杭州东站枢纽站房工程位于杭州市江干区, 站区周边有沪杭甬高速、德胜快速路、艮山东路、环站北路、环站南路、机场路等城市道路。站房位于新风东路以东、天城路以南、下宁路以西、新塘路以北所围合的区域。站房建筑共3层, 地下1层为出站层, 地上为站台层和高架层 (见图1) 。站房主体建筑东西进深463.45m, 南北面宽143.6m, 站房主体最高点距地面39.6m。站房总建筑面积为155 569m² (地下建筑面积67 438m², 地上建筑面积为88 131m²) 。其中国铁站房建筑面积116 725.5m², 磁悬浮站房建筑面积为29 523.5m², 4幢2层的辅助用房建筑面积为9 320m²。

新建杭州东站枢纽工程是由多个功能主体 (站房、站场、站前广场等) 、多家建设与施工单位交界、交叉施工的大型综合枢纽工程, 特别是站房工程作为枢纽工程核心, 处于南北站场、东西站前广场的包围之中, 建设环境非常复杂。其布置形式如图2所示。

站房结构施工后期与装饰施工阶段, 此时站场南北两侧环站北路、新塘路跨线涵洞结构施工完成, 即将进入路基、轨道等施工阶段, 站房临时道路均须移位或改道, 如站房西南侧新塘路跨线涵洞施工完成后, 1/2, 3/4股道开始路基与铺轨施工, 站房西南侧施工道路即新风路入口 (皋塘村侧) 道路, 原占用1/2股道路基部分道路须改道至股道以西 (路基外围墙区域位置) , 临时道路须考虑措施跨过新塘路慢行通道涵洞 (沟宽11m) , 通过多方比较选择了搭设贝雷桥, 临时道路布置如图3所示。

本文以站房西南侧临时道路跨新塘路慢行通道跨线涵洞的贝雷桥为例介绍, 此跨线桥需考虑大型钢构件运输车辆、80t汽车式起重机、混凝土运输车辆等的通行, 临时道路其他部分在填土夯实基础上, 铺设200mm厚塘渣与碎石, 路面采用200mm厚C30混凝土浇捣成型。

采用贝雷桥形式横跨慢行通道, 贝雷架呈工字形布置, 考虑路面高度, 贝雷架下设300mm高C30混凝土基础 (尺寸1 200mm×6 400mm×300mm) , 内配12钢筋双层双向, 桥面采用整张2cm厚钢板敷设, 采用螺纹钢焊接止滑。贝类桥的布置如图4所示。

参数如下: (1) 贝雷架3 000mm×1 500mm规格的贝雷片48片;900mm×1 500mm贝雷销8片; (2) 路面钢板2cm厚规格满铺。

以600k N级汽车为例:考虑汽车合理间距 (每侧600mm) 后汽车的投影面积为 (8+0.6) × (2.5+0.6) =26.66m², 后轴轮压占全车质量的比例为240/300=0.8, 取后轴轮压的扩散面积为0.8×26.66=21.33m²。根据后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车投影面积有:车身合理投影范围内的平均质量为600/26.66=22.5k N/m², 即近似地把30t自重的运输车辆动荷载等效为22.5k N/m²的均布荷载。

钢板按照简支梁计算, 钢板的截面力学参数为E=200GPa, b=1 000mm, H=1 000mm, h=20mm。

车辆等效荷载:q₁=22.50×1.0=22.50k N/m;钢板的自重线荷载:q₂=15.7×1.0=15.7k N/m;活荷载为施工人员与施工设备产生的荷载 (k N/m) :经计算得到, 活荷载标准值q₃=2.000×0.100=0.200k N/m;经计算得到, 荷载计算值Q=1.2× (22.5+15.7) +1.40×0.200=46.12k N/m。钢板为受弯结构, 需要验算其抗弯强度和刚度。桥面钢板按照3跨连续梁计算。

f=M/W<[f], 满足要求。

T=3Q/ (2bh) <[T], 满足要求。

v=0.677ql⁴/ (100EI) <[v]=l/250, 满足要求。

根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》, 查得贝雷架搭设的相关设计参数, 如表1所示。根据选用的1 500mm×3 000mm规格的贝雷片, 计划采用三排单层形式进行贝雷架搭设的规格类型;采用不加强型进行搭设。

