贝雷梁桁架在渡槽施工中的应用

蓝天缘

（崇左市左江治旱工程管理中心，广西 崇左 532200）

1 工程概况

驮英水库灌区工程宁明干渠（桩号N0+000.00～N45+613）全长45.613 km，渠首引水流量3.87 m3/s，渠首设计水位为176.30 m，渠末设计水位148.42 m。渠道及渠系建筑物为5 级，设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20 年一遇，计划工期1186天（日历天）。渡槽38 座，总长度为9.65 km。其中渡槽槽身单跨跨度为12 m，共22座，共计336跨，总长4.032 km，净空内半径1.25 m，上部直线段高度0.6 m，槽身壁厚14 cm，渡槽槽身为简支梁式U型薄壳钢筋混凝土结构，槽身混凝土强度等级为C30，混凝土强度为C30W6F100。

工程地点位于崇左市宁明县那堪、海渊、北江、东安4个乡镇，线路沿山腹线（半山坡）施工，特别是渡槽位置跨越冲沟、公路及河渠，地形起伏较大，墩槽最高34.5 m，平均墩高约15 m，渡槽沿线地形坡度平均20°左右，施工地形条件差，机械及材料运输较困难。

2 施工方案选择

由于施工现场交通、地形及场地条件限制，基本排除了预制槽身吊装方案，那么只剩下常规满堂架做支撑，进行现场浇筑的方案。满堂架搭设对基础要求严格，需要平整场地、浇筑垫层混凝土等措施保证基础面满足槽身及支撑体重量，但就目前在斜坡面进行基础平整及架体搭设无形中增加了施工难度和架体搭设时间，影响工程进度。如何加快脚手架搭设速度或采用新工艺、新技术替代脚手架支撑体系成为本项目渡槽施工的一大难题。

经过项目技术攻关，研究查阅具有相同结构特点的现浇桥梁施工方案，以及结合公路工程中普遍使用的贝雷梁桁架钢桥，技术人员最后提出，能否用贝雷梁桁架代替满堂脚手架做支撑体系。

提出问题后，技术人员积极与贝雷梁桁架生产厂家进行联系，并查阅贝雷梁桁架图集及受力验算，最终根据渡槽跨度、尺寸，决定采用标准贝雷梁桁架与非标准贝雷梁桁架悬挂端组合成适用于本工程渡槽施工的贝雷梁桁架。

3 贝雷梁桁架结构

贝雷梁桁架使用的材质为高强度16锰钢，标准节为1.5 m（高）×3 m（长）（见图1），使用过程中根据长度要求，采用3 m 标准节和非标准节进行拼装连接，一般由双排或三排拼装连接成一组使用，单排不单独使用，标准双排连接宽度为90 cm。项目渡槽槽墩宽度3.9 m，为使贝雷梁拼装方便，易于拆卸吊装，故拟在本工程中采用3 组双排单层加强型贝雷梁桁架做支撑（见图2）。

3.1 贝雷梁桁架支撑体系结构设置

图1 贝雷梁桁架

图2 三组双排单层加强型贝雷梁桁架结构图

贝雷梁桁架根据墩柱间尺寸采用标准节桁架单元和非标准桁架通过销子连接拼装，贝雷梁顶部直接支撑槽身模板底模和侧模，两端悬挂端于墩帽上，悬挂端头铺设0.2 m×3.4 m×0.01 m钢板，使贝雷梁上受到的荷载均匀的通过钢板传递至墩柱上，防止受力不均造成局部墩柱混凝土损坏。悬挂端头与钢板间配置Φ0.12 m×0.16 m钢桶沙箱，沙箱的作用是混凝土浇筑完成后，通过沙箱预留孔将沙箱内沙子漏掉，降低沙箱高度从而降低贝雷梁高度，为贝雷梁与模板间创造空隙，便于贝雷梁吊装移动。贝雷梁桁架支撑槽身钢模板断面图见图3。

图3 贝雷梁桁架支撑槽身钢模板断面图

3.2 贝雷梁桁架结构受力验算

选取12 m 跨度渡槽槽身，槽身砼截面面积为1.367 m2，单跨长度为12 m，计算出渡槽所需混凝土方量为：1.367×12=16.404 m3；1 m3混凝土重约2500 kg，故渡槽所需混凝土重为：16.404×2500=41 010.00 kg；槽身模板重量为19 050 kg。

