贝雷支架在跨航道拱桥施工中的应用

王 梦 龙

(中铁十五局集团有限公司，上海　200070)



贝雷支架在跨航道拱桥施工中的应用

王 梦 龙

(中铁十五局集团有限公司，上海200070)

结合工程实例，介绍了跨航道拱桥施工中贝雷支架的设计方案，通过荷载计算、工况分析及受力分析，对贝雷支架进行了设计检算，确保了贝雷支架在跨航道拱桥施工中的安全有效性。

贝雷支架，拱桥，荷载，受力分析

1　概述

系杆拱桥作为拱桥家族中的一员，是一种集拱与梁优点于一身的桥型，它将拱与梁两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用。上海某公路立交桥在9号～10号孔上跨龙泉港，上部结构为下承式钢管混凝土简支系杆拱桥。拱肋的理论计算跨径为80 m，计算矢高16 m，矢跨比1/5。桥面结构采用纵横梁体系、整体桥面板。两侧系梁采用矩形预应力实体梁，高1.8 m，宽1.6 m，全长83.2 m。2道端横梁为单箱双室截面，13道中横梁为T形截面，上翼缘板为厚28 cm整体桥面板。本桥系杆拱的施工方法为“先梁后拱”，即先在支架上现浇主梁(含纵、横梁和桥面板)，而后架设钢管拱肋，泵送管内混凝土成拱，再施工吊杆，拆除支架成桥。

2　支架设计

利用水中临时支墩、陆上临时支墩作为支撑点，搭设加强型321型贝雷桁架形成主梁施工支架。支架的结构形式自9号桥墩至10号桥墩方向依次为满堂脚手管支架+1-17.91 m的321型贝雷梁+1-24 m的321型贝雷梁+1-17.91 m的321型贝雷梁+满堂脚手管支架。支架设计布置图见图1。

2.1水中临时支墩

每个水中临时支墩布置单排10根壁厚14 mm φ609钢管桩。其中，系梁下的钢管桩间距为2 m，其余钢管桩间距均为2.4 m。单根桩长35 m，入土深度不小于25 m。φ609钢管之间采取[300槽钢的剪刀撑连接稳固。钢管桩顶采用双拼H400加劲型钢作为贝雷梁的横向底梁。

2.2陆上临时支墩

陆上临时支墩基础采用C30钢筋混凝土扩大型基础结构，顶宽1.0 m，底宽3.0 m，长23.4 mm，内置2层钢筋网片。支墩采用单排10根φ609钢管，布置情况同水中支墩。

2.3贝雷支架结构

贝雷支架采用单层加强型321型贝雷桁架。贝雷支架在横截面上均布置58片贝雷桁架。其中，在两侧的系梁下2 m范围内分别布置10片间距22.5 cm的贝雷片作为承重结构；桥面板下方布置36片间距45 cm贝雷片作为承重结构；两侧人行道下各布置1片贝雷片，其与相邻贝雷片间距为90 cm。

3　设计检算

3.1荷载计算

根据施工图纸及翻样计算，拱桥主体结构总重量5 012.25 t。贝雷桁架构件重量表见表1。

表1　贝雷桁架构件重量表

单排单层加强型321贝雷桁架的容许剪力[Q]=245.2 kN，容许弯矩[M]=1 687.5 kN·m，惯性矩I=5.774 344×10-3m4，弹性模量根据经验选值E=1.7×108kN/m2。各荷载值计算表见表2。

表2　各荷载值计算表

3.2工况分析

主梁混凝土分两个节段进行浇筑施工，第一节段为两端拱脚段，第二阶段为跨中段，两节段之间设置宽度为1.50 m的合龙段。主梁钢筋混凝土结构对下部结构的荷载视为均布荷载受力，其中两侧系梁部分的均布荷载不等同于桥梁中线部分的均布荷载。

三跨贝雷梁为连续布置。计算模型为三不等跨梁。其中，两边跨的跨径均为l1=17.91 m，中跨的跨径l2=24 m，n=l2/l1=1.34。

贝雷支架的受力分析分为两种工况进行，第一种工况为主梁混凝土第一节段混凝土浇筑完成之后且第二阶段未浇筑时，第二种工况为主梁混凝土全部浇筑完成(即主梁合龙段混凝土浇筑完成)且纵向预应力钢束未进行张拉时。

