浅析高桥墩盖梁支架施工技术

李兵

摘要： 以中铁四局路桥公司承建的通江县璧州大道二期建设工程1#大桥高桥墩盖梁支架施工为研究对象，通过对贝雷片支架设计、成果验算、预压方案、拆除方案及施工方案成果的分析，最终确保盖梁支架方案的科学性、经济性、可行性。

Abstract： This paper takes the high bridge pier capping beam bracket construction of the 1# bridge in Bizhou Bridge Ⅱconstruction project constructed by Road & Bridge Engineering Co.， Ltd. of CTCE Group in Tongjiang County as the example. Through analyzing the holder design check calculation of results， preloading scheme， demolishing scheme and construction scheme of beret piece， the scientific， economy and feasibility of the capping beam support scheme is ultimately ensured.

关键词： 高桥墩；贝雷片；支架；验算；方案

Key words： high pier；beret piece；holder；check calculation；plan

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）06-0122-03

0 引言

随着科技发展，支架现浇结构是桥梁结构中较常采用的结构形式。但是城市立交桥由于空间限制，经常出现线路交叉情况，山区桥梁地形崎岖不平、地质情况不一，搭设满堂支架方案可行性很低，对于高桥墩盖梁，搭设满堂支架高度大，安全性低，而且材料、人员、投入很大。利用已完成的桥墩为柱，贝雷片为梁搭建贝雷梁柱式支架体系就很经济、安全、科学的解决高桥墩盖梁施工问题。

1 工程概况

中铁四局承建的通江县璧州大道二期建设工程1#大桥位于通江县高明新区山内峡谷处，共27跨，每跨30m，本桥梁共有32个盖梁，盖梁顶宽2.5m，底宽1.2m，高2.5m。盖梁跨度16m（墩中心线间），两端悬挑长度均为6.2m，宽度2.5m。如图1所示 。

2 设计方案

2.1 支架设计

全桥高支墩盖梁采用贝雷梁施工平台式结构进行承重，在已完成桥墩处做牢固支撑点，中间不设置临时支墩。采用精轧螺纹钢+牛腿+砂筒+型钢+贝雷片+型钢组合形式承重。浇筑桥墩时预留牛腿安放位置及对应牛腿加固的精轧螺纹钢孔洞，牛腿自行焊接设计计算，牛腿上设置砂筒，方便拆卸，砂筒上双40a横向工字钢作为贝雷片横梁，贝雷梁链接支撑架采用L 75×75×8mm等边角钢，贝雷梁上安装20槽钢分配受力，槽钢铺设完成后在其上铺1.5cm厚竹胶板形成盖梁混凝土浇筑底模平台。平台外侧设置防护网保证施工安全。如图2、图3所示。

