钢管贝雷支架在现浇箱梁施工的应用

王文波

【摘 要】 以河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段LXTJ-7标路沟大桥工程为例，通过方案必选，跨国道现浇梁施工采用钢管支墩与贝雷支架的施工方案。从支架的布置形式、受力验算、支架搭设及预压几个方面详细介绍了方案的设计过程，提出了施工中的质量和安全控制要点。工程实践表明，该方案取得了良好的社会经济效益。

【关键词】 现浇箱梁  钢管贝雷支架  设计应用

1 工程概况

路沟大桥中心桩号为K36+750，全桥分8联，桥长366.5米;左幅桥上部构造采用（2×30+32+18）+3×25+3×25m预应力混凝土现浇变宽连续箱梁，以及4×25m装配式先简支后结构连续预应力混凝土小箱梁。右幅桥上部构造采用（20+3×30）+3×25+3×25m预应力混凝土现浇变宽连续箱梁以及4×25m装配式先简支后结构连续预应力混凝土小箱梁。现浇箱梁有两种结构形式：梁高1.8m、四室;梁高1.5m、三室，其中2号墩和3号墩之间跨越G209国道。

2 方案对比

（1）碗扣式支架：碗扣式支架法施工适用于无通航和通行要求的桥跨，墩高在15米以内，地基条件较好的地区施工。碗口式支架具有计算简单，拼装简易，对作业人员专业技术要求不高。主要缺点：对地基处理要求较高，地基处理费用较高，支架整体稳定性较差，杆件承载力较小。

（2）钢管贝雷支架：钢管贝雷支撑体系承载力高、整体性好、零星杆件少、宜清理，适于有通航和通行要求的桥跨。对地基要求较低，可针对有钢管作用力位置进行地基处理。施工速度快，工期短。主要缺点：钢管与贝雷结构计算较复杂，施工搭设与拆除需要大型机械，对施工作业人员技术水平要求较高。

该桥墩柱高度16～18m，第一联第3孔跨越G209国道，跨度32m。跨国道施工，必须保证国道的正常通行要求，箱梁宽度24m，单跨混凝土方量较大，综合比较选择钢管贝雷支架体系。

3 钢管贝雷支架的设计

3.1 钢管贝雷支架的布置

根据国道的通行要求及连续梁截面特征钢管桩孔跨布置为左幅8+10.5+8、右幅7+10.5+7。每处支墩设置1排×6根钢管桩，横桥向间距3.5m。贝雷梁设置为三榀为一组90#贝雷梁，采用90支撑架固定，布置形式： 腹板底布置1组，每箱室底布置1组、翼缘板下布置一组，共11组贝雷梁。组和组之间每隔6m用[10槽钢水平和斜向连接加固，所有贝雷之间每隔6m用[10槽钢、U型螺栓连接固定。

3.2 设计验算

梁体混凝土浇筑一次完成，主要荷载有钢筋混凝土自重q1，内外模、方木及加固措施等q2，贝雷片自重q3，施工荷载q4组成。钢筋混凝土密度取2600kg/m3，冲击系数1.1，箱梁跨中截面面积为       12.93m2，截面均布荷载为12.93*2600*10*1.1/1000=369.798（kN/m）。贝雷片上横向分配方木、箱梁内外模及加固措施合计取20kN/m。贝雷片自重q3=40kN/m施工荷载取4kN/m2，q4=4*20.23=     80.92KN/m。

支架承受的均布荷载q=q1+q2+q3+q4=369.798+20+40+     80.92=510.718kN/m。

采用国产公路贝雷片，单排单层且不带加强弦杆，单排最大弯矩为788.2kN/m、最大剪力为245.2kN。施工所用材料为多周转后的，其强度取0.8的系数，同时考虑翼缘板下侧6片贝雷片承担荷载较小，在验算时取27排贝雷片计算，且安全系数要求在1.5。其承受最大弯矩[M]=788.2/1.5*0.8=420.37KN/m，最大剪力[Q]=245.2/1.5.*0.8=130.77KN。