施工人员、小型振捣设备及人行通道等设施，考虑1.2 系数，总荷载Q 为：Q=（41 010+19 050）×9.8×1.2=706 305.6 N；均布荷载Q 为：q=Q/12=706 305.6/12=58 858.8 N/m。

渡槽简支梁剪力和弯矩图见图4。

图4 渡槽简支梁剪力和弯矩图

3.2.1 弯矩计算

由简支梁剪力和弯矩图得均布荷载梁跨中正弯矩的公式为：

Mmax=qL2/8=58 858.8×122/8=1 059 458.4 N.m=1 059.458 kN·m

共3 组贝雷架，故每组贝雷架为1 059.458/3=353.15 kN·m

3.2.2 剪力计算

由简支梁剪力和弯矩图得剪力的计算公式为：

Fs=qL/2=58 858.8×12/2=353 152.80N=353.15kN

共3 组贝雷梁桁架，每组贝雷架为353.15/3=117.72 kN，桁架结构容许内力表见表1。

结构型式弯矩/（kN·m）剪力/kN标准结构型加强结构型单排单层788 245双排单层1576 490三排单层2246 698双排双层3265 490三排双层4653 698单排单层1687 245双排单层3 375 490三排单层4809 698双排双层6750 490三排双层9618 698

由表1 可知，选用加强结构型三组双排单层桁架完全可以满足结构安全要求。

3.2.3 挠度计算

均布荷载下贝雷梁挠度按下式计算：

式中：y 为挠度；q 为贝雷梁上所受的均布荷载，kN/m；L 为跨度，m；EI 为抗弯刚度，根据贝雷梁材料的几何特性表（见表2）可知双排单层加强型的抗弯刚度EI=2 425 224.48 kN·m2。

结构构造单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层不加强加强不加强加强不加强加强不加强加强不加强加强抗弯截面模量/cm3 3 578.5 7 699.1 7 157.1 15 398.3 10 735.6 23 097.4 14 817.9 30 641.7 22 226.8 45 962.6截面惯性矩/cm3 250 497.2 577 434.4 500 994.4 1 154 868.8 751 491.6 1 732 303.2 2 148 588.8 4 596 255.2 3 222 883.2 6 894 390抗弯刚度/（kN·m2）526 044.12 1 212 612.24 1 052 088.24 2 425 224.48 1 578 132.36 3 637 836.72 4 512 036.48 9 652 135.92 6 768 054.72 14 478 219

3.3 贝雷梁桁架在本工程应用效果

本工程渡槽因地形条件限制，只能采用现浇槽身的方案，施工前期根据现场实际情况进行了满堂脚手架支撑成本分析，按照平均槽身高度12 m，宽度3.8 m计算，每跨满堂脚手架需要人工搭设2 d，拆除1 d，共3 d；采用贝雷梁桁架吊装3组悬挂于墩柱上，预计吊装1 d，拆除1 d，共计2 d；计划用贝雷梁桁架做渡槽槽身体系每跨比满堂脚手架节省1 d。

实际施工过程中，贝雷梁桁架实现了安全、快速安装及拆除，安装仅需0.5 d，拆除也只需0.5 d，施工效率远远大于满堂脚手架施工方案。

根据实际施工效果统计，项目采用贝雷梁桁架做支撑进行槽身混凝土浇筑，1 跨12 m 槽身从吊装贝雷—梁支设模板—绑扎钢筋—浇筑混凝土最快4 d可完成，平均5 d完成1跨槽身，采用满堂脚手架做支撑进行槽身混凝土浇筑，同样12 m跨槽身从支设满堂架—支设模板—绑扎钢筋—浇筑混凝土最快6 d可完成，平均7 d完成1跨槽身，从施工效率和设备人员配置上远远优于满堂脚手架。

4 结语

贝雷梁桁架具有结构简单、运输方便、架设快捷载重量大、互换性好、适应性强，组合结构系统性好等特点，是桥梁、渡槽等具有高空、大跨度特点的项目施工首选支撑方案。本项目渡槽采用贝雷梁桁架法进行施工，施工过程顺利、吊装简单、结构安全、效率高，体现出了贝雷梁桁架的优点，可为类似项目提供参考。