2.2 支架计算

盖梁承重中间跨度13.30m，两边悬臂长度4.85m，采用2组贝雷梁承重，单层双排为一组，每组垂直牢固依靠桥墩，每排10片贝雷片，计算取6号桥墩的支架体系验算。

2.2.1 荷载分析

①钢筋混凝土自重取26kN/m3，

盖梁跨中断面面积S1=3.52m2

盖梁端部断面面积S2=2.32m2

则盖梁跨中段均布线性荷载为

q1=91.52kN/m（q=S×？酌）

盖梁悬臂段混凝土荷载为梯形荷载，大小由q1=91.52kN/m渐变至q2=60.32kN/m。

②模板及支架自重荷载。

盖梁底模采用1.5cm厚竹胶板，竹胶板容重取8kN/m3；

侧模采用定型钢模板，钢模板取0.6kN/m2（包含加固杆件重量）；

[20a槽钢22.6kg/m，4.5m/根，共布置80根；

贝雷片取300kg/片（包含销钉、螺栓、支撑架、防护措施重量），共布置40片。

按平台满铺计算，将模板及支架自重换算为均布线荷载：q3=10.4kN/m。

③活载。

施工人员及机具荷载取1kN/m2；

振捣混凝土产生的荷载取0.5kN/m2；

换算成均布线荷载：q4=1.8kN/m2。

综上所述，盖梁施工荷载总值为：

跨中：

q中=1.2（q1+q3）+1.4×q4=124.82kN/m

悬臂段：

q中=1.2（q2+q3）+1.4×q4=87.38kN/m

即：悬挑段荷载为自盖梁端到悬挑根部由87.38kN/m渐变为124.82kN/m的梯形荷载。如图4所示。

2.2.2 贝雷梁验算

①贝雷梁结构参数。

容许内力弯矩为：

双排单层1576.4kN·m；

容许内力剪力为：

双排单层490.5kN；

截面抵抗弯矩为：

双排单层7157.1cm3；

截面惯性矩为：

双排单层500994.4cm4。

②模拟模型为有多余约束静定结构通过结构力学计算器求得：

最大弯矩产生在跨中：

Mmax=1563.6kN·m

<[Mmax]=1576.4×2=3152.8kN·m

最大剪力产生在支点上：

Tmax=830.05kN<[Tmax]=490.5×2=981.00kN

最大弯矩及剪力均小于极限允许值，强度满足要求。

挠度小于允许值，满足刚度要求。

以上验算，贝雷梁处于安全状态，并且考虑安全系数。

贝雷梁受到的最大支座反力为1136.8kN，I40工字钢两侧受到压力为：N=1136.8÷2=568.4kN

2.2.3 [20a槽钢受力计算

①型钢力学性能参数：极限抗弯应力为215MPa，抗剪切应力为129MPa。

②槽钢铺设间距为30cm，按截面荷载重量法分配到总荷载跨度2.5m的槽钢计算结果分析如下：

混凝土荷载：

q1=3.52×0.3×26÷2.5=10.95kN/m

模板荷载：

q2=（0.12+0.6）×0.3=0.22kN/m

挠度小于允许值，满足刚度要求。

2.2.4 I40a工字钢受力计算

I40a工字钢承受贝雷梁支点荷载，大小等于贝雷梁支点反力。贝雷梁支点反力总值由工字钢上两点分担，则单点集中荷载值568.4kN。受力如图6所示。

双I40a工字钢最大弯矩为：

Mmax=F×l=568.4×0.68=386.51kN·m

最大弯曲应力：

抗弯、剪切应力均小于极限允许应力，满足强度要求。

2.2.5 牛腿焊缝抗剪计算

①焊缝高度10mm，考虑现场焊接质量，按照9mm验算，牛腿焊缝总长度l=250×2+400×4=2100mm

焊缝承受剪应力：

剪切应力小于极限允许应力，满足强度要求。

②精轧螺纹钢验算。

牛腿上钢板受力后，牛腿侧钢板有绕钢板下缘转动的趋势，可视精轧螺纹钢为纯受拉状态。最大拉力考虑为支点反力值为568.4KN，φ32经轧螺纹钢抗拉极限强度[σ]=1080MPa。

受拉应力小于极限允许应力，满足要求。

3 施工工艺

3.1 牛腿制作与安装。

桥墩施工时，提前测量预埋牛腿安装位置，并在各牛腿安装位置预埋一块孔径及孔距与牛腿底座钢板一致的钢板预埋件。预埋件采用1cm厚Q235钢板，钢板背面等间距贴焊3道φ20“U”型钢筋。

采用双面焊接并保证焊缝饱满，符合规范要求。钢筋锚入墩身混凝土内，每个墩柱预埋4块钢板。墩身混凝土浇筑前采用φ40mmPVC管预留孔洞，PVC管两端用胶带封闭以防止混凝土进入管内，PVC管安装时应对应墩身两侧预埋钢板的孔眼位置。钢板内嵌入墩柱混凝土内3cm，盖梁施工完成后，浇筑3cm细石混凝土将钢板覆盖。

牛腿采用2cm厚Q235钢板焊接加工，孔眼直径40mm，眼距140mm。

盖梁施工各墩柱上共设置4个牛腿，每个墩身（横桥向）两侧各设2个。盖梁施工前，打通墩身预埋孔洞并穿入φ32mm精轧螺纹钢，再对应孔眼位置安装牛腿，通过拧紧精轧螺纹钢螺帽将牛腿固定。