简支结构体系如图1所示。

（1）弯矩计算：M=（q/27）*l2/8=510.718/27×10.52/8=    260.67KN/m<[M]=420.37KN/m

（2）剪力计算：Q=（q/27）l/2=510.718/27×10.5/2=99.3KN<[Q]=130.77KN

（3）挠度计算：[f]=5×（q/27）l4/（384×E×I） =5×510.718/27×10.54×1000/（384×2100000×105×2.505/1000）=0.006m<   （L/400）=0.026m

根据以上计算结果可知，当贝雷跨度在10.5m，横桥向放置33片，且在最不利的情况下，受力可以满足施工安全需要。

3.3 支架搭设

钢管桩设置C25混凝土条形基础宽1.5m、高1.2m。钢管桩采用外径Ф630mm、壁厚10mm的直缝钢管，钢管桩底部与混凝土独立基础之间采用法兰盘、螺栓连接加固。厘米级及卸架可伸缩空间由钢管桩活络端（活络头）来完成，通过千斤顶和塞铁调整活络端顶面高程，活络端一般可伸缩长度在0～20cm，活络端长1.45m。准确计算条形基础至箱梁地面的高差，扣除活络段、顶部横向I45b分配梁及贝雷片高度确定钢管桩的组合形式。

工字钢横梁施工：每排钢管上横梁采用厂家定型制作的I45b双拼工字钢，工字钢与活络端之间采用电弧焊接固定。注意双拼工字钢比翼板端部每侧宽出1m做为卸架时的吊装平台，贝雷通过这个平台起吊后落地。

贝雷架架设：有支撑架的贝雷架在地面组装成一组后整体吊装至工字钢横梁上，无支撑架的贝雷架按要求跨度单片组拼后吊装至工字钢横梁上再进行片与片之间的连接加固。最后进行所有组贝雷之间的连接固定，使所有贝雷形成一个受力整体。

3.4 支架预压

贝雷架上横向铺设10*10cm方木，在铺设1.8cm厚竹胶板作为箱梁底模。调整活络段，使底模顶高程高出设计值1-2cm。通过预压消除支架及地基的非弹性变形，得到支架的弹性变形值作为施工预留拱度的依据。翼缘板底模不设置预拱度。支架的沉降监测点布置：沿箱梁纵向每5m布置一个监测断面，每断面的监测点不少于8个测点，并且要做到对称布置。预压过程采取三级加载方法，第一级加载0～50%，第二级加载50～80%，第三级加载80～120%。每次加载完成后均需进行沉降观测，每间隔12h对支架沉降量进行一次监测。当支架顶部监测点12h的沉降量平均值小于2mm时，可进行下一级加载。当最后一级加载后，连续48小时支架的沉降为零，可认为预压完成。

卸载过程是加载的逆过程，同样分3个步骤。每级卸载后立即观测高程，并于3小时后再观测一次。要均匀依次卸载，放置突然释荷的冲击。根据支架稳定后的测量高程与预压前高程比较得出预拱度值，调整底模高程。

4 质量和安全控制

（1）地基承载力必须满足设计要求，采用条形基础，开挖后地基如不能满足承载力要求时，必须采用碎石或其他稳定材料换填，换填尺寸由设计计算确定。

（2）支架搭设过程必须同时加固，钢管桩与贝雷架位置严格按照设计方案布置。

（3）底模的高程控制。方案制定后，水准仪测量地面标高计算与梁板底高差。从条形基础施工过程就开始高程控制。

（4）预压及预拱度设置。根据预压数据分析支架的弹性变形量，以及预应力张拉所引起的梁体上挠，综合确定预拱值。

5 结语

河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段LXTJ-7标路沟大桥现浇箱梁利用钢管桩、贝雷梁做现浇支架，安全可靠，并解决了跨国道现浇箱梁施工过程的交通需求，其工程质量良好，证明了钢管贝雷梁支架施工的可行性，并在安全质量、施工进度、经济效益等方面取得了较好的效果。

参考文献：

[1]毕永清.钢管支墩与贝雷梁支架在现浇梁施工中的应用[J].施工技术，2011，12（344）：84-86.

[2]陈丙红.邯郸东环立交桥现浇梁支架方案比选[J].四川建材，2014，40（178）：175-177.

