双层存梁方案内容

2、双层存梁台座基础结构设计    2

2.1、32m梁双层桩基础存梁台座设计    2

2.1.1、设计依据    2

2.1.2、设计说明    2

2.1.3、设计参数选定    3

2.1.4、桩基础设计    4

2.2、32m梁双层扩大基础存梁台座设计    13

2.2.1、设计依据    13

2.2.2、设计说明    13

2.2.3、设计参数选定    14

2.2.4、承载力计算    15

2.2.5、基底沉降量    15

2.2.6、基础配筋    15

2.3、32m梁兼24m梁存梁台座设计    16

3、双层存梁下层梁体检算    16

4、双层存梁垫板设计    16

4.1、设计依据    16

4.2、存梁形式及垫板结构    16

4.3.1、计算荷载    17

4.3.2、材料设计指标    18

4.3.3、建模、检算    18

5、双层存梁施工    19

5.1、施工工艺    19

5.2、下层梁体选择    19

5.3、工序作业要求    20

6、沉降观测    20

6.1、施测过程与观测周期    20

6.2、沉降观测的精度要求    20

6.3、观测原则    21

7、附件    21

双层存梁方案

1、工程概况

新建九江至南昌城际铁路位于江西省境内，自庐山站(含)引入，途经九江县、德安县、共青城、永修县、新建县，在南昌北与京九线接轨，经京九线引入南昌。CJQ-1标段起讫里程为DK17+326.8～DK72+776.72(含武九联络线)，正线长度55.451km。根据局工程任务划分，九江梁场承担DK17+326.8～DK50+859.283段358孔箱梁制、运、架及桥面系的施工任务，其中32m双线箱梁336孔，24m双线箱梁22孔。

根据梁场制梁、运梁、架梁施工计划，并结合梁场场地及机械设备配置情况，九江制梁场采用双层存梁的施工方案，梁场共设置双层存梁台座22个。

2、双层存梁台座基础结构设计

2.1、32m梁双层桩基础存梁台座设计

2.1.1、设计依据

1.《基础工程》；

2.昌九铁路CJQ-1标一梁场《岩土工程勘察报告》；

3.二公司客运专线技术组有关资料；

4.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

5.《砼结构设计规范》（GB50010-2002）; 

6.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024-85)；

7、箱梁图纸《通桥（2007）2224－I》与《通桥（2007）2224－Ⅱ》。

2.1.2、设计说明

2.1.2.1、地质、水文参数

根据对梁场地质勘察资料，场区地质层自上而下依次为：

1、第四系全新统洪－坡积相粉质粘土：平均层厚4.78m，粉质粘土,黄褐色，可塑-硬塑状态,全场分布，强度低,中等压缩性。

2、第四系全新统冲积相粉质粘土：平均层厚5.45m，灰绿色，软塑-可塑状态，成份以粉粒为主，局部分布，基本承载力190kPa。

3、志留系强风化粉砂质泥岩：平均层厚3.20m，紫红色，灰绿色，成份以粉粘粒为主，局部含粉砂，基本承载力360kpa，不宜作持力层。

4、志留系中风化粉砂质泥岩：灰绿色，紫红色，致密块状构造，成份以泥质为主，局部见砾砂，基本承载力1000kpa，是良好的桩端持力层。

水文地质条件特征：本区地下为第四系松散岩土类裂隙潜水类型，主要赋存于岩土裂隙面之中，场地环境类型属3类，各层透水性弱，水量小，主要接受地表水体侧向补给。水位随季节性变化，交替循环较弱，本场地水质清澈、透明，对砼结构及钢筋砼结构中的钢筋不具腐蚀性。

2.1.2.2、结构形式

填方段32m存梁台座均采用钻孔桩基础，每个台座四支点支承，支承桩基桩径1m，砼强度为C20，单桩支承，桩与桩之间设联系梁联系梁截面尺寸为0.8m*0.8m。因桩侧摩阻力不足，桩基采用嵌岩桩，入嵌岩深度为10.5m,桩基长度最大为27.5m。

2.1.3、设计参数选定

2.1.3.1、材料性能指标

 (1)、C20砼

轴心抗压强度： 

轴心抗拉强度： 

弹性模量： 

(2)、钢筋

I级钢筋：， 

II级钢筋：， 

2.1.3.2、设计荷载

荷载1：梁体荷载P=2＊721＊10/4＝3605kN。

荷载2：张拉水平分力F。

根据以前的施工经验，32m梁体终张拉时，梁体压缩量最大值为30mm，梁体纵向收缩，必产生水平力，使桩基产生沿梁体纵向收缩方向的挠度，各侧挠度大小ω为15mm，根据悬臂梁挠度公式：