拱脚位于桥墩处，且此处由桥梁支座和满堂脚手管支架作为支撑，因此在支架受力计算时暂不考虑拱脚、端横梁及满堂脚手管支架段的结构荷载影响。

拱肋安装在系梁的第一次张拉之后进行施工，因此在支架受力计算时暂不考虑拱肋安装的施工荷载和拱肋及管内混凝土的荷载。

桥面系及附属结构施工均在拱桥结构全部完成后进行，因此在支架受力计算时暂不考虑桥面系及附属结构的荷载影响。

贝雷支架主要承受的荷载包括：系梁自重、中横梁自重、整体桥面板自重、现浇模板自重、模板支撑体系自重、贝雷梁自重以及施工荷载等荷载。

3.3工况一支架受力分析

支架两侧受力情况相同，中跨所受荷载忽略不计，仅对一侧边跨的受力情况进行分析。分析对象为三不等跨梁的两边跨受相同的均布荷载影响。

1)荷载计算。

a.系梁处10片贝雷梁所受线荷载值为：q=1.3×[(q1+q3+q4+q7+q8)×1.6+q5×10]=127.013 9 kN/m。

工况一系梁处贝雷梁受力图见图2。

b.桥梁中线部位36片贝雷梁所受线荷载值为：q=1.3×[(q2+q3+q4+q7+q8)×17.2+q6×36]=533.193 7 kN/m。

工况一桥梁中部贝雷梁受力图见图3。

2)受力分析见表3。

表3　工况一受力分析计算表

3)结论。

最大剪力Qmax=121.942 kN<[Q]=245.2 kN，满足要求。

最大弯矩Mmax=502.168 kN·m<[M]=1 687.5 kN·m，满足要求。

最大挠度fmax=17.3 mm<[f]=l1/400=44.8 mm,满足要求。

3.4工况二支架受力分析

分析对象为三不等跨梁受相同的均布荷载影响，两边跨跨径相等，主跨所受均布荷载同工况一的均布荷载。

1)荷载计算。

a.加劲纵梁处10片贝雷梁所受线荷载值为：

q=127.013 9 kN/m。

工况二系梁处贝雷梁受力图见图4。

b.桥梁中线部位36片贝雷梁所受线荷载值为：

q=533.193 7 kN/m。

工况二桥梁中部贝雷梁受力图见图5。

2)受力分析见表4，表5。

表4　工况二24 m跨受力分析计算表

表5　工况二17.91 m跨受力分析计算表

3)结论。

最大剪力Qmax=185.685 kN<[Q]=245.2 kN，满足要求。

最大弯矩Mmax=717.382 kN·m<[M]=1 687.5 kN·m，满足要求。

最大挠度fmax=55.9 mm<[f]=l2/400=60 mm,满足要求。

3.5钢管桩承载力验算

每个水中墩承重为185.685×56=10 398.36 kN，每根钢管承重F=1 039.836 kN；钢管桩持力长度为25 m，每延米摩擦力为25 kN/m2，则每个钢管桩容许承载力[F]=πDln=1 195.769 kN；F<[F]，满足要求。

4　结语

在现场施工中，经技术管理人员严格按照施工方案执行检查和核对，该桥已顺利施工完毕并通车，支架也已拆除回收。贝雷支架在跨航道的拱桥现浇梁施工中得到了有效利用，为类似桥梁施工提供了借鉴和指导作用。

[1]黄绍金,刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]建筑施工手册(第4版)编写组.建筑施工手册(缩印本)[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2003.

[3]向中富.新编桥梁施工工程师手册[M].北京：人民交通出版社，2011.

[4]顾安邦，孙国柱.公路桥涵设计手册：拱桥[M].北京：人民交通出版社，2000.

Application of bailey trestle in river-crossing arch bridge construction

Wang Menglong

(ChinaRailway15thBureauGroupCo.,Ltd,Shanghai200070,China)

Combining with engineering examples, the paper introduces bailey trestle design scheme in river-crossing arch bridge construction. Through load calculation, working condition analysis and force analysis, it designs and calculates the bailey trestle, guarantees the safety and effectiveness of bailey trestle in river-crossing arch bridge construction.

bailey trestle, arch bridge, load, force analysis

1009-6825(2016)23-0168-03

2016-06-10

王梦龙(1983- )，男，工程师

U448.22

A