双层贝雷支架在大跨径现浇箱梁技术的应用

陈天生

（中交三航局厦门分公司　福建　厦门　361006）

双层贝雷支架在大跨径现浇箱梁技术的应用

陈天生

（中交三航局厦门分公司福建厦门361006）

结合南平市夏道大桥及接线二期工程在上跨已施工完成的朱熹桥大跨径现浇箱梁支架采用双层贝雷桁架应用实例，通过介绍双层贝雷支架结构受力、结构验算和施工措施，使双层贝雷支架在布置及安装更为合理，提高施工的安全性及经济性，为类似工程提供参考。

大跨径；现浇箱梁；结构验算；施工

1　工程概况

南平市夏道大桥及接线二期工程主线左线桥桥梁全长638m，桥跨布置为（35+37+35）m+（4×27）m+（4×27）m+（3×30）m+（3×35）m+（4×32）m。上部结构采用等截面预应力混凝土连续箱梁，Z00#～Z03#梁高2.2m，梁顶宽10m，底板宽4.6m，采用单箱单室截面；基础为φ1.2m和φ1.5m钻孔灌注桩基础。

主线左线第一联第二孔Z01#～Z02#墩上跨已经施工完成的朱熹路桥，跨径为37m，箱梁混凝土设计方量为236.8m3，箱梁总重为616t，朱熹路桥上部为预制空心板梁，桥面连续结构，桥梁设计等级为城-A级，由于左线桥梁该孔较重，根据设计要求，朱熹路桥不能作为左线桥现浇箱梁支架搭设平台，不能设置任何支墩，针对现场实际环境特点，项目部采用双层大跨径贝雷片现浇箱梁支架方案纵跨朱熹路桥，在两墩承台上设置钢管支撑。本工程的实践特点决定了采用大跨径双层贝雷支架可以为现浇箱梁施工安全提供一种安全、经济、快速的施工方法。

2　支架设计

2.1基础设计

考虑到该跨跨径较大，中间无法设立支架中支墩支撑，故Z01#～Z02#墩只设置两个边墩支撑，每个支墩上设置两排φ630× 8mm钢管做立柱，钢管间距1m，Z02#支墩钢管立于承台上，Z01#支墩由于承台宽度不足，只能立一排钢管，考虑到该跨跨径较大，在朱熹路旁设置一中支墩，该中支墩上设置两排φ630× 8mm钢管，钢管间距1m，钢管立于一2.3m宽，0.4m厚C30钢筋混凝土扩大基础上，基础底部采用块石换填工艺，现场根据地质情况，换填深度不少于3m，做好地基承载力试验，支墩之间计算跨径达32.3m（结合异形贝雷片）。左线10m桥宽，承台设立三根钢管，钢管桩间距为2.2m，翼板下再设置一根φ630×8mm钢管，共设置5根钢管，5根钢管间距为1.712m、2.2m、2.2m、1.712m，钢管采用[20b槽钢横向斜向连接，每组采用两道横向，两道斜向交叉连接，每组高度方向间距不超过3m（如图1）。

2.2贝雷桁架设计

图1　跨朱熹路37m跨跨径布置图

工字钢横梁上按受力要求布置支架贝雷纵梁，设一跨简支贝雷纵梁，考虑到该跨跨径较大，采用双层贝雷片组的形式来布置贝雷片桁架纵梁，由12组26排双层贝雷纵梁组成，其中翼板处设置的是间距0.9m两组双拼双层加强型贝雷片组，腹板处是间距0.45m三组双拼双层加强型贝雷片组，底板设置的是间距0.9m两组三拼双层加强型贝雷片组，贝雷片之间采用插削连接（如图2）。

图2　贝雷纵梁布置图

3　贝雷桁架纵梁受力分析及结构验算

根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》，恒载安全系数1.2，活载安全系数1.4，为确保贝雷桁架的受力稳定性，结构验算主要分为底板、腹板和翼板处支架受理计算及结构整体受力验算。

3.1荷载计算图示

混凝土浇筑施工时，贝雷梁为整体受力较复杂。为了简便计算，可将每片贝雷梁对应的混凝土荷载、上部结构荷载等直接作用在贝雷梁上，其中混凝土荷载按照箱梁横截面划分为底板位置、腹板位置和翼板位置，分别对应图3中的①、②和③。

图3　箱梁荷载计算图示

通过计算，箱梁在底板位置、单侧腹板位置和单侧翼板位置面积分别为1.29m2、1.45m2和0.69m2。

3.2荷载

箱梁顶宽10.0m，底宽为4.6m，计算长度为32.3m。（1）新浇混凝土自重容重：26kN/m3；（2）竹胶板、方木均布荷载：0.44kN/m2

（3）分配梁均布荷载：总长10.0m，间距0.8m的根数32.3/ 0.8+1=42根；单位重25.8kg/m，则总重=10×25.8×42=10836kg。单位荷载g=10836/98/10.0/32.3=0.34kN/m2。