ω=FL3/(3EI),

可知，

1):F=3EIω/ L3

2):M=3EIω/ L2

其中：

E－砼弹模，为2.5*104MPa;

I-桩基截面贯性矩，I=πd4/=4.91*1013;

ω-挠度，15mm；

L-桩长。

由上两式可知，水平力与桩基长度长度的立方成反比，弯矩与桩基自由长度的平方成反比。

桩长为27.5m，桩顶水平力为：

F21.5m=3EIω/ L3=3*2.5*104*4.91*1013*15/275003=2655N=2.7kN

2.1.4、桩基础设计

2.1.4.1、单桩承载力计算

建模如下：

桩长取27.5m，入岩深度为10.5m，采用Midas建模进行受力分析，单桩桩顶承载结构分析中忽略地基对桩顶联系梁的弹性支撑、土体对桩身的侧向约束作用不计。

结构模型及分析结果如图4.1.1-1～如图4.1.1-8所示。

最大桩底反力为：Rmax=4188kN。

竖向最大变形量：f竖max=5mm。

横向最大变形量：f横max=15mm。

桩基最大轴力：N桩max=4188kN；

桩基剪力最大绝对值：Q桩max=3kN；

桩基z轴向最大弯矩：Mz桩max=74kN.m； 

桩基y轴向最大弯矩：My桩max=15kN.m；

系梁y轴向最大弯矩：My梁max=44kN.m；

系梁z轴向剪力最大绝对值：Qz梁max=43kN.m；

2.1.4.2、承载力验算

单桩承载力标准值按下式确定：

其中：—岩石试块单轴极限抗压强度；

       、—决定于岩层破碎程度和清底情况的系数；

       —桩底面积；

       —嵌入岩层内桩的挖孔周长；

—自新鲜岩面算起的嵌入深度；

根据掌握制梁场区地质勘测资料及有关参考数据，取C1＝0.5,C2=0.04；R=2.43Mpa。

[P]=R(C1A+C2Uh)=2430*(0.5*0.785+0.04*3.142*10.5)

=4160kN

约小于 Rmax=4188kN,相差28kN，因嵌岩桩未考虑侧磨力，故仍满足要求！

图4.1.1-1：模型

图4.1.1-2：结构反力

图4.1.1-3：竖向位移

图4.1.1-4：水平位移

图4.1.1-5：桩水平剪力

图4.1.1-6：桩、梁Y轴向弯矩

图4.1.1-7：桩Z轴向弯矩

图4.1.1-8：系梁剪力

2.1.4.2、桩基、系梁配筋计算

2.1.4.2.1、桩基配筋计算

配筋采用MIDAS/civil中的“RC Beam Design”功能，其计算结果见图4.2-1

所需钢筋总面积：A=2545mm2

根据《混凝土结构设计规范（GB50010-2002）》关于“钻孔桩纵向受力钢筋的最小配筋率”的要求，受压构件为0.4%,Amin=0.4%×π×5002＝3142mm2。

为满足对称配筋的要求,配筋16φ16 A=3217mm2。

满足要求！

螺旋筋采用φ8光圆钢筋，螺距200mm，为便于钢筋笼运输、吊装，钢筋骨架每2m设置一道φ20加强筋，以提高骨架整体刚度。

由于桩基设计为嵌岩柱桩，故钢筋笼长按桩身通长布置。 

桩基配筋图详见附图：32m双层存梁台座桩基配筋图。

图4.2-1：桩基配筋计算结果

2.1.4.2.2、系梁配筋计算

联系梁配筋采用MIDAS/civil中的“RC Beam Design”功能，自动计算配置顶面钢筋、底面钢筋及箍筋，计算结果见图4.2-2

由计算结果可知，联系梁顶面抵抗截面负弯矩所需配筋面积为：

A`s=608mm2

选用6φ12钢筋，面积A`s=679mm2>608mm2

联系梁底面抵抗截面正弯矩所需配筋面积为：

As=608mm2

根据公路桥涵设计规范，受弯构件纵向受拉钢筋最小配筋率要求，C20砼为0.1%，

Amin=0.1%*800*800=0mm2。

选用6φ12钢筋，面积As=679mm2>608mm2

根据MIDAS/civil对梁箍筋布置的计算结果,沿梁长配置2φ8,箍筋间距100mm。

沿联系梁梁高设二道拉筋，拉筋布置为：φ12钢筋，竖向间距80cm。

系梁配筋图详见附图：双层存梁台座系梁配筋图。

图4.2-2：系梁配筋计算结果

2.2、32m梁双层扩大基础存梁台座设计

2.2.1、设计依据

1.《基础工程》；

2.昌九铁路CJQ-1标一梁场《岩土工程勘察报告》；

3.二公司客运专线技术组有关资料；

4.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

5.《砼结构设计规范》（GB50010-2002）; 