3.2 贝雷梁安装

牛腿安装完成后，在牛腿顶面放置预先压制好的砂筒（砂筒高度15cm），砂筒安装前在牛腿上用钢筋焊接固定砂筒套圈（原则不要影响卸载），砂筒直接放入固定防止位移。再在墩身各侧砂筒顶横桥向安放1组加肋的双I40a工字钢，工字钢长度4m，安装时注意调整工字钢位置，保证两端悬挑长度相等。同一墩柱各侧一组工字钢与墩身密贴，并在悬出墩身混凝土位置工字钢两端腹板上打孔穿φ25mm精轧螺纹钢，将两根工字钢锁定在墩身混凝土上。为防止安放及拆除贝雷梁时不同步而发生工字钢偏载倾覆，采用2吨手拉葫芦向下拉连接在墩柱上。

横向工字钢安装固定好后在其上铺设贝雷梁，墩身前后各设置2排，每排贝雷梁由10片贝雷片组成（总长度30m）。

贝雷梁安装时，先在地面拼装完成，采用2台吊车平稳地吊装在墩身一侧横向工字钢上，安放时必须保证对称准确并用2吨手拉葫芦做临时固定处理，然后再对称安装墩身另一侧贝雷梁。

盖梁支架贝雷梁跨中贝雷梁采用L 75×75×8mm等边角钢焊接成支撑架（角钢支撑架加工结构同原贝雷梁支撑架结构），通过支撑架对两侧贝雷梁进行加固，防止扭曲，增强支架贝雷梁的结构刚度稳定性。角钢支撑架在贝雷梁长度方向上每片贝雷梁（每3m）安装一道，跨中共安装3道。

支撑架加固安装完成后，再在墩身处采用木楔块填在间隙中间使贝雷梁保持垂直，然后用φ25mm精轧螺纹钢筋在墩柱处对拉贝雷梁，使贝雷梁紧贴墩柱，以达到贝雷梁与墩身之间固定的目的。

3.3 底模平台安装

人工在贝雷梁顶面横向铺设[20a槽钢，槽钢单根长度4.5m，铺设间距30cm。槽钢铺设完成后在其上铺1.5cm厚竹胶板形成盖梁混凝土浇筑底模平台。槽钢外悬端按2m间距在槽钢上用螺栓连接高度2.0m 50*50*4mm角钢立柱，立杆上0.6m间距锁两道Ф25钢筋水平横杆并挂安全网作为工人走行通道及施工平台。

4 预压方案

在支架拼装好安装底模后，对支架进行预压试验。卸载后，及时观测支架沉降量和回弹值，计算出支架的弹性变形与非弹性变形值，非弹性变形值可在预压结束后予以消除，而弹性变形则作为支箱梁施工预留沉降量的依据。

底模标高控制为：H=h+r+Δ

其中，H为底模立模标高，h为设计梁底标高；r为梁跨各断面的设计预拱度，Δ为预压后各相应断面的弹性变形沉降量。

5 结束语

鉴于高速公路桥梁的质量、安全及美观的需求，同时针对桥梁工程施工过程安全、质量的保证，结合设计图纸及现场施工条件对临时支架进行详细的设计与验算是十分必要的。为确保方案的科学性、经济性、可行性，应对方案进行严格的复核与审批。本工程桥墩盖梁施工在保证施工安全、质量优良方面取得了较好的成果，安全上避免了高大的杆件受压失稳、质量上保证梁体平顺稳固、经济上较满堂支架体系节省30%，希望能对类似工程起到借鉴作用。

参考文献：

[1]GB 50017—201X，钢结构设计规范2014[S].

[2]路桥施工计算手册编写组.路桥施工计算手册[M].北京人民交通出版社，2001.

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[4]康雪军，刘传文.高桥墩无支架施工技术[J].中国新技术新产品，2010（11）.

[5]石龙海.高桥墩无支架施工技术[J].铁道建筑技术，2012（05）.