貝雷梁鋼管支架在現澆箱梁施工中的應用技術

王 成 上海鐵路局上海華東鐵路建設監理有限公司

貝雷梁鋼管支架在現澆箱梁施工中的應用技術

王 成 上海鐵路局上海華東鐵路建設監理有限公司

結合某鐵路特大橋上跨G105國道40 m箱梁施工過程，介紹了鋼管貝雷梁支架在現澆箱梁施工中的應用技術。

鋼管立柱；貝雷梁；現澆箱梁；技術應用

近年來,隨著鐵路建設的快速發展，橋梁成為鐵路建設不可缺少的重要結構物，鐵路橋梁多以簡支箱梁結構形式出現，本文以某鐵路建設為背景，簡述了某特大橋跨G105國道40m箱梁鋼管貝雷梁支架施工方法，主要包括：貝雷梁支架設計、鋼管立柱設計、貝雷支架拆除、混凝土澆筑等內容。

1 工程概況

某鐵路特大橋采用1孔40 m簡支箱梁結構上跨國道。梁體為單箱單室、等高度、等截面箱梁。箱梁全長40.6 m，頂板寬4.9 m，底寬4 m，梁高3.3 m；頂板厚28 cm，梁端梗肋處頂板厚由28 cm漸變至60 cm，底板厚30 cm，梁端梗肋處底板厚由30 cm漸變至75 cm，腹板厚30 cm，支座處腹板厚由30 cm漸變100 cm。梁體在跨中設橫隔板，全聯共設1道橫隔板，橫隔板中部設有孔洞，以利檢查人員通過。

2 支架設計和施工

針對該箱梁的特點和周圍環境決定采取現澆施工方法。本結構跨越G105國道，車流量較大，施工時需預留機動車通行車道及應急車道。現澆梁底部支架設置5個支墩：1號及5號支墩分別設置于兩個墩的承臺頂部，2號及4號支墩設置在既有公路邊緣，3號支墩設置在現澆梁跨中，2號、3號、4號支墩鋼管底座均采用C30混凝土結構，支墩上下部設置10 cm×10 cm網格狀網片(Φ12 mm螺紋鋼筋)。支墩位置支架結構自上而下依次為：1.8 cm厚優質竹膠板、9 cm×9 cm方木、平鋪[100 mm槽鋼、高1.5 m貝雷梁托架、2I40組合工字鋼帽梁、內徑Φ500 mm、厚10 mm鋼管立柱、混凝土底座。貝雷梁端部與墩頂帽空位搭設腳手架(縱向立桿間距30 cm，橫向立桿間距60 cm，水平剪力體系設置：底部水平剪力體系距離底托底部小于30 cm，頂部水平剪力體系距離頂托頂部應小于50 cm，中部設置2道橫桿。

2.1 貝雷梁支架的設計

現澆支架的整體布置形式及橫斷面布置見圖1。

圖1 現澆支架的整體布置及橫斷面布置圖

2.1.1 貝雷支架的布置與安裝

沿箱梁橫斷面方向設置10道貝雷片，按設計要求組裝成單層雙排、單層三排結構，均勻布置，上下部均采用[10槽鋼穿眼螺栓固定，槽鋼橫橋向布置，每6 m設置一根，不得焊接，整幅貝雷梁安裝完成后，在端部利用吊機吊裝平鋪槽鋼，槽鋼鋪設自一端向另一端進行。每組貝雷梁底部設置防滑Φ22螺紋鋼筋楔子，鋼筋順橋向緊貼貝雷梁邊緣與工字鋼焊接。槽鋼鋪設完成后，頂部采用Φ12 mm鋼筋順橋向焊接，將槽鋼連接成一個整體，并在槽鋼端部焊接Φ16 mm鋼筋欄桿，槽鋼鋪設及加固完成后，在端部利用吊機吊裝9 cm×9 cm方木，方木順橋向布置，底板間距40 cm，腹板底部間距30 cm。