[3]李锴.钢管贝雷梁柱式支架在市政现浇箱梁施工中的应用[J].铁道技术监督，2011，39（2）：30-34.endprint

【摘 要】 以河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段LXTJ-7标路沟大桥工程为例，通过方案必选，跨国道现浇梁施工采用钢管支墩与贝雷支架的施工方案。从支架的布置形式、受力验算、支架搭设及预压几个方面详细介绍了方案的设计过程，提出了施工中的质量和安全控制要点。工程实践表明，该方案取得了良好的社会经济效益。

【关键词】 现浇箱梁  钢管贝雷支架  设计应用

1 工程概况

路沟大桥中心桩号为K36+750，全桥分8联，桥长366.5米;左幅桥上部构造采用（2×30+32+18）+3×25+3×25m预应力混凝土现浇变宽连续箱梁，以及4×25m装配式先简支后结构连续预应力混凝土小箱梁。右幅桥上部构造采用（20+3×30）+3×25+3×25m预应力混凝土现浇变宽连续箱梁以及4×25m装配式先简支后结构连续预应力混凝土小箱梁。现浇箱梁有两种结构形式：梁高1.8m、四室;梁高1.5m、三室，其中2号墩和3号墩之间跨越G209国道。

2 方案对比

（1）碗扣式支架：碗扣式支架法施工适用于无通航和通行要求的桥跨，墩高在15米以内，地基条件较好的地区施工。碗口式支架具有计算简单，拼装简易，对作业人员专业技术要求不高。主要缺点：对地基处理要求较高，地基处理费用较高，支架整体稳定性较差，杆件承载力较小。

（2）钢管贝雷支架：钢管贝雷支撑体系承载力高、整体性好、零星杆件少、宜清理，适于有通航和通行要求的桥跨。对地基要求较低，可针对有钢管作用力位置进行地基处理。施工速度快，工期短。主要缺点：钢管与贝雷结构计算较复杂，施工搭设与拆除需要大型机械，对施工作业人员技术水平要求较高。

该桥墩柱高度16～18m，第一联第3孔跨越G209国道，跨度32m。跨国道施工，必须保证国道的正常通行要求，箱梁宽度24m，单跨混凝土方量较大，综合比较选择钢管贝雷支架体系。

3 钢管贝雷支架的设计

3.1 钢管贝雷支架的布置

根据国道的通行要求及连续梁截面特征钢管桩孔跨布置为左幅8+10.5+8、右幅7+10.5+7。每处支墩设置1排×6根钢管桩，横桥向间距3.5m。贝雷梁设置为三榀为一组90#贝雷梁，采用90支撑架固定，布置形式： 腹板底布置1组，每箱室底布置1组、翼缘板下布置一组，共11组贝雷梁。组和组之间每隔6m用[10槽钢水平和斜向连接加固，所有贝雷之间每隔6m用[10槽钢、U型螺栓连接固定。

3.2 设计验算

梁体混凝土浇筑一次完成，主要荷载有钢筋混凝土自重q1，内外模、方木及加固措施等q2，贝雷片自重q3，施工荷载q4组成。钢筋混凝土密度取2600kg/m3，冲击系数1.1，箱梁跨中截面面积为       12.93m2，截面均布荷载为12.93*2600*10*1.1/1000=369.798（kN/m）。贝雷片上横向分配方木、箱梁内外模及加固措施合计取20kN/m。贝雷片自重q3=40kN/m施工荷载取4kN/m2，q4=4*20.23=     80.92KN/m。

支架承受的均布荷载q=q1+q2+q3+q4=369.798+20+40+     80.92=510.718kN/m。

采用国产公路贝雷片，单排单层且不带加强弦杆，单排最大弯矩为788.2kN/m、最大剪力为245.2kN。施工所用材料为多周转后的，其强度取0.8的系数，同时考虑翼缘板下侧6片贝雷片承担荷载较小，在验算时取27排贝雷片计算，且安全系数要求在1.5。其承受最大弯矩[M]=788.2/1.5*0.8=420.37KN/m，最大剪力[Q]=245.2/1.5.*0.8=130.77KN。