（4）单片贝雷自重取1kN/m。

（5）施工荷载及施工人群：2.5kN/m2。

（6）倾倒混凝土及振捣混凝土产生的荷载：4kN/m2。（7）风荷载：0.3kN/m2。

3.3荷载组合

表1　

3.4荷载模型简化计算

贝雷支架纵梁简化为简支梁，计算跨径为32.3m，受力形式为均布荷载。则简支梁最大的弯矩计算公式为：

最大的剪力计算公式：

最大的挠度计算公式：

式中：q为简支梁上每延米的均布荷载；l为简支梁的计算长度；E为简支梁的弹性模量；I为简支梁的惯性矩。根据上述计算公式，则底板处、腹板处、翼板处及整个箱梁的贝雷支架计算如下：

（1）底板处计算

①弯矩计算

②剪力计算

③挠度计算

底板处布置两组三拼双层加强型贝雷架满足受力要求。

（2）腹板处计算

①弯矩计算

②剪力计算

③挠度计算

腹板处布置三组双拼双层加强型贝雷架满足受力要求。

（3）翼板处计算

①弯矩计算

②剪力计算

③挠度计算

翼板处布置两组双拼双层加强型贝雷架满足受力要求。

（4）箱梁贝雷支架整体计算

①弯矩计算

②剪力计算

③挠度计算

箱梁支架体系的贝雷架满足受力要求。

4　大跨径贝雷架施工要点

4.1贝雷梁安装

在钢管立柱和钢横梁安装完毕并经过检查验收合格后，进行贝雷梁的安装，该跨支架体系的贝雷片组跨度达32.3m，贝雷架自重大，吊装难度较大，现场采取地面分组拼装、分层吊装的方式。在吊装前，首先在场地上按翼板、腹板、底板处的贝雷梁结构布置拼装成单层多排加强型贝雷桁架，然后安装上层多排加强型贝雷梁桁架，并将上下双层贝雷梁联结。安装顺序为先吊装中间，后对称吊装两边的贝雷片，吊装完成后，用10#槽钢纵向分5道将各组贝雷梁横向连接为整体，增加支架横向整体稳定性，最后安装钢管立柱支撑处的贝雷梁加强竖杆，加强竖杆采用［10槽钢，以加强贝雷梁抗剪力。

4.2堆载预压

贝雷支架搭设、模板安装好后，对支架进行预压，压重的荷载分布模拟箱梁的自重分布，压重顺序模拟混凝土的浇注顺序。支架预压按照箱梁重量120%、模板重量及施工荷载组合确定压载重量，采用砂袋均匀堆压，分别在扩大基础布点进行地基基础沉降量观测，在贝雷梁支架下布观测点进行支架变形观测，观测采用水准仪进行。现场采取4次加载即分别为50%、75%、100%、120%超载预压，每次加载时间间隔为12h，加载完成支架稳定后采集观测点的数据，计算各点变形值，并计算支架基础及支架塑性和弹性变形情况。根据预压沉降数据，调整底模预拱度标高，对预拱度的调整采用在模板下贝雷梁顶三角木楔进行。

4.3支架监测

为确保施工过程中支架的安全，在上部支架体系共选择5组贝雷片进行施工过程监测，监测点设置在贝雷架跨中、1/4、3/4位置，共15个点，在浇筑混凝土前、过程中、浇筑完成后对支架体系进行监测，采集监测数据，在混凝土浇筑过程中，如发生数据与设计值变化较大时，及时终止混凝土浇筑，确保施工安全。

4.4支架拆除

支架的拆除为支架搭设的逆工序。先拆掉贝雷片的横向连接，用两台5t手拉葫芦两端同步将贝雷梁拖动至箱梁翼板下方，再同时用两台汽车吊悬挂两端分组、分层吊下。因考虑其中腹板下两组贝雷梁宽度较窄，拉动过程中容易倾覆，所以对其三组贝雷梁采用10#槽钢三脚架加固。

5　监测结果分析

在现浇箱梁结构的整个施工过程中，我们通过监测点的监测数据分析，发现贝雷架的最大挠度与设计值基本吻合，可见该大跨径贝雷桁架支架体系的安全性在可控范围之内。

6　结语

大跨径双层贝雷支架在南平夏道大桥及接线二期工程的实践应用，成功解决了跨线现浇箱梁的施工，同时在该双层贝雷支架施工中，所采取的各类措施有效保证了支架的整体稳定性，为安全、优质、高效的完成该联施工奠定了一个好的基础。在浇筑后通过对箱梁顶面高程、横纵坡度进行复测，均能够满足设计图纸和技术规范要求，模板拆除后翼缘板线形流畅，整体形象美观。

随着全国交通基础工程建设的逐年增多，相互交叉、上跨施工愈来越多，而在本工程现浇箱梁施工中所采用单跨双层加强贝雷梁支架结构，将为同类大跨径上跨结构物及河流等现浇箱梁施工提供一定的参考及借鉴。

[1]黄绍金，刘陌生，编著.装配式公路钢桥多用途使用手册.人民交通出版社，2004.

[2]周水兴，等编著.路桥施工计算手册.人民交通出版社，2000.

U445.4

A

1673-0038（2015）07-0158-03

2015-1-23

陈天生（1982-），男，中级工程师，本科。