浅谈贝雷梁在某桥梁施工中的应用

姚咏川

(汕头市建设工程质量监督检测站，广东汕头515000)

深圳市布吉高架主线桥起止里程为K3+082.5～K3+725.5，全长643m，桥宽20m。14～17号桥墩间为(48+80+48)m跨箱梁，在205国道G5101标桥梁工程中属于跨度最大，而且是布吉高架桥的先浇梁，因此具有典型性(图1)。同时，本段箱梁需要跨越原有的南门墩箱涵，而老南门墩老桥属于需要拆除重建的旧桥，因此在施工本段箱梁时，不能把支撑架的承载力支撑在老桥桥面上。经研究，此处需设置贝雷梁支架以跨越南门墩老桥。

图1 (48+80+48m)跨连续箱梁立面

2 跨南门墩老桥段贝雷梁跨梁设计方案及计算

2.1 方案设计概况

在布吉高架桥80m跨下存在现南门墩老桥，老桥结构形式为2×16m T梁，宽度22m。此老桥已严重老化，属于待拆桥梁，故布吉高架施工梁体的满堂支撑不能直接架设在老桥上。拟定方案为:在现有老桥桥头两侧、桥梁中心线桥墩盖梁处各施工一条1.2m×1.2m的钢筋混凝土地基梁(地梁外边线间距36m)。以地基梁支座架设加强型贝雷梁桁架，将梁片通过U型螺栓固定在地梁上。贝雷梁片横向间距45 cm，彼此间通过贝雷梁专用支撑架连接。贝雷梁上面按支撑间距(60 cm×60 cm)铺设20 a工字钢，上部再架设满堂支撑架(图2，图 3)。

工程选用的贝雷架标准规格尺寸为150 cm×300 cm(高×长)桁片、加强弦杆、纵横梁及支撑架材质为16锰钢，销子为30铬锰钛钢，插销为弹簧钢。

2.2 设计验算说明

(1)验算内容:对贝雷梁受力进行验算，着重为挠度计算，允许挠度为模板构件跨度的1/400。

(2)验算模型:取2跨通长贝雷梁作为验算对象，模型为均布荷载下的2等跨连续梁受力模式，查相关计算手册得如下参数(图4)。

图2 跨南门墩老桥贝雷梁支撑示意

图3 跨南门墩老桥贝雷梁支撑断面

图4 均布荷载下2跨连续梁计算模型

最大弯矩为AB、BC两跨跨中处:Mmax=0.07 qL2

最大剪力为A、C两支座处:Qmax=0.625 qL

贝雷梁挠度计算公式为:f=0.521 qI4/100 EI

2.3 贝雷架力学性能

桁片允许弯矩 M=975 kN．m，桁片惯性矩 I=250 500 cm4，16锰钢的拉应力、压应力及弯曲应力为1.3×210=273MPa，16锰钢的剪应力:1.3×120=156MPa，桁片面积 A=25.48 cm2，惯性矩 I=250 500 cm4。

2.4 施工验算

2.4.1 满堂式钢管支撑验算

每根钢管立柱所承受的竖向力按其所支承面积内的荷载计算，忽略方木自重不计，则上部传递的集中力。

(1)I、II二种断面(支撑间距0.3m×0.6m):

P1=［1.2×(109.2+1.26)+1.4×(2.5+2+2)］×0.3×0.6=25.5 kN

(2)III、IV、V 三种断面(支撑间距0.3m×0.6m、0.6m×0.6m):

P2=［1.2×(52+0.6)+1.4×(2.5+2+2)］×0.6×0.6=26.00 kN

翼缘板(支撑间距0.9m×0.9m):

P3=［1.2×(13+0.15)+1.4×(2.5+2+2)］×0.9×0.9=20.15 kN

φ48×3.5mm钢管自重，每米钢管重量3.84kg，满堂式钢管支撑按13.5m高计:

g=13.5×38.4×10－3=0.53 kN

则单根钢管立柱所承受的最大竖向力为:

N=26+0.53=26.53 kN

验算其稳定性，φ48×3.5mm钢管的面积A=489mm2，钢管回转半径为:

支撑横杆、纵杆的步距均为1.2m，再加顶托自由长度0.35m，并适当布置垂直剪刀撑。

查《建筑碗扣式脚手架安全技术规范》附录C－Q235A钢管轴心受压构件的稳定系数，得φ=0.744，则强度验算如下:

稳定性验算:

［N］=φA［σ］=0.744×489×205/1000=74.58 kN≥N=26.53 kN，满足要求。

2.4.2 荷载计算

此段贝雷架范围为80m跨(III、IV断面内)，每个钢管支撑下集中荷载F=26.53 kN，相应支撑间距为60 cm，而贝雷片间距为0.45m，相应转换为均布荷载有:

q=F×0.45/0.6/0.6=33.16 kN/m

最大弯矩:M=0.07 qL2=0.07×33.16×182=752.07 kN．m＜［M］=975 kN．m，满足要求。

最大剪应力:Q=0.375 qL=0.375×33.16×18=223.83 kPa＜［Q］=156MPa×A=405.6 kPa，满足要求。

最大挠度:f=0.521 qI4/100 EI

=0.521×33.16×18004/(100×2000000×250500)

=3.62 cm＜L/400=1800/400=4.5 cm，满足要求。

因实际采用的为上下双加强型弦杆贝雷梁，故实际贝雷梁挠度应在计算结果上除以2，即实际挠度 f=4.5/2=2.25 cm。

由上计算得，该方案承载力满足要求。

3 贝雷梁上满堂支架搭设

(1)支架和脚手架搭设前，首先进行安全技术交底，架子工必须戴好安全帽，系好安全带，做好安全防护措施后方可进行作业。

(2)贝雷梁上面按支撑间距(60 cm×60 cm)铺设20 a工字钢，再搭设满堂支撑。结合工程实际确定采用φ48×3mm钢管搭设碗扣式满堂支撑架。立杆间距纵向间距为0.6m，横向有0.3m、0.6m、0.9m三种间距，冀缘板下部支架排列横向间距为0.9m，跨中箱梁空心部分的支撑排列横向间距为0.6m，腹板下部支撑排列横向间距为0.3m，梁根部位置横向间距为0.3m。

4 支撑架预压

预压的目的是消除地基沉降的影响，消除支撑架非弹性变形的影响，检验支撑架的稳定性、安全性是否满足施工要求，提供弹性变形数据，作为施工的依据。

4.1 观测点的设置及观测

(1)在各跨的1/2、1/4跨和3/4跨及墩台横断面位置设高程观测点;在桥台和墩柱上设置地基沉降观测点。

(2)预压观测:观测时仪器、水准点应固定，减少系统误差;对观测点统一编号登记，作好高程测量记录。

4.2 预压施工

预压分三次进行，预压荷载用编织袋装砂土按施工荷载均布施压，第一次加载30%，观测4～8 h;第二次加载30%，观测4～8 h;第三次加载40%，观测48 h，但最终沉降量应稳定在5mm内，方可卸载。

4.3 卸载

卸载时应均布卸载。第一次卸载50%，停4～6 h，测2次;第二次卸载50%，测变形恢复，24 h内作三次观测。并计算弹性压缩值作为预留拱值的参考。

支撑架预压应连续进行，混凝土浇筑前，必须对两端连接段支撑架进行预压，以减小两端沉降和实际沉降的误差。

5 结束语

贝雷梁具有架设快捷、适应性强等特点，在桥梁施工中作为临时支撑的常用构件被越来越广泛使用，本方案运用贝雷架、满堂支撑架，将两种支架有机结合，充分发挥两种支架的优势，为接下来的工序创造了良好的施工条件，保证了工程的顺利施工。目前，布吉高架主线桥已经顺利完工，并投入使用。

［1］ JG166－2008建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范［S］

［2］ 《建筑施工手册》编写组．建筑施工手册(第四版)［M］．中国建筑工业出版社，2003

［3］ 周水兴．路桥施工计算手册［M］．人民交通出版社，2001