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 張克

 (中鐵大橋局集團(tuán)有限公司  武漢  430050)

摘要結(jié)合Padma多用途橋梁工程的錨固樁反力架法試樁結(jié)果實(shí)例，介紹了該橋樁基荷載試驗(yàn)施工方案，以及具體的施工布置、施工注意事項(xiàng)；同時(shí)對(duì)試樁的大臨結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析及計(jì)算研究，為基樁試驗(yàn)工作和鋼管樁設(shè)計(jì)試樁的應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)參考。

關(guān)鍵詞  鋼管樁荷載試驗(yàn)反力架

 Padma多用途橋梁工程的荷載試驗(yàn)鋼管樁直徑為1.5 m，壁厚占為60 mm；試驗(yàn)分為2個(gè)工況，第一工況鋼管樁試驗(yàn)人土段高程由- 55. 00m至-85. 00 m；第二工況鋼管樁試驗(yàn)人土段高程由-85.00 m至-115. 00 m；鋼管樁人土深度均為30 m。

 試驗(yàn)鋼管樁頂面設(shè)置4臺(tái)12 MN千斤頂，通過(guò)起頂反力架，將其反力傳遞至試驗(yàn)鋼管樁上，最大加載至40 MN。

 反力架為千斤頂提供反向支撐作用，其結(jié)構(gòu)為空間正交三角架，共4片三角架，三角架各桿件連接均采取銷(xiāo)接，每片三角架對(duì)應(yīng)4根抗拔樁，通過(guò)錨梁及螺桿將三角架錨固于抗拔樁上，由抗拔樁承受千斤頂起頂時(shí)產(chǎn)生的豎向拉力荷載。

 常規(guī)反力架主要由縱橫向交錯(cuò)布置的反力梁組成，通過(guò)反力梁將豎向荷載傳遞至錨固系統(tǒng)。而Padma多用途橋梁工程的鋼管樁荷載試驗(yàn)因受地質(zhì)條件及荷載值大等條件影響，若采用常規(guī)縱橫向交錯(cuò)布置的反力梁，其反力梁在彎剪作用下使得截面尺寸大幅度增大，結(jié)構(gòu)笨重，經(jīng)濟(jì)性欠佳；而通過(guò)將兩兩相鄰桿件銷(xiāo)接組合而成的三角架，可使得反力在豎向荷載作用下，各桿件均只有軸向壓力或拉力，這樣可以有效減小截面尺寸，從而減輕結(jié)構(gòu)重量，更具有經(jīng)濟(jì)性。

1  工程簡(jiǎn)介

 孟加拉國(guó)Padma多用途橋梁，位于首都達(dá)卡偏西南約40 km處，橫跨Padma河（恒河），是連接Mawa與JanjiRa的主要交通要道。

 跨Padma河的雙層鋼桁混凝土結(jié)合梁主橋，由41孔6×(6×150 m)+(5×150 m)的鋼混結(jié)合連續(xù)梁組成，全橋長(zhǎng)6.15 km。雙層橋面布置，下層為單線米軌鐵路，上層為雙向4車(chē)道公路。

 主橋共42墩，其中有40個(gè)水中墩，2個(gè)岸邊過(guò)渡墩。水中墩每墩有6根外徑為3.0 m的鋼斜樁，斜度1:6。鋼管樁荷載試樁直徑為1.5 m，試驗(yàn)荷載需加載至不小于40 MN而鋼管樁不發(fā)生破壞，樁身試驗(yàn)段的上部需加套筒，隔絕該部分的樁身摩擦。

2鋼管樁荷載試樁結(jié)構(gòu)

 鋼管樁荷載試樁位置共10處。各樁樁頂高程均為+6. 00 m，TDIA，TDIC，TD2A，TD3A，TD4A樁底高程為- 85. 00 m；TDIB，TD2B，TD3B，TD3C，TD4B樁底高程為-115. 00 m。

 鋼管樁荷載試樁試驗(yàn)段分為2個(gè)區(qū)域，其中TDIA，TDIC，TD2A，TD3A，TD4A試驗(yàn)段區(qū)域?yàn)闃渡砀叱?55. 00 m至樁底高程為-85. 00 m;而TDIB，TD2B，TD3B，TD3C，TD4B試驗(yàn)段區(qū)域?yàn)闃渡砀叱?85. 00 m至樁底高程為-115. 00 m。

 鋼管樁荷載試樁試驗(yàn)段的上部（即非試驗(yàn)段區(qū)域）設(shè)置隔離套筒，其直徑均為2.0 m，用于隔絕該部分的試樁樁身與土之間的摩阻力。試驗(yàn)荷載需加載至不小于40 MN而鋼管樁不發(fā)生破壞，實(shí)際施工時(shí)加載至42 MN，鋼管樁荷載試樁達(dá)到穩(wěn)定且未發(fā)生破壞。鋼管樁荷載試樁與隔離護(hù)筒之間設(shè)置支撐導(dǎo)向，其作用為增強(qiáng)試樁在加載受力后結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

鋼管樁荷載試樁結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

3鋼管樁荷載試樁施工設(shè)計(jì)

 (1)施工設(shè)計(jì)基本參數(shù)。①最大試樁荷載40MN；②抗拔樁數(shù)量16根；③反力架結(jié)構(gòu)自重668.8 t；④結(jié)構(gòu)不均衡受力系數(shù)1.3。

