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【摘要】：介绍了水中系梁采用部分预制结合分离式套箱施工方法，并对关键部位进行了验算。

关键词：水下系梁、分离式套箱、系梁预制、结构验算

本桥设计的系梁净长840cm，截面尺寸为120cm×120cm。系梁底部与桩顶齐平，距水面高度约1.20m左右。另外，6~7月份施工系梁时，正值水位高峰季节，更不易施工。系梁砼方量12.1m3，适用于采用有底钢套箱施工。但有底钢套箱是利用基础顶部做为承力点，必须先浇筑封底砼，施工难度较大，浪费较多。因此根据本桥的结构特点，并多方考证，拟采用部分系梁预制结合分离式套箱的方案进行水中系梁施工。

根据桩距及套箱外径大小，拟定预制系梁长度6m，系梁总重21.6T，吊装需采用大吨位吊车安装。系梁离河岸较远，对吊装不利。为此我们采用系梁直接在水上钻孔平台上预制，而后吊装的方案。

预制前，首先对水中排架进行加固TBT2226-2016 铁道客车用集中轴温报警器，且同时对排架桩的承载力进行验算，满足要求后实施预制。排架加固后，铺设型钢与底板使之形成平台，而后在平台上铺设系梁底模、绑扎钢筋，安装侧模并浇筑砼。强度达到75%后，拆除模板，并对端部实行凿毛处理。预制系梁时，纵向主筋长度按6.4m与7.4m控制。

2.2钢套箱的结构形式

2.3系梁、套箱的安装与准备

将预埋于同一桩顶的两根竖向型钢进行加固连成整体形成支墩，横梁采用箱型钢梁，形成吊装。

套箱与系梁拼装后，为保证套箱与系梁的相对稳固，将套箱的上、下部与系梁之间用型钢做拉杆进行固定。

2.4系梁、套箱的安装与拆除

起吊系梁及套箱：将连接好的套箱与系梁由两个20t手拉葫芦起吊悬挂于吊架上。

拆除平台：将系梁底部位于系梁的范围内的平台拆除。

系梁及套箱就位：平稳下放系梁及钢套箱至设计标高。

套箱封底：用砂袋塞封底套箱底板与护筒的缝隙，然后在套箱内的钢护筒外侧浇筑水下砼，进行套箱底部砼封底。封底厚度由计算所得。

系梁浇筑：待封底砼达到一定的强度后，抽于套箱及护筒内的水，清理桩头，切割部分钢护筒，按照设计要求调整桩头钢筋，并按设计长度接长系梁纵向主钢筋，绑扎箍筋及桩头钢筋，支立系梁接长段模板，浇筑桩头及系梁部分砼，切割桩头以上的钢护筒。钢套箱待立柱完成以后进行水下切割拆除。

3.1地基承载力的计算

搭建钻孔及系梁预制平台的木排桩如右图所示：

根据勘测的地质报告所示，2#、3#墩所在的1~2层地质参数如下：

圆木桩为落叶松,桩长按6m设计，木桩进入第一层土h1=0.9m，进入第二层土h2=3.1m。

由于b>2m，h>3m，且h/b<4，故修正后的地基容许承载力按下式计算：

其中，由验算手册可知，亚粘土层的宽度修正系梁取k1=0、深度修正系数值取k2=1.5，r2=∑rihi/∑hi=19.4kN/m3。

3.2排架桩承载力计算

考虑群桩作为整体基础，桩基础可视为如右图所示的ABCD范围内的假想实体：

则：a=a0+2htg(ψ/4)=10.53m

b=b0+htg(ψ/4)=3.77m

其中，a0=10m，b0=3.5m，h=4.0m，ψ=15.3°

作用在桩基础上的竖向荷载：系梁重量G1、木桩重量G2、浇捣过程中砼倾倒荷载（4.0kPa）及砼振捣产生的荷载（2.0kPa），模板重量可忽略不计。

N=216+45.2+6.0x10x3.5=471.2kN

由公式：бmax=rl+N/A=19.4x4.0+471.2/(10.53x3.77)

=89.4<[б]=169.4kPa合符要求

其中，系梁砼重量:G1=1.2x1.2x6x25=216kN;

木桩：G2=40x(πx0.202/4x6.0x6)=45.2kN;

3.3系梁吊装系统的计算

竖向支撑杆件采用型号为I12.6工字钢A3钢材，查手册所得:A=18.10cm2，ix=5.19cm，杆件长度L0=5.5m。轴向应力[б]=140MPa

横向杆件采用箱型钢梁，截面如右图所示：

查得W=4026cm3，构件长L=10m，型钢重G3=33.91kN（型钢每延米重3.391kN），弯曲应力[бw]=145MPa。

单个套箱重G4=πx1.502x3.5x78.5=25.9kN

1）竖向支撑构件稳定性计算

由λ=L0/ix=106，得φ=0.548。

由б=N/A=（G1+G3+2G4）/（4A）

=41.5MPa<0.548[б]=76.7MPa符合要求

2）横向构件稳定性计算

根据横梁承重形式，横梁受力如右图所示：

由N1=N2=（G1+2G4）/2=133.9kN

Ra=Rb=（N1+N2+G3）/2=150.85kN

由λ=αx(L/h)x(rx/ry)=50，得φ=0.828。其中，焊接件系数α取值为1.8，正方形截面的回转半径rx、ry相同。

由бmax=Mmax/W=461.76x1000/4026

=114.7MPa<0.828[бw]=120MPa符合要求

3.4封底砼厚度的计算

套箱底端的封底砼厚度必须满足：

计算所得：封底砼厚度h≥0.41m；

F—单个套箱所受的浮力。

F=KrwV=2.0x10xπx1.52x2.92=412.8kN

D—内护筒直径,2.0m；

[τ]—钢护筒与封底砼之间的容许摩擦力，取100kN/m2；

rw—水的容重北京某5A级办公楼工程施工组织设计，10kN/m2；

V—套箱体积,1.2x1.2x6.0；

K—安全系数，取2.0；

某特大桥梁挂篮实施性 施工组织设计W1—预制系梁水中的重量

系梁预制与分围堰施工节省了大量材料，同时加快了施工进度。

对于桩基面三桩式的水中系梁施工，根据实际情况拟定施工方案。如同样正在承建的运棉河大桥的水中系梁，因系梁较短，无法预制，则采用钢板围堰施工。