2.1.2 貝雷支架的設計檢算

（1）荷載取值

①箱梁重量：（245.1-45.4）×2.6=519.22 t；

②梁體內外模板、方木及內外側支架重量：根據計算總重量為模板12.42 t、方木12.16 t、鋼管11.01 t、模板拉筋4.23 t，其它材料5 t，共計44.82 t；

③槽鋼重量：17.57 t；

④貝雷梁共計120片 (單層不加強貝雷梁共4組)，計120×0.3=36 t；

⑤鋼立柱頂部2I40組合工字鋼重量：8×2×0.0676=1.08t (單組)；

⑥鋼立柱自重：0.126 t/m，2號支墩鋼立柱重1.84 t(3根鋼管)；跨中支墩(3號支墩，3根鋼管)高4.66 m，重1.76 t；

⑦梁頂其他活載取2 t/m（含人員、材料及機具荷載、風荷載、混凝土沖擊荷載、混凝土對模板側向壓力、振搗混凝土產生的荷載等）。

計算跨度L=36 m，由極限狀態法計算得貝雷梁頂部單位重量

（2）貝雷梁受力檢算

①荷載取值：均布荷載為q=24 t/m。

②貝雷梁強度驗算：

貝雷架為四跨連續梁，中間兩跨跨距為12 m，邊跨為5.9 m，考慮安全性，以中跨荷載計算為例，且視其為兩跨連續梁。則可知中間支撐處彎矩和剪力最大，其值如下：

每跨采用單層不加強貝雷梁共10片，查《鐵路混凝土梁支架法現澆施工技術規程》(以下簡稱《規程》)附錄D表(貝雷梁的承載力設計值及幾何特性)：

單片最大允許彎矩 [Mmax]=78.82 t.m；單片最大允許剪力[Vmax]=24.52 t

單片最大慣性矩I=250497.2cm4

為保證貝雷梁支點位置剪力安全性，采取在跨中3個支點前后各2 m范圍內設置加強豎桿或V型斜桿增強貝雷梁的抗剪強度。

撓度計算：

2.2 鋼管立柱的設計

2.2.1 鋼管立柱的布置

鋼管立柱施工首先要保證鋼管支柱的穩定性和抗傾覆能力，具體措施是：采用內徑50 mm、壁厚10 mm的鋼管立柱，頂部設置高30 cm的落架砂箱，砂箱與鋼管立柱頂鋼板點焊連接，底部在承臺上預埋60 cm×60 cm厚10 mm鋼板，鋼板底部焊接Φ20 mm鋼筋彎頭。邊支墩鋼管立柱與墩身采用[10槽鋼進行縱向、橫向及交叉焊連，使之連成一個整體。中支墩底座設計為寬2 m，高1 m的C30混凝土結構，鑿除公路表層瀝青，挖至路基堅硬底層，經地基承載力檢測合格后，澆筑混凝土。

2.2.2 鋼管立柱的設計檢算

貝雷梁為四跨連續超靜定結構，各支墩支反力根據結構力學力矩分配法計算得：

N1=N5=560.5 kN（3根鋼管立柱）N2=N4=2 317 kN（3根鋼管立柱）N3=2 837 kN（6根鋼管立柱）由此可知：N1=N5＜N2=N4＜N3Q235鋼材抗壓強度為[σ]=215 MPa，以單根立柱受力最不利2號支墩計算。

單根樁所受支反力為N單==772.3 kN

鋼管截面積：A=（2602-2502）×3.14=16 014 mm2。

鋼管最大自由長度l=3 m，回轉半徑i=0.25 m

查《規程》附錄F表F.0.1得：軸心受壓構件穩定系數Φb =0.989

鋼管容許壓力[P]=[σ]×A=3282.87 kN>N單=772.3 kN，鋼管承載力滿足要求。

2.3 貝雷支架的拆除

2.3.1 支架整體落架

首先利用砂箱進行支架整體落架，各個支墩落架同步進行，每個支墩安排1人釋放砂箱內砂粒，箱梁底部支架隨砂箱內沙粒減少而逐步下降，支架整體下降控制在5 cm～10 cm為宜。