由表1可查得三排单层不加强型贝雷架设计弯矩允许值M_允许=2 246.4k N·m;设计剪力允许值F_允许=698.9k N;截面抵抗矩设计值W=10 735.6cm³;截面惯性矩设计值I=751 491.6cm⁴。

经计算, 上部行驶车辆等效后以及钢板换算后, 传至贝雷架架体上部的等效均布荷载为46.12k N/m。

最大弯矩出现在跨中位置, M_max=ql²/8<M_允许, 满足要求。

最大剪力:F_max=1/2ql<F_允许 (k N) , 满足要求。

最大挠度:f_max=0.578 5×ql⁴/ (24EI) <f_允许, 满足要求。

综上, 采用三排单层不加强设计搭设贝雷架, 满足荷载要求。由于基础在原涵沟混凝土底板之上, 荷载满足要求, 不再验算。

贝雷梁预先在陆上或已搭设好的栈桥上按每组尺寸拼装好, 然后运输到位, 安装在I28a上。贝雷梁的位置需放线后确定, 以保证栈桥轴线不偏移, 为减少贝雷梁的磨损, 在I28a与贝雷梁之间垫一3cm厚的硬杂木。贝雷梁安装到位后, 横向、竖向均焊定位挡块及压板, 并采用20 U形螺栓将其固定在I28a上。贝雷梁拼装完毕, 其上铺设I25a横向分配梁, 间距75cm, I25a与贝雷梁间采用16U形螺栓固定, 每个节点1套螺栓。

贝雷架通过两端部的子母接头相连, 在子母接头的圆孔中穿上销钉后插销锁定。每片贝雷梁需6~7个单片组成。组装完成后检查销钉是否牢靠。

由于本工程工期非常紧张, 故现场须配备4台20t汽车式起重机进行吊装。每片贝雷梁用2根钢丝绳吊装, 起吊点距离组装好的贝雷架端头4.5m。起吊点距离汽车式起重机距离须控制在安全回转半径以内。第一片按操作面上弹出的线就位后, 立即用钢管斜撑加固, 扣件扣紧, 以免整片贝雷架倾倒伤人。

每片贝雷架之间必须用配套连接件加固, 保证贝雷架不位移, 中间加以斜撑, 防止倾覆。两端头及每隔6m必须加设1道剪刀撑。

正线桥结构混凝土同条件养护试块强度满足设计要求后, 先拆除脚手架及模板支撑, 再拆除最靠近临时通道一侧的贝雷架, 然后自外向内逐片搬运至外侧平台板上拆除, 拆散后贝雷片用运输车辆运出现场。贝雷片装车过程由汽车式起重机进行配合。

在I25a上铺设100mm×100mm方木, 满铺, 如遇与U形螺栓螺母冲突时, 可适当调整其间距。桥面板铺设好后, 栈桥栏杆高900mm, 采用Ø48焊接钢管焊接, 立柱间距1.5m, 焊在栈桥I25a上。

为防止贝雷梁的反倒, 施工过程中要求将2片贝雷梁用杆件连接形成一个吊装单元。连接螺栓必须拧紧, 不得少上、漏上。在拼装前检查贝雷梁是否弯曲变形, 扭曲;焊接接缝是否脱焊、开裂;连接插销要检查有无变形, 出现异常的不得使用;查看是否有使用合格证。

贝雷梁与支腿横梁固定用夹板要重点检查是否固定牢固;贝雷梁之间横向连接槽钢的连接螺栓全面检查, 检查拧紧情况, 是否少装、漏装。单元之间的横向连接杆件以及斜向连接杆件的密度、位置、方向是否符合设计要求。

在新建杭州东站站房工程结构与装饰施工阶段, 因临时道路变更共搭设了4座跨涵沟贝雷桥, 均采用以上设计与施工方法组织施工, 贝雷桥安全、有效地保证了站房的施工机械通行与材料设备运输, 为站房工程的顺利完成做出了很大贡献, 保证了工程顺利完成, 并取得了良好的经济效益。