贝雷梁满堂支撑体系施工技术应用研究

摘  要：贝雷梁满堂支撑体系能组成不同跨度和多种排数、层数不一的施工平台，大大降低了常规钢管落地式脚手架材料的使用量，克服了满堂支架高度受限的问题及混凝土现浇工程中支模费时费力等问题。研究表明其可适用于野外较恶劣的施工环境，且具有较强的经济性。本文以摆布塘中桥工程为依托，从贝雷梁满堂支撑体系设计、地基处理、安装及有限元分析等方面系统分析该支撑体系在现浇连续箱梁的施工技术，为同类工程应用提供参考和借鉴。

关键词：满堂支撑体系;贝雷梁;有限元分析

中图分类号：U445.4  文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）07-0000-00

0 引言

随着国内交通基础设施建设的快速发展，满堂支架以施工速度快、操作简单、桥梁线形控制方便等优点在桥梁建设中得到广泛应用，且技术也日趋成熟。冯晓楠根据满堂支架的结构和受力特点，分析了满堂支架的荷载计算方法及计算模型，实现了满堂施工力学计算过程的简化、规范和高效。林小辉、朱小京等提出了一种基于水平杆不连续性的简化模型。通过支架承载力试验结果与模型计算结果的对比，证明了简化模型的正确性，并根据修正公式快速地计算支架的稳定荷载，为碗扣式满堂支架的整体稳定性分析提供了一种方法。高云东、江志炜等针对大跨度、大型悬挑工程更换支撑施工周期长、成本高的缺点，提出了满堂支架体系替代支撑的优化方案。王生辉对满堂支架的布置的形式进行了探讨和研究。朱饶强结合某大桥满堂支架施工方案，提出一种新的在大型有限元软件应用的满堂支架施工模拟方法。

国内许多专家学者对满堂支架进行了研究，但缺乏从施工前对支架体系精确应力验算及施工过程中地基处理的过程控制。本文结合摆布塘中桥工程，针对贝雷梁满堂支撑体系建立模型验算，为以后同类工程提供有价值的参考和借鉴。

1 工程概况

摆布塘中桥中心桩号为K0+395，上部构造为1×30m预应力混凝土现浇箱梁。与线路正交，起终点岸桥台均为U型桥台，承台桩基础，桥梁全长48m，桥梁顶宽19.25m，底宽15.25m，梁高1.8m，混凝土设计方量442.34m³，起点桩号为K0+371，迄點桩号为K0+419。本座桥梁共有桩基48根，桩基均采用钻孔灌注桩，桩径均为1.6m。本桥平面位于直线上，桥面横坡为单向1.50%，纵坡2.65%。

摆布塘中桥跨越沟渠，施工期间沟渠为干沟，桥梁区域没有积水，桥区地形平缓，便于贝雷梁满堂支架的搭设。

2 贝雷梁满堂支撑体系有限元分析

2.1有限元模型的建立

为了研究该贝雷梁支撑体系的受力特点及稳定性，本文采用有限元软件ANSYS18.2建立该结构体系的有限元模型。为了简化计算，选取受力较大的一榀框架进行建模，根据实际情况，支撑体系底部的承台施加位移约束。本文的贝雷梁满堂支撑体系有限元模型采用分离式模型，即钢桁架与顶部支撑钢板单独建模，钢桁架采用BEAM188单元，顶部支撑钢板采用 SHELL 181单元模拟， 钢桁架与顶部支撑钢板均使用强度等级为Q345B的钢材，泊松比 0.3。模型在顶部支撑钢板表面施加面荷载，模拟试件所受的均布荷载;根据《组装式桁架模板支撑应用技术规程》（JGJ/T389-2016），在钢桁架侧部施加附加水平荷载，按组装式桁架模板支撑所承受的竖向永久荷载标准值的2%取值，并沿水平方向作用在竖向桁架混合支撑顶部，叠合板有限元模型如图 1所示。

2.2有限元分析结果

从图2中可以看出，顶部钢桁架有弯曲变形，支撑钢板发生屈曲变形。从图3可以看出，结构最大变形为沿着X方向的23.935mm，且发生在支撑架顶部。支撑钢板所受压应变最大，钢桁架X方向所受压应变最大，这是考虑到在支撑体系上方浇筑混凝土时，由于流态混凝土对垂直模板的冲击，但是从应变数值看均小于钢材破坏强度。

同时，结构整体并未发生大的变形，支撑体系在受到荷载作用时稳定性较好，这与在贝雷梁之间设立斜撑有关，说明斜撑可以有效的加强整个体系的整体性。

3 贝雷梁满堂支撑体系施工技术

3.1基础处理

施工前，采用0.62m片石换填淤泥质土、桩基施工泥浆池，溶洞填充淤泥等影响地质承载力的支架搭设区域。压实处理后的地基，其地基承载力必须>200kpa，满足地基承载力要求。为防止地基积水软化造成支架下沉，在支架工程范围内浇筑C20混凝土20cm厚素混凝土承台，提前预埋螺栓，并加强地基排水，设置纵、横向排水沟渠，确保连续箱梁浇注混凝土时，满足上部立杆对地基承载力的要求。另外根据地质柱状图根据地质柱状图，有选择地进行钻探勘探，检查是否存在浅埋溶洞。对区域内埋深<1.5m，直径>0.5m的溶洞进行开挖揭露，并用碎石填充压实。