6.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024-85)；

7、箱梁图纸《通桥（2007）2224－I》与《通桥（2007）2224－Ⅱ》。

2.2.2、设计说明

2.2.2.1、地质、水文参数

根据对梁场地质勘察资料，场区地质层自上而下依次为：

1、第四系全新统洪－坡积相粉质粘土：平均层厚4.78m，粉质粘土,黄褐色，可塑-硬塑状态,全场分布，强度低,中等压缩性。

2、第四系全新统冲积相粉质粘土：平均层厚5.45m，灰绿色，软塑-可塑状态，成份以粉粒为主，局部分布，基本承载力190kPa。

3、志留系强风化粉砂质泥岩：平均层厚3.20m，紫红色，灰绿色，成份以粉粘粒为主，局部含粉砂，基本承载力360kPa，不宜作持力层。

4、志留系中风化粉砂质泥岩：灰绿色，紫红色，致密块状构造，成份以泥质为主，局部见砾砂，基本承载力1000kpa，是良好的桩端持力层。

水文地质条件特征：本区地下为第四系松散岩土类裂隙潜水类型，主要赋存于岩土裂隙面之中，场地环境类型属3类，各层透水性弱，水量小，主要接受地表水体侧向补给。水位随季节性变化，交替循环较弱，本场地水质清澈、透明，对砼结构及钢筋砼结构中的钢筋不具腐蚀性。 

2.2.2.2、结构形式

挖方段因土体固结良好，均是硬粘土，土层承载力为230kPa，粘土层薄（最薄处已遇岩石，最厚处为4米），压缩模量较大，平均值为11.7MPa，沉降量小，故挖方段扩大基础，扩大基础设计为单端整体基础，基础尺寸为5m×10m,总高2.4m,埋深2m，扩大基础横截面见图2.2－1，纵截面见图2.2-2。

图2.2－1：扩大基础横截面（单位：m）

图2.2－2：扩大基础纵截面（单位：m）

2.2.3、设计参数选定

2.2.3.1、材料性能指标

 (1)、C20砼

轴心抗压强度： 

轴心抗拉强度： 

弹性模量： 

(2)、钢筋

I级钢筋：， 

II级钢筋：， 

2.2.3.2、设计荷载

梁重：G1=721t 。

单个基础各支点荷载为：P=2*721*10/4=3605kN。

基础自重：G2＝（5*0.8＋3*0.8＋1*0.8）*10*2.5*10=1800kN。

基础上土重：G3＝（5＊2－0.8*1*8-0.4*1）*10*20=0

2.2.4、承载力计算

σ=（2P+G2+G3）/A=(3605*2＋1800+0)/(5*10)=193kPa<230kPa，承载力满足！

2.2.5、基底沉降量

基础埋置深度为2m，基础底面下部粘土层最大厚度为2m，按0.4b=0.4×500=200cm进行分层，分为1层，根据如下公式进行沉降计算。

S=ms Σ(hiσzi/ＥＳi)

式中, S — 地基总沉降量,cm;

σzi— 第i层土顶面与底面附加应力的平均值, ＭPa;

ＥＳi— 第i层土的压缩模量,ＭPa;

hi— 第i层土的厚度, cm;

ms— 沉降计算经验系数。

计算基础沉降量:

1)基础底面附加应力σ-γd=193-20×2=153 KPa。

2) 基础底层的附加应力，用点法计算，a=10m,b=5m，附加应力

σ0=ac(σ-γd)kPa，根据《公路桥涵地基与基础设计规范》,查表计算如下表1：

表1：基底附加应力计算

根据公式S=ms Σ(hiσzi/ＥＳi)，最终沉降量S为:

S=0.6*(200*0.113/11.7)=1.16cm。

2.2.6、基础配筋

为增强基底砼的抗裂性，基底设置一层钢筋网片，钢筋规格为Φ12mm,网片间距为150mm*150mm。

2.3、32m梁兼24m梁存梁台座设计

结合场地的实际情况，现场布置4座32m梁兼24m梁存梁台座，双层存放。为了保证桩基沉降均匀性，桩基础结构形式采用与其共用的32m梁存梁台座的结构形式，此处不另行设计。

3、双层存梁下层梁体检算

根据中铁第四勘察设计院集团有限公司提供的《时速250公里客运专线城际铁路通用图架桥机检算报告-铁4-2局[1]》中的检算资料：

1）梁体纵向检算：混凝土正应力、强度、抗裂性、混凝土主应力及支反力均满足设计要求。

2）横向计算：当支座中心距为3.6m时，横向计算不满足设计要求。若纵向位置距梁端≤1.5m，将垫片尺寸改为横向1000mm×800mm纵向×100mm厚，横向支座中心距为5.4m时，横向计算满足设计要求。