简支结构体系如图1所示。

（1）弯矩计算：M=（q/27）*l2/8=510.718/27×10.52/8=    260.67KN/m<[M]=420.37KN/m

（2）剪力计算：Q=（q/27）l/2=510.718/27×10.5/2=99.3KN<[Q]=130.77KN

（3）挠度计算：[f]=5×（q/27）l4/（384×E×I） =5×510.718/27×10.54×1000/（384×2100000×105×2.505/1000）=0.006m<   （L/400）=0.026m

根据以上计算结果可知，当贝雷跨度在10.5m，横桥向放置33片，且在最不利的情况下，受力可以满足施工安全需要。

3.3 支架搭设

钢管桩设置C25混凝土条形基础宽1.5m、高1.2m。钢管桩采用外径Ф630mm、壁厚10mm的直缝钢管，钢管桩底部与混凝土独立基础之间采用法兰盘、螺栓连接加固。厘米级及卸架可伸缩空间由钢管桩活络端（活络头）来完成，通过千斤顶和塞铁调整活络端顶面高程，活络端一般可伸缩长度在0～20cm，活络端长1.45m。准确计算条形基础至箱梁地面的高差，扣除活络段、顶部横向I45b分配梁及贝雷片高度确定钢管桩的组合形式。

工字钢横梁施工：每排钢管上横梁采用厂家定型制作的I45b双拼工字钢，工字钢与活络端之间采用电弧焊接固定。注意双拼工字钢比翼板端部每侧宽出1m做为卸架时的吊装平台，贝雷通过这个平台起吊后落地。

贝雷架架设：有支撑架的贝雷架在地面组装成一组后整体吊装至工字钢横梁上，无支撑架的贝雷架按要求跨度单片组拼后吊装至工字钢横梁上再进行片与片之间的连接加固。最后进行所有组贝雷之间的连接固定，使所有贝雷形成一个受力整体。

3.4 支架预压

贝雷架上横向铺设10*10cm方木，在铺设1.8cm厚竹胶板作为箱梁底模。调整活络段，使底模顶高程高出设计值1-2cm。通过预压消除支架及地基的非弹性变形，得到支架的弹性变形值作为施工预留拱度的依据。翼缘板底模不设置预拱度。支架的沉降监测点布置：沿箱梁纵向每5m布置一个监测断面，每断面的监测点不少于8个测点，并且要做到对称布置。预压过程采取三级加载方法，第一级加载0～50%，第二级加载50～80%，第三级加载80～120%。每次加载完成后均需进行沉降观测，每间隔12h对支架沉降量进行一次监测。当支架顶部监测点12h的沉降量平均值小于2mm时，可进行下一级加载。当最后一级加载后，连续48小时支架的沉降为零，可认为预压完成。

卸载过程是加载的逆过程，同样分3个步骤。每级卸载后立即观测高程，并于3小时后再观测一次。要均匀依次卸载，放置突然释荷的冲击。根据支架稳定后的测量高程与预压前高程比较得出预拱度值，调整底模高程。

4 质量和安全控制

（1）地基承载力必须满足设计要求，采用条形基础，开挖后地基如不能满足承载力要求时，必须采用碎石或其他稳定材料换填，换填尺寸由设计计算确定。

（2）支架搭设过程必须同时加固，钢管桩与贝雷架位置严格按照设计方案布置。

（3）底模的高程控制。方案制定后，水准仪测量地面标高计算与梁板底高差。从条形基础施工过程就开始高程控制。

（4）预压及预拱度设置。根据预压数据分析支架的弹性变形量，以及预应力张拉所引起的梁体上挠，综合确定预拱值。

5 结语

河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段LXTJ-7标路沟大桥现浇箱梁利用钢管桩、贝雷梁做现浇支架，安全可靠，并解决了跨国道现浇箱梁施工过程的交通需求，其工程质量良好，证明了钢管贝雷梁支架施工的可行性，并在安全质量、施工进度、经济效益等方面取得了较好的效果。

参考文献：

[1]毕永清.钢管支墩与贝雷梁支架在现浇梁施工中的应用[J].施工技术，2011，12（344）：84-86.

[2]陈丙红.邯郸东环立交桥现浇梁支架方案比选[J].四川建材，2014，40（178）：175-177.

