贝雷梁+碗扣架组合支架体系在城市桥梁结构原位施工中的应用

董道雷（巨能集团重庆中环建设有限公司，重庆　401147）



贝雷梁+碗扣架组合支架体系在城市桥梁结构原位施工中的应用

董道雷
（巨能集团重庆中环建设有限公司，重庆401147）

摘要：某项目桥梁工程地处繁华闹市和交通繁忙地段，既不能断道施工，也不能占道压缩车道，存在施工跨度大、施工难度大、施工干扰大和施工风险大等特点，在城市桥梁建设中较为少见。施工中采用了贝雷梁+碗口架组合支架体系，以及在现场施工全过程中对模板安装、钢筋制安、混凝土浇筑、养护等各个环节实行有效控制，既保证了施工质量，同时将交通干扰降低到最小，确保安全的同时，大大降低了施工成本，加快了施工进度，达到了设计要求和项目预期目标，为今后类似工程施工提供了宝贵的经验。

关键词：桥梁；大跨径；贝雷梁；碗口架；组合支架体系；施工应用

1　工程概况

重庆内环快速路北环立交至人和立交段拓宽改造工程，主线全长3380m，包含4座加宽桥。其中K17+640桥跨径布置为20+2×30+20m现浇预应力混凝土连续箱梁结构，跨越河道和双向4车道城市道路，K16+665.54桥跨径布置为1×50m空腹式箱板拱结构，跨越双向6车道城市道路，其余两座桥为预应力混凝土空心板梁结构。

该项目道路等级：立交匝道、主线为城市快速路；设计汽车荷载：城市-A级；计算主线行车速度：80km/h；设计安全等级：一级；桥位环境类别：I类。

该桥梁工程属于城市快速路拓宽改造项目，地处繁华闹市和交通繁忙地段，既不能断道施工，也不能占道压缩车道，存在施工跨度大、施工难度大、施工干扰大和施工风险大等特点，这类情形在城市桥梁建设中较为少见。

2　技术方案选择

由上所述设计技术标准、结构特点和环境条件可知，采用常规碗口件满堂支架体系和占道压缩车道施工不切合现场实际和环境条件要求；选用整体移动模架体系，现场不具备拼装条件，同时措施费用也很高。

项目桥梁工程采用贝雷梁+碗口件组合支架体系，因地制宜采用钢管桩立柱支撑作为上部组合支架支撑体系。如图1和图2。

图1　K16+665.54拱桥支架体系图

图2　拱桥支架断面图

3　贝雷梁和碗扣件的选用

3.1贝雷梁的选用［1-2］

该工程贝雷梁由国产标准“321”装配式公路钢桥贝雷架拼装组合而成，高度为150cm，长度为300cm，用标准销子相连。经支架体系验算［3］，有关技术参数为：容许弯矩M= 1687.5kN·m，容许剪力N=245.2kN，弹性模量E=2.1×105N/mm2，惯量I= 1154868.8cm4。

为确保支架系统满足预拱度要求，尽可能减小贝雷梁挠度，因而选用单排加强型贝雷架片拼装贝雷梁。

各种工字钢、钢管均采用国标材料。

3.2碗口支架的选用［4］

工程碗口支架起承重作用，采用多排钢管架，钢管规格为Φ48×3.5mm，钢管的端部切口应平整，禁止使用有明显变形、裂纹和严重绣蚀的钢管。钢管应涂刷防锈漆作防腐处理，并定期复涂以保持其完好。

选用杆件：立杆LG－60～LG－300范围内各种立杆；斜杆XG-150；横杆HG－90和HG－60，配置KTZ－30立杆调底座和KTC－30立杆调托撑。

支架底模选用122×244×15mm桥梁专用竹胶合板，顺桥向按预制梁板位置布置；外模采用122×244×12mm优质竹胶板。

4　支架体系搭设

K16+665.54桥和K17+640.063桥虽然桥型结构不同，但因同样跨越市政道路，不能占用车行道施工，现浇支架体系均采用钢管桩支撑+贝雷梁+碗口支架组合体系，确保了市政道路交通畅通和施工安全，同时也加快了施工进度，降低了施工成本。