2.3.2 支架拆除

支架整體落架后，先解除槽鋼順橋向設置的鋼筋焊接約束，再人工拆除半幅梁底模板、方木及槽鋼，拆除后的材料立即清理出路面。

2.3.3 貝雷梁拆除

貝雷梁逐排依次進行拆除，拆除一排解除一排的橫向槽鋼約束。處于梁底不能直接采用吊機吊裝的貝雷梁，采用人工移梁（工字鋼頂部涂刷潤滑油，施工人員在梁體兩端用撬棍同步移梁，角鋼制作的三腳架支撐梁體保持移梁時的穩定性）的方式將梁體移至工字鋼端部后進行吊裝。

2.3.4 邊支墩拆除（1號和2號或4號和5號）

工字鋼利用鏟車拆除，人工拆除鋼立柱，破碎錘拆除混凝土支墩，自卸車外棄。

2.3.5 跨中支墩

跨中支墩放在最后拆除，利用破碎錘破碎混凝土支墩，自卸車外運。

2.4 支架預壓

支架安裝完畢后，進行靜載試驗，以測定支架結構的彈性和非彈性變形值，驗證支架各部分結構安全性的同時并為逐段立模標高提供可靠數值。預壓過程中，預壓荷載分布與支架施工荷載分布基本一致，以保證預壓過程中支架各桿件的受力與實際相符。采用砂袋預壓，砂袋容積1m3，逐層加載，避免偏荷載過大。支架沉降監測采用水準儀，支架平面位移采用全站儀進行觀測。設置觀測點共計18個，基準點設置2處（兩橋墩頂部各一個）。支架加載前，監測記錄各監測點初始值；每級加載完成持荷60 min后再進行觀測，以后間隔6 h監測記錄各監測點的位移量，當相鄰兩次監測位移平均值之差不大于2 mm時，方可進行后續加載；全部預壓荷載加載完成后，間隔6 h監測記錄各監測點的位移量，當連續12 h監測位移平均值之差不大于2 mm時，方可卸載；卸載完成6 h后，監測記錄各監測點位移量。混凝土灌注順序：總的原則是采用兩套澆筑設備由兩端向中間對稱、分層灌注，按“斜向分段、水平分層”的方法澆筑。斜向分段長度宜為4 m～5 m，混凝土灌注分層厚度30 cm～40 cm，分層厚度可根據混凝土供應能力、澆筑速度、搗固能力和梁體結構特點等條件確定。

每一層按先橫梁、底板、腹板的順序循環灌注，橫橋向從外側開始澆筑，將底板以下灌注完成后，再按橫梁、腹板的順序循環。不斷敲擊聽聲音，以保證混凝土密實，且內模開設活動孔洞（竹膠板塊），以便觀察及振搗，為確保混凝土施工質量，混凝土澆筑選擇在無雨的日期進行，澆筑時間安排在白天溫度適宜的情況下進行。

3 混凝土的澆注

混凝土拌和采用拌和站集中拌和，混凝土罐車運輸，汽車泵泵送入模。整個箱梁的底板、腹板和頂板混凝土采用一次澆筑完成的方式。為確保底板混凝土入模，在芯模頂板預留兩個50 cm×50 cm混凝土入料口。振搗采用插入式振搗器。

4 結束語

該鐵路特大橋跨G105國道40 m箱梁采用鋼管立柱貝雷梁支架施工，不僅節約了投資，將主要受力構件加工成大塊，用機械吊裝，提高了機械化作業程度和工效，節省了時間；整體落架法拆除支架，不僅減少了高空作業量，保障了施工安全，而且提高了工效，可供同類型橋梁施工參考。

責任編輯：宋飛 胡雄偉

來稿時間：2015-01-20