[3]李锴.钢管贝雷梁柱式支架在市政现浇箱梁施工中的应用[J].铁道技术监督，2011，39（2）：30-34.endprint

【摘 要】 以河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段LXTJ-7标路沟大桥工程为例，通过方案必选，跨国道现浇梁施工采用钢管支墩与贝雷支架的施工方案。从支架的布置形式、受力验算、支架搭设及预压几个方面详细介绍了方案的设计过程，提出了施工中的质量和安全控制要点。工程实践表明，该方案取得了良好的社会经济效益。

【关键词】 现浇箱梁  钢管贝雷支架  设计应用

1 工程概况

路沟大桥中心桩号为K36+750，全桥分8联，桥长366.5米;左幅桥上部构造采用（2×30+32+18）+3×25+3×25m预应力混凝土现浇变宽连续箱梁，以及4×25m装配式先简支后结构连续预应力混凝土小箱梁。右幅桥上部构造采用（20+3×30）+3×25+3×25m预应力混凝土现浇变宽连续箱梁以及4×25m装配式先简支后结构连续预应力混凝土小箱梁。现浇箱梁有两种结构形式：梁高1.8m、四室;梁高1.5m、三室，其中2号墩和3号墩之间跨越G209国道。

2 方案对比

（1）碗扣式支架：碗扣式支架法施工适用于无通航和通行要求的桥跨，墩高在15米以内，地基条件较好的地区施工。碗口式支架具有计算简单，拼装简易，对作业人员专业技术要求不高。主要缺点：对地基处理要求较高，地基处理费用较高，支架整体稳定性较差，杆件承载力较小。

（2）钢管贝雷支架：钢管贝雷支撑体系承载力高、整体性好、零星杆件少、宜清理，适于有通航和通行要求的桥跨。对地基要求较低，可针对有钢管作用力位置进行地基处理。施工速度快，工期短。主要缺点：钢管与贝雷结构计算较复杂，施工搭设与拆除需要大型机械，对施工作业人员技术水平要求较高。

该桥墩柱高度16～18m，第一联第3孔跨越G209国道，跨度32m。跨国道施工，必须保证国道的正常通行要求，箱梁宽度24m，单跨混凝土方量较大，综合比较选择钢管贝雷支架体系。

3 钢管贝雷支架的设计

3.1 钢管贝雷支架的布置

根据国道的通行要求及连续梁截面特征钢管桩孔跨布置为左幅8+10.5+8、右幅7+10.5+7。每处支墩设置1排×6根钢管桩，横桥向间距3.5m。贝雷梁设置为三榀为一组90#贝雷梁，采用90支撑架固定，布置形式： 腹板底布置1组，每箱室底布置1组、翼缘板下布置一组，共11组贝雷梁。组和组之间每隔6m用[10槽钢水平和斜向连接加固，所有贝雷之间每隔6m用[10槽钢、U型螺栓连接固定。

3.2 设计验算

梁体混凝土浇筑一次完成，主要荷载有钢筋混凝土自重q1，内外模、方木及加固措施等q2，贝雷片自重q3，施工荷载q4组成。钢筋混凝土密度取2600kg/m3，冲击系数1.1，箱梁跨中截面面积为       12.93m2，截面均布荷载为12.93*2600*10*1.1/1000=369.798（kN/m）。贝雷片上横向分配方木、箱梁内外模及加固措施合计取20kN/m。贝雷片自重q3=40kN/m施工荷载取4kN/m2，q4=4*20.23=     80.92KN/m。

支架承受的均布荷载q=q1+q2+q3+q4=369.798+20+40+     80.92=510.718kN/m。

采用国产公路贝雷片，单排单层且不带加强弦杆，单排最大弯矩为788.2kN/m、最大剪力为245.2kN。施工所用材料为多周转后的，其强度取0.8的系数，同时考虑翼缘板下侧6片贝雷片承担荷载较小，在验算时取27排贝雷片计算，且安全系数要求在1.5。其承受最大弯矩[M]=788.2/1.5*0.8=420.37KN/m，最大剪力[Q]=245.2/1.5.*0.8=130.77KN。