4.1贝雷架吊装方案

4.1.1贝雷架吊装

根据该桥施工现场实际特点和确保星光大道交通畅通的要求，为确保支架系统满足预拱度要求，尽可能减小贝雷梁挠度，因而选用单排加强型贝雷架作为纵向支撑梁。贝雷架主梁长度为30m，跨中设支墩。贝雷梁由8片贝雷片组合拼装，共需80片贝雷架单元，贝雷架片间距90cm，采用花架固定。

贝雷架主梁在桥梁1号桥台人行道位置每两片组装成一个单元，长度30m，总重量不超过6t。现场水平吊距约为15t，因而需要选用50t起重吊车吊装就位。

由于白天交通量大，为确保畅通，取得交管部门的同意选择凌晨1:00—5:00车辆稀少时间段吊装贝雷梁。

吊车起吊位置设在市政道路右侧靠人行道位置的车行道上。贝雷架拼装好后，顺车行道摆放于人行道上，起吊起来后，通过吊车旋转就位。起吊过程中，贝雷架两端分别用缆绳牵拉，确保缓慢旋转就位。

起吊前，在临时支墩上划好各组位置线，先组装桥梁内侧贝雷架，就位后采用木垛临时固定，以防倾覆。贝雷架片梁全部就位后，用16号槽钢以在工字钢横梁上将贝雷架底采用焊接方式固定。所有贝雷架采用花架固定成整体。

4.1.2贝雷架梁搭设施工安全技术措施

（1）施工前必须对各施工班组进行技术交底，加强施工人员的安全意识。

（2）施工现场设总调度员一名，安全员一名，对施工吊装进行统一的指挥和调度、监管，确保施工安全有序进行。

（3）所有作业人员进入现场应戴好安全帽，电焊工除按规定穿好工作服、防护手套、绝缘胶鞋外还应系好安全带以防坠落。

（4）50t汽吊作业时，工作场地应平坦坚实，支脚应全部伸出，撑脚板下垫方木，作业时严禁调整支脚。

（5）起重作业时，做好交通组织措施，与交警配合，派专人指挥。操作人员必须服从现场人员的指挥，操作应平稳，避免急停、急转。作业半径内严禁施工人员进入，需要时应先确定无危险时方可进入作业区。

（6）电焊作业时，电线除要保证绝缘良好外严禁直接拖放在钢梁上，以防破损漏电。三级配电箱应设置在作业区不远的岸上，专人监护，如出现意外及时拉闸，进行抢救。

（7）氧气瓶、乙炔气瓶及割炬的使用严格按操作规程进行。

4.2碗扣架施工方案

贝雷梁吊装就位安装完毕后，在其顶部满敷12mm厚竹胶合板（胶合板下满铺安全密目网，防止掉落杂物），横梁采用10×15cm方木，间距按60cm布设在竹胶合板上。次梁采用5× 10cm方木，按90cm间距顺桥向布设。方木接头错开布置。再在木方上搭设碗口支架，碗口架的间距为0.6x0.9m，碗扣架的底托必须落到木方上。

4.2.1碗扣架搭设施工工艺［2］

立杆垫座→安放立杆可调底座→竖立杆、安放纵横扫地杆→安装底层（第一步）横杆→铺放脚手板、安装上层立杆→紧立杆连接销→安装横杆→设置剪刀撑→下一循环→安装立杆调托撑→安放横向底模横梁→安放底模下次梁→铺设底模。

