》进行设计［11］。现场实际地质参数：淤泥质粉质黏土f i=24.9kPa；粉质黏土f i1=74.36kPa；粉土f i=77.16kPa；粉质黏土f i2=47.88kPa，根据侧摩阻和端摩阻得桩长为17m。
按照JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》，淤泥质粉质黏土E s（0.1-0.2）=2.75MPa、粉质黏土E s1（0.1-0.2）= 7.36MPa；粉土E s（0.1-0.2）=8.09MPa；粉质黏土E s2（0.1-0.2）= 5.86MPa。计算桩基最大沉降为4cm。
（2）贝雷梁计算。采用有限元计算软件，考虑桩基沉降因素，得到单层贝雷梁应力及挠度图（见图6—图7）。
经计算，考虑桩基变形，单层贝雷梁最大应力为167.6MPa，不考虑桩基变形贝雷梁最大应力为105.6MPa，贝雷梁最大挠度为45.2mm（包括桩沉降变形），单跨
跨中挠度为4.86mm（扣除支座变形）。
2.1.3双层贝雷梁支架
采用有限元计算软件，得到双层贝雷梁应力及挠度图（见图8）。
按照TB10110—2011《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》，变形控制L/400=71.25mm。经计算，双层贝雷梁最大应力为122.5MPa，最大挠度为57.2mm，满足规范要求。
2.1.4计算结果分析
（1）当软土地区硬土覆盖层大于2m时，满堂支架满足地基承载力要求。
（2）当无地表硬土覆盖层，可采用单层/
双层贝雷
（a）考虑桩基沉降
（b）不考虑桩基沉降
图7
单层贝雷梁挠度图
（a）考虑桩基沉降
（b）不考虑桩基沉降
贝雷梁图6单层贝雷梁应力图
实心锥形喷嘴梁方式，若布置贝雷梁片数布置合理，2种方案均可在结构受力及刚度变形2个方面满足规范要求。单层贝雷梁方式考虑桩基变形，应力增加约58.7%，结构设计中应予以重视；若在设计中不考虑桩基变形，应留有足够富余度。单层贝雷梁中间2排钢管立柱承担了一孔梁2/3的荷载，对钢管桩承载力要求较高，桩基最大承载力要求为1400kN ，如南浔高架桥段项目打入深度达17m ；承台上2排钢管立柱仅承担一孔梁1/3的荷载，
对承台可靠支点利用率较低。
（3）双层贝雷梁方案在贝雷梁顶增加1层盘扣架，根据预压变形调整预拱度，施工便利。
2.2现场预压结果
支架预压主要为确保道岔连续梁浇注施工安全，
以检验支架的承载能力和消除支架体系的非弹性变形，并观测弹性变形量，为确定底模标高提供参考资料。预压荷载取施工总荷载的1.1倍，并按照箱梁荷载分布形式，分区、分段堆载，南浔高架桥段项目加载采用了混凝土形式，加载方式为0→60%→100%→110%的三级加载。每级加载完成1h 后，进行支架变形观测，每隔6h 记录各测点位移量，当相邻2次监测位移平均值≤2mm 时，方可进行后续加载。
监测点布设：每孔梁纵向布置5排，位置在距离梁
端2.5m 、L /4和L /2处，每排布置5个测点，分别位于箱梁两侧翼板边缘、腹板及底板中央。监测点布置示意见图9。
2.2.1
满堂支架
经过现场110%荷载预压，满堂支架实际变形示意见图10。
变形计算值65.50mm ，实测值19.00mm ，实测值小于计算值，约为计算值的0.3倍。按照实测弹性变形进行预拱度设置，可满足施工需要。
变形计算值与实测值相差较大，主要原因为现场建筑填料摊铺过程中施工机械反复碾压，地层已产生较大压缩变形，地基承载力有所提高；另外，由于场地平整度较差，实际施工中建筑填料平均厚度约为1.5m ，可有效分摊上部荷载。
2.2.2单层贝雷梁
经过现场110%荷载预压，单层贝雷梁实际变形示意见图11。
网联网变形计算值45.23mm ，实测值114.00mm ，主要原因
为跨中2排桩基沉降。计算考虑桩基变形，贝雷梁应力接
图10
满堂支架实际变形示意图
（a ）应力
（b ）挠度
图8
双层贝雷梁应力及挠度图
图9监测点布置示意图
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