梁场双层存梁按照上述要求进行设计施工即可。

4、双层存梁垫板设计

4.1、设计依据

1、《结构工程师实务手册》

2、《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》

3、箱梁图纸《通桥（2008）2224－I》

4、箱梁图纸《通桥（2007）2224－I》与《通桥（2007）2224－Ⅱ

4.2、存梁形式及垫板结构

根据设计院检算结果，存梁支点中心与支座板中心重合，垫板采用方格网结构，方格上下铺设钢板做为承压面板，存梁形式及垫板具体尺寸如下图：

垫板结构图

4.3、结构计算

4.3.1、计算荷载

梁重(含挡碴墙)：G梁自重=721t

单个存梁垫板承受荷载：R=

上部承压面板压强： 

下部承压面板压强： 

4.3.2、材料设计指标

垫板采用[8槽钢直立焊接成方格网骨架，上下承压面板均为δ10钢板，构件为Q235钢构件，查《结构工程师实务手册》得;

采用有限元分析法进行受力检算，取1mm宽微段单元体进行受力分析，根据计算，，仅对顶面进行受力分析，计算简图如下：

方格承压检算：

[8槽钢腹板厚度： 

方格最大间距： 

计算荷载为均布荷载： 

微段单元支座反力： 

[8槽钢腹板承压强度： 

计算合格，满足使用要求！

上层面板抗剪检算：

面板厚度：δ=10mm

计算合格，满足使用要求！

上层面板抗弯检算:

截面抵抗矩： 

截面最大弯矩： 

计算合格，满足使用要求！

上层面板挠度计算：

最大挠度值： 

满足支点平整度≤2mm/1m的使用要求！

注：由于方格最大间距仅270mm，构件自重影响忽略不计。

综上所述，垫板各项设计指标均满足使用要求，结构设计合格！

5、双层存梁施工

5.1、施工工艺

选取下层梁体→放双层存梁支点中线→摊铺细砂→摆放存梁垫板、橡胶支座→抄平调整四支点高差→起吊、存放上层梁体→摘钩→工程部监控存梁台座沉降量

5.2、下层梁体选择

下层梁体必须满足如下要求：压浆完成一周以上且上下层梁体为同一跨度，否则严禁做为下层承压梁体，另即将待架箱梁不得做为下层梁体使用；

5.3、工序作业要求

先在承压梁体桥面板上画出存梁垫板纵横向中心线，然后摊铺细砂找平，细砂必须摊铺均匀密实，铺垫双层存梁垫板、橡胶支座。工程部抄平控制四个存梁支点顶面高差，作业人员使用石棉纸略微调整顶面高差，保证四支点顶面处于同一水平面。起移上层梁体移至所选存梁台座，缓慢下落，使上层梁体支座中心线与存梁垫板中线对齐，落梁，摘钩。工程部及时监控存梁台座沉降量。

双层存梁垫板顶面平整度≤2mm/1m，垫板中线偏差值≤5㎜，四支点顶面高差≤2㎜，上层梁体支座中线与存梁垫板中线偏差值≤10㎜。

6、沉降观测

6.1、施测过程与观测周期

在台座进行双层存梁前，确定各沉降观测点稳固牢靠后，方可进行首次观测。每个观测点高程首次观测时应同期观测两次，比较观测结果，若同一观测点间的高差不超过±0.5mm时，即可认为首次观测的数据是可靠的。否则观测结果作废重测。

在台座双层存梁后，即开始进行沉降观测。观测周期为一天，观测时间定为每天上午9点30分，持续一周。每次观测后，应及时对观测资料进行整理，计算出观测点的沉降量、沉降差以及本周期平均沉降量和沉降速度，绘制沉降量与时间关系曲线图。若出现变化量异常时，应立即通知主管负责人，为其采取防患措施提供依据，同时适当增加观测次数。

6.2、沉降观测的精度要求

　　台座预压沉降观测采用二等水准测量。各项观测指标要求如下：

　　第一，往返较差、附和或环线闭合差：△h＝∑a-∑b≤1.0，n表示测站数；

　　第二，前后视距≤30m；

　　第三，前后视距差≤1.0m；

　　第四，前后视距累积差≤3.0m；

第五，沉降观测点相对于后视点的高差容差：≤1.0mm。

6.3、观测原则

每次观测应遵循“五定”原则。所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本上要一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。

7、附件

双层存梁示意图

双层存梁垫板

双层存梁台座沉降观测记录表