桥梁底模横梁采用10×15cm方木，间距按0.6m布设在碗扣架KTC－30立杆调托撑上。其中拱桥横梁上采用纵向弧形钢管Φ48x3.5mm@300mm布置，其上横向敷设3x8cm枋木@15cm，再满铺15mm厚桥梁竹胶板。纵向弧形钢管和横向上下枋木接头错开布置。钢管与横梁枋木之间采用楔形方木块钉固；弧形钢管与下横梁和上次梁之间采用10号扎丝绑扎；上次梁与底模采用钢钉钉牢固定；底模板缝采用嵌缝泥填平，并用封口胶带贴紧密封。

贝雷片碗扣架组合安装施工时，涉及交通组织和交通安全事宜，严格按照已经专家审批论证的交通组织方案实施。

贝雷架钢管桩基础采用135x150cmC25混凝土，横向长度为725cm。ф426钢管立柱与支墩基础采用锚栓钢板预埋，固定钢筋8Φ16，采用点焊定位准确。钢管立柱采用16槽钢作为斜向剪刀支撑；人行通道防护棚7条I25a工字钢端部用16槽钢焊接在一起，并与钢管立柱斜向剪刀焊接在一起，其作用是传递拱脚段混凝土水平分力的作用。

拱桥起拱段法向斜杆支撑延伸至地面，并在地面适当位置设置横向混凝土挡块，挡块位置应结合纵向碗扣架横杆立杆位置适当调整，挡块与基础一起浇筑成形。

为防止支架掉落杂物，人行道防护棚顶部敷设九夹胶合板第一层防护，其下用竹跳板作为第二层防护；车行道贝雷架顶部采用12mm厚竹胶合板满铺。

2条I40a工字钢长度725cm，确保悬挑长度，以便贝雷架顶部搭设满堂碗扣支架，满堂碗扣支架横向宽度750cm。

贝雷梁与工字钢横梁直接相连，横向采用门字形16槽钢抱合贝雷架底梁，槽钢与工字钢焊接。

工字钢顶面采用焊接，与钢管立柱采用600x600x14mm钢板焊接。支架支撑体系搭设施工图如图3-图6。

图3　K16+665.54桥支架体系

图4　K17+640桥支架体系

图5　K16+665.54桥支架体系

图6　K17+640桥支架体系

4.2.2碗扣架安全措施

严格按照《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》要求执行［4］。

4.3支架落架拆除

依据工程设计文件要求，须待混凝土强度达到100％设计强度方可卸货落架。其中拱桥要求主拱圈支架必须在台后填土及拱上建筑完成之后方可卸除支架。

卸除拱架应按提前拟定的卸落程序进行，且宜分步卸落；在纵向应对称均衡卸落，在横向应同时一起卸落；卸落支架时，应设专人对支架的挠度和墩台的位移等情况进行监测，当有异常时，应暂停卸落，查明原因并采取相应措施后方可继续进行。

卸架原则：横桥向必须同时均匀卸落，在纵桥向从拱顶向拱脚逐排卸落，最后使拱圈下底模全部脱离混凝土面为止，然后按支架拆除规范要求拆除模板和支架。

5　支架预压［5］

5.1预压的目的

为检验贝雷梁+碗口架组合支架体系的安全性和实际变形量，通过预压消除地基沉降影响、消除结构非弹性变形，检验支架的刚度、稳定性、安全性是否满足施工要求，同时取得模板弹性变形的实际数值，得出荷载－挠度曲线，并检验设计计算结果，调整预拱度（或反拱），以求得现场施工的准确参数。模板预拱度的调整通过调整模板支撑顶托完成。

模板弹性变形应根据预压变形测量结果绘制沉降曲线，并结合模板的设计拱度和实际支撑变形来确定。

模板安装完毕后，对其进行预压。为保证预压荷载的合理分布，模拟混凝土浇筑顺序进行加载，即第一步加载底板腹板钢筋、混凝土重量，第二步加载顶板钢筋、混凝土重量。考虑到混凝土振捣产生的动荷载及小型机具等荷载，预压荷载按混凝土实体重力荷载的1.2倍考虑。