3.2支架搭设

先用全站仪放出箱梁中心线，然后根据支架设计步距用钢尺放出底座十字线，并作明显标记。然后根据底座的标记位置放置底座，用螺栓将底座与承台牢固连接。完成后在底座上安装贝雷梁，一个贝雷梁下面需要三个底座，分别位于中间及两端位置，在首层贝雷梁安装完成后，安装第二层贝雷梁，第二层贝雷梁与首层贝雷梁正交布置，两层贝雷梁通过角撑与螺栓牢固连接，后面其它层贝雷梁均与其下层贝雷梁正交布置，并通过角撑与螺栓牢固连接。

安装满堂支架前，应检查支架角钢是否弯曲，接头是否开焊、断裂等现象，无误后方可安装。从一端安装底部贝雷梁，调整贝雷梁垂直度和位置后使用角撑固定并将螺栓拧紧。拼装时，满堂支架贝雷梁必须保证垂直度，特别是第一层所有立杆与横杆安装调整正确后，才能继续向上拼装。

第一層贝雷梁、角撑安装完后再进行第二层贝雷梁和角撑的安装，直至最顶层，最后安放螺栓支撑顶升平台，并依设计标高将螺栓支撑顶升平台调至设计标高位置。

为增加支架稳定性，在相邻贝雷梁之间使用斜撑加强整体性，斜撑与贝雷梁通过螺栓连接。满堂支架搭设要求连接紧密、牢靠，施工中要设置专人检查，保证支架搭设的安全可靠。

3.3支架预压

支架搭设、立模工序完成后，顺桥向在1/4跨、1/2跨、3/4跨及前后两个支点处设置支架沉降观测断面。根据箱梁底宽度，每个观测断面沿横向对称设置2-3个观测点，从而形成沉降观测网。

支架荷载预压采用箱梁重量的1.2倍砂袋压重，以消除地基沉降和支架的非弹性变形。计算砂袋堆码厚度，预压前，应先设置沉降观测点，将分层堆码砂袋分层堆放至设计高度。加载采取分级进行，使加载过程尽量符合浇筑混凝土的状态。砂袋要逐袋称量，加载到支架上的砂袋顶表面铺设彩条布，以防降雨引起砂袋吸水后加载重量发生变化和底模板浸湿变形。分级进行加载，使加载过程尽可能符合混凝土浇筑状态。砂袋逐袋称重，顶面铺彩布，防止因降雨吸水后砂袋的负荷重量变化以及底部模板浸湿变形。根据卸荷前后的观测数据，计算出地基沉降、弹性变形及非弹性变形，并根据计算结果设置预拱度。加载试验结束后，对满堂支架进行检查，确定安全，可行性后，方可进行下道工序施工。

4 结语

本文以摆布塘中桥工程为依托，从支架设计、地基处理、支架搭设、预压及贝雷梁满堂支撑体系有限元分析等几个方面系统分析了贝雷梁满堂支撑体系在现浇连续箱梁施工中的应用：

（1）有限元分析结果表明，贝雷梁满堂支撑体系结构抗压强度和钢材应变都在规范要求范围内，通过斜撑的加强作用使结构整体稳定性更好，解决桥梁地基处理难、支撑高度高的问题，具有显著的经济效益。

（2）在实际应用过程中，结构体系稳定、安全，结构受力均满足有关规范要求，施工方法简单高效，值得在同类现浇箱梁施工中推广应用。

参考文献

[1]冯晓楠，刘朵，张建东.碗扣式承重支架实用设计计算方法研究[J].施工技术，2019，48（2）：95-99.

[2]林小辉.现浇箱梁满堂支架地基处理与承载力验算[J].福建交通科技，2018（4）：132-134.

[3]朱小京，起朝鲜，邹怀秀，等.现浇箱梁满堂支架湿软地基处理与承载力验算[J].施工技术，2016，45（S1）：311-313.

[4]高云东，程峰，李胜.全互通立交桥现浇混凝土箱梁支架工程施工及安全监控[J].建筑技术，2014（9）：23-25.

[5]江志炜，吴立标，陈建锋，等.高空大悬挑混凝土结构支撑体系施工技术[J].施工技术，2019，48（2）：84-87.

[6]王生辉.现浇箱梁满堂支架搭设方案及结构安全性分析[J].建筑设计，2015（4）：85-88.

[7]朱饶强.拱桥满堂支架施工有限元模拟优化[J].工程建设与设计，2018（13）：262-264.

[8]组装式桁架模板支撑应用技术规程：JGJ/T 389-2016[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

收稿日期：2019-10-12

作者简介：郝海军（1983—），男，山西代县人，本科，高级工程师，主要从事桥梁工程施工技术管理工作。

Research on the Construction Technology of Bailey Beam full Supporting System

HAO Haijun

（China Railway 16th Bureau Group Fourth Engineering Co.Ltd.，Beijing  101400）

Abstract：Bailey beam full hall support system can form a construction platform with different spans， multiple rows and layers， which avoids a large amount of investment in conventional steel tube floor type scaffold materials， overcomes the problem of limited height of full hall support and the problem of time-consuming and laborious formwork in the concrete cast-in-place project， can adapt to the harsh construction environment in the field， and has a strong economy. In this paper， based on the middle bridge project of baobutang， the construction technology of the support system in cast-in-place continuous box girder is systematically analyzed from several aspects， such as the design， foundation treatment， installation and finite element analysis， so as to obtain the corresponding results and provide reference for similar projects.

Keywords：Full support system;Bailey beam;finite element analysis