简支结构体系如图1所示。

（1）弯矩计算：M=（q/27）*l2/8=510.718/27×10.52/8=    260.67KN/m<[M]=420.37KN/m

（2）剪力计算：Q=（q/27）l/2=510.718/27×10.5/2=99.3KN<[Q]=130.77KN

（3）挠度计算：[f]=5×（q/27）l4/（384×E×I） =5×510.718/27×10.54×1000/（384×2100000×105×2.505/1000）=0.006m<   （L/400）=0.026m

根据以上计算结果可知，当贝雷跨度在10.5m，横桥向放置33片，且在最不利的情况下，受力可以满足施工安全需要。

3.3 支架搭设

钢管桩设置C25混凝土条形基础宽1.5m、高1.2m。钢管桩采用外径Ф630mm、壁厚10mm的直缝钢管，钢管桩底部与混凝土独立基础之间采用法兰盘、螺栓连接加固。厘米级及卸架可伸缩空间由钢管桩活络端（活络头）来完成，通过千斤顶和塞铁调整活络端顶面高程，活络端一般可伸缩长度在0～20cm，活络端长1.45m。准确计算条形基础至箱梁地面的高差，扣除活络段、顶部横向I45b分配梁及贝雷片高度确定钢管桩的组合形式。

工字钢横梁施工：每排钢管上横梁采用厂家定型制作的I45b双拼工字钢，工字钢与活络端之间采用电弧焊接固定。注意双拼工字钢比翼板端部每侧宽出1m做为卸架时的吊装平台，贝雷通过这个平台起吊后落地。

贝雷架架设：有支撑架的贝雷架在地面组装成一组后整体吊装至工字钢横梁上，无支撑架的贝雷架按要求跨度单片组拼后吊装至工字钢横梁上再进行片与片之间的连接加固。最后进行所有组贝雷之间的连接固定，使所有贝雷形成一个受力整体。

3.4 支架预压

贝雷架上横向铺设10*10cm方木，在铺设1.8cm厚竹胶板作为箱梁底模。调整活络段，使底模顶高程高出设计值1-2cm。通过预压消除支架及地基的非弹性变形，得到支架的弹性变形值作为施工预留拱度的依据。翼缘板底模不设置预拱度。支架的沉降监测点布置：沿箱梁纵向每5m布置一个监测断面，每断面的监测点不少于8个测点，并且要做到对称布置。预压过程采取三级加载方法，第一级加载0～50%，第二级加载50～80%，第三级加载80～120%。每次加载完成后均需进行沉降观测，每间隔12h对支架沉降量进行一次监测。当支架顶部监测点12h的沉降量平均值小于2mm时，可进行下一级加载。当最后一级加载后，连续48小时支架的沉降为零，可认为预压完成。

卸载过程是加载的逆过程，同样分3个步骤。每级卸载后立即观测高程，并于3小时后再观测一次。要均匀依次卸载，放置突然释荷的冲击。根据支架稳定后的测量高程与预压前高程比较得出预拱度值，调整底模高程。

4 质量和安全控制

（1）地基承载力必须满足设计要求，采用条形基础，开挖后地基如不能满足承载力要求时，必须采用碎石或其他稳定材料换填，换填尺寸由设计计算确定。

（2）支架搭设过程必须同时加固，钢管桩与贝雷架位置严格按照设计方案布置。

（3）底模的高程控制。方案制定后，水准仪测量地面标高计算与梁板底高差。从条形基础施工过程就开始高程控制。

（4）预压及预拱度设置。根据预压数据分析支架的弹性变形量，以及预应力张拉所引起的梁体上挠，综合确定预拱值。

5 结语

河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段LXTJ-7标路沟大桥现浇箱梁利用钢管桩、贝雷梁做现浇支架，安全可靠，并解决了跨国道现浇箱梁施工过程的交通需求，其工程质量良好，证明了钢管贝雷梁支架施工的可行性，并在安全质量、施工进度、经济效益等方面取得了较好的效果。

参考文献：

[1]毕永清.钢管支墩与贝雷梁支架在现浇梁施工中的应用[J].施工技术，2011，12（344）：84-86.

[2]陈丙红.邯郸东环立交桥现浇梁支架方案比选[J].四川建材，2014，40（178）：175-177.

[3]李锴.钢管贝雷梁柱式支架在市政现浇箱梁施工中的应用[J].铁道技术监督，2011，39（2）：30-34.endprint