5.2预压监测点

在待堆载跨的模板上按横向腹板位置布设11个断面，同断面按左、中、右设3个点，共布设33个变形观测点。特别是对于拱圈严格按主拱圈中心线抛物线推算设置，在堆载预压前测设断面底模标高和对应支架底部标高，做好记录。

5.3预压施工

支架预压重量取桥梁钢筋混凝土结构自重的120％，全部预压材料分三级加载完成。

根据该桥现场施工环境条件，支架预压材料采用沙土（袋装）预压。预压范围为主拱圈荷载范围，为确保堆码沙袋稳定和安全，适当放宽支架外侧堆码放坡宽度。

预压时主要观测的数据有：地基沉降、顶板沉降、支架沉降；卸载后顶板可恢复量。沉降稳定卸载后算出地面沉降、支架的弹性和非弹性变形数值。根据各点对应的弹性变形数值及设计预拱度调整各点立杆的可调顶托达到设计要求，重新整理底模。观测过程中如发现基础沉降明显、基础开裂、局部位置和支架变形过大现象，应立即停止加载并卸载，及时查找原因，采取补救措施。

5.4数据整理分析及预拱度的设置

5.4.1数据整理分析

观测结束对测量数据进行处理，根据总沉降值和卸载后观测值计算弹性变形量。根据试验所测得的数据进行分析，对工程所设计的拱桥模板支架在混凝土浇筑时产生的变形进行有效的控制。施工过程中依据变形量调整底模板标高，实现混凝土浇筑完成后能达到设计所要求的梁底标高。如发现立柱下沉比较明显，需对地基处理进行加强或加固处理。

5.4.2预拱度的设置

确定预拱度时考虑下列因素：支架在荷载作用下的总变形量，支架在荷载作用下的弹性压缩，支架在荷载作用下的非弹性压缩；主拱圈预拱度，根据设计院提供。

根据拱圈拱度值线形变化，其它各点的预拱度值以中间点为最高值，以主拱圈两端拱脚为零，按二次抛物线进行分配。

6　结语

该项目桥梁施工中采用了贝雷梁+碗口架组合支架体系，以及在现场施工全过程中对模板安装、钢筋制安、混凝土浇筑、养护等各个环节实行有效控制，既保证了施工质量，同时将交通干扰降低到最小，确保安全的同时，大大降低了施工成本，加快了施工进度，达到了设计要求和项目预期目标，为今后类似工程施工提供了宝贵的经验。

参考文献：

［1］徐君兰.大跨度桥梁施工控制［M］.北京：人民交通出版社，2000：4-53.

［2］张玉恒.装配式公路钢桥架设新方法［J］.华东公路，1997 （3）:59-60.

［3］向中富.桥梁施工控制技术［M］.北京：人民交通出版?社，2001（5）：15-65.

［4］建设部．JGJ 130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011：4-37.

［5］建设部.JGJ/T194-2009钢管满堂支架预压技术规程［S］.北京：光明日报出版社，2010：6-10.

责任编辑：孙苏，李红

Application of Combined Support System of Bailey Beam and Cuplock Scaffold in Urban Bridge Structure Construction

Keywords:bridge；large span；bailey beam；cuplock scaffold；combined support system；construction and application

Abstract:A bridge project is located in the bustling downtown with heavy traffic，so it has the difficulties like large-spanned construction，great construction disturbance and high construction risk since the construction cannot seal，occupy or compress the road，which is relatively rare in urban bridge construction.The combined support system of bailey beam and cuplock scaffold is adopted in the construction，and links like steel fabrication and installation，concrete pouring，maintenance are effectively controlled in the field construction，which ensures the construction quality and reduces the noises to the minimum as well as guarantees safety，besides，greatly reduces construction cost and meets the design requirements and pre-set goals.It offers some references for similar projects.

中图分类号：［TU997］

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）04-0043-04

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.04.043

收稿日期：2016-02-24

作者简介：董道雷（1970-），男，四川隆昌人，本科，国家一级注册建造师，高级工程师，主要从事道路桥梁和隧道工作。