 (2)施工設(shè)計(jì)的基本構(gòu)造。鋼管樁荷載試樁施工設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組成包含：反力架（由立柱、拉桿、橫撐及銷(xiāo)軸組成）、連接系、分配梁、螺桿、抗拔樁。

 反力架中立柱、拉桿及橫撐由銷(xiāo)軸連接，組成空間正交三角架，共4個(gè)三角架，每個(gè)三角架最前端設(shè)置連接點(diǎn)，并與十字形分配梁通過(guò)銷(xiāo)軸進(jìn)行連接，單個(gè)連接點(diǎn)處對(duì)應(yīng)抗拔樁為4根，抗拔樁上設(shè)置錨梁，通過(guò)螺桿與十字形分配梁進(jìn)行連接。反力架立柱底端設(shè)置4臺(tái)YD12000千斤頂，其頂推力為12 116 kN，行程為300 mm。由千斤頂起頂對(duì)鋼管樁荷載試樁進(jìn)行加載，千斤頂加載時(shí)產(chǎn)生的反力由反力架支撐。

荷載試樁施工立面結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2；荷載試樁施工平面結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖3。

 (3)相關(guān)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。采用midas civil有限元計(jì)算軟件建立計(jì)算模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析。

 反力架中的立柱、拉桿及橫撐均采用梁?jiǎn)卧�模擬，因?qū)嶋H結(jié)構(gòu)為鉸接，故拉桿兩端釋放轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，且在橫撐與立柱連接處，釋放橫撐端頭轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。

 分配梁采用梁?jiǎn)卧�模擬，分配梁與反力架采用彈性連接中的一般連接方式，分配梁為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，故輸入一般連接方式中的dx，dy及dz方向的剛度參數(shù)，釋放其余轉(zhuǎn)動(dòng)約束。

 鋼管樁采用梁?jiǎn)卧�模擬，并計(jì)算出鋼管樁嵌固點(diǎn)的人土深度，在此深度處對(duì)鋼管樁進(jìn)行約束；鋼管樁與分配梁采用彈性連接中的一般連接方式，分配梁為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，故輸入一般連接方式中的dr，dy及dz方向的剛度參數(shù)，釋放其余轉(zhuǎn)動(dòng)約束。

各構(gòu)件的軸向應(yīng)力圖見(jiàn)圖4；各構(gòu)件的彎曲應(yīng)力圖見(jiàn)圖5。

 經(jīng)計(jì)算分析，反力架中各構(gòu)件主要承受軸向拉、壓力，而剪切力及彎矩最大值的區(qū)域主要分布在分配梁中。其中反力架及分配梁各構(gòu)件的強(qiáng)度及穩(wěn)定性應(yīng)滿足文獻(xiàn)[1]中的相關(guān)設(shè)計(jì)要求；鋼管樁受力計(jì)算應(yīng)滿足文獻(xiàn)[2-3]中的相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

4施工控制原則

 (1)施工過(guò)程中4臺(tái)千斤頂加載需保持同步加載，允許偏差控制在500 kN以內(nèi)。

 (2)錨樁共16根，分為4組，每組為4根，打樁施工中每組（4根樁）相對(duì)分配梁（十字梁）中心點(diǎn)精度要求：定位偏差小于100 mm，樁垂直度按小于1／200控制。

 (3)施工中保證樁頭與錨樁的焊接質(zhì)量。

 (4)若施工時(shí)，實(shí)際水位與設(shè)計(jì)水位有偏差，可適當(dāng)調(diào)整錨樁標(biāo)高，確保錨樁露出水面。

 (5)所有錨樁標(biāo)高均要保持在同一標(biāo)高。

5  制造說(shuō)明

 (1)制造廠家應(yīng)針對(duì)所加工構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的工藝評(píng)定試驗(yàn)，制定鋼結(jié)構(gòu)加工工藝細(xì)則，并嚴(yán)格執(zhí)行。

 (2)立柱、拉桿、橫撐及十字梁等結(jié)構(gòu)的焊縫為一級(jí)焊縫，焊縫質(zhì)量滿足相關(guān)一級(jí)焊縫規(guī)范要求，焊縫需要做100%的探傷實(shí)驗(yàn)。

 (3)用于同一銷(xiāo)軸的各板件的開(kāi)孔中心在同一水平直線上，保證安裝精度需求。

6  施工注意事項(xiàng)

 (1)風(fēng)力大于6級(jí)時(shí)，禁止作業(yè)，并做好相應(yīng)防風(fēng)措施。

 (2)施工單位與監(jiān)控單位必須制定詳細(xì)合理的監(jiān)控方案，對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)各構(gòu)件在作業(yè)過(guò)程中的強(qiáng)度值、變形值等進(jìn)行完整詳細(xì)的監(jiān)控。

 (3)合理安排施工作業(yè)的空間，臨時(shí)結(jié)構(gòu)吊裝及拆除作業(yè)由施工方自行制定方案。

 (4)錨樁入土深度根據(jù)承載力和貫入度雙控，錨樁頂部錨固架的位置根據(jù)錨樁打入精度適當(dāng)調(diào)整。

7結(jié)語(yǔ)

 Padma大橋橫跨Padma河，是孟加拉國(guó)目前規(guī)模最大的橋梁工程。該大橋?yàn)橐蛔�公鐵兩用大橋，全長(zhǎng)逾6 km，將把孟加拉南部21個(gè)區(qū)與首都達(dá)卡相連，而且還將成為中國(guó)泛亞鐵路的重要組成部分。該大橋工程是迄今為止中國(guó)企業(yè)承建的最大國(guó)際橋梁項(xiàng)目。