雙層貝雷支架在大跨徑現澆箱梁技術的應用

陳天生

（中交三航局廈門分公司　福建　廈門　361006）

雙層貝雷支架在大跨徑現澆箱梁技術的應用

陳天生

（中交三航局廈門分公司福建廈門361006）

結合南平市夏道大橋及接線二期工程在上跨已施工完成的朱熹橋大跨徑現澆箱梁支架采用雙層貝雷桁架應用實例，通過介紹雙層貝雷支架結構受力、結構驗算和施工措施，使雙層貝雷支架在布置及安裝更為合理，提高施工的安全性及經濟性，為類似工程提供參考。

大跨徑；現澆箱梁；結構驗算；施工

1　工程概況

南平市夏道大橋及接線二期工程主線左線橋橋梁全長638m，橋跨布置為（35+37+35）m+（4×27）m+（4×27）m+（3×30）m+（3×35）m+（4×32）m。上部結構采用等截面預應力混凝土連續箱梁，Z00#～Z03#梁高2.2m，梁頂寬10m，底板寬4.6m，采用單箱單室截面；基礎為φ1.2m和φ1.5m鉆孔灌注樁基礎。

主線左線第一聯第二孔Z01#～Z02#墩上跨已經施工完成的朱熹路橋，跨徑為37m，箱梁混凝土設計方量為236.8m3，箱梁總重為616t，朱熹路橋上部為預制空心板梁，橋面連續結構，橋梁設計等級為城-A級，由于左線橋梁該孔較重，根據設計要求，朱熹路橋不能作為左線橋現澆箱梁支架搭設平臺，不能設置任何支墩，針對現場實際環境特點，項目部采用雙層大跨徑貝雷片現澆箱梁支架方案縱跨朱熹路橋，在兩墩承臺上設置鋼管支撐。本工程的實踐特點決定了采用大跨徑雙層貝雷支架可以為現澆箱梁施工安全提供一種安全、經濟、快速的施工方法。

2　支架設計

2.1基礎設計

考慮到該跨跨徑較大，中間無法設立支架中支墩支撐，故Z01#～Z02#墩只設置兩個邊墩支撐，每個支墩上設置兩排φ630× 8mm鋼管做立柱，鋼管間距1m，Z02#支墩鋼管立于承臺上，Z01#支墩由于承臺寬度不足，只能立一排鋼管，考慮到該跨跨徑較大，在朱熹路旁設置一中支墩，該中支墩上設置兩排φ630× 8mm鋼管，鋼管間距1m，鋼管立于一2.3m寬，0.4m厚C30鋼筋混凝土擴大基礎上，基礎底部采用塊石換填工藝，現場根據地質情況，換填深度不少于3m，做好地基承載力試驗，支墩之間計算跨徑達32.3m（結合異形貝雷片）。左線10m橋寬，承臺設立三根鋼管，鋼管樁間距為2.2m，翼板下再設置一根φ630×8mm鋼管，共設置5根鋼管，5根鋼管間距為1.712m、2.2m、2.2m、1.712m，鋼管采用[20b槽鋼橫向斜向連接，每組采用兩道橫向，兩道斜向交叉連接，每組高度方向間距不超過3m（如圖1）。

2.2貝雷桁架設計

圖1　跨朱熹路37m跨跨徑布置圖

工字鋼橫梁上按受力要求布置支架貝雷縱梁，設一跨簡支貝雷縱梁，考慮到該跨跨徑較大，采用雙層貝雷片組的形式來布置貝雷片桁架縱梁，由12組26排雙層貝雷縱梁組成，其中翼板處設置的是間距0.9m兩組雙拼雙層加強型貝雷片組，腹板處是間距0.45m三組雙拼雙層加強型貝雷片組，底板設置的是間距0.9m兩組三拼雙層加強型貝雷片組，貝雷片之間采用插削連接（如圖2）。

圖2　貝雷縱梁布置圖

3　貝雷桁架縱梁受力分析及結構驗算

根據《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》，恒載安全系數1.2，活載安全系數1.4，為確保貝雷桁架的受力穩定性，結構驗算主要分為底板、腹板和翼板處支架受理計算及結構整體受力驗算。

3.1荷載計算圖示

混凝土澆筑施工時，貝雷梁為整體受力較復雜。為了簡便計算，可將每片貝雷梁對應的混凝土荷載、上部結構荷載等直接作用在貝雷梁上，其中混凝土荷載按照箱梁橫截面劃分為底板位置、腹板位置和翼板位置，分別對應圖3中的①、②和③。

圖3　箱梁荷載計算圖示

通過計算，箱梁在底板位置、單側腹板位置和單側翼板位置面積分別為1.29m2、1.45m2和0.69m2。

3.2荷載

箱梁頂寬10.0m，底寬為4.6m，計算長度為32.3m。（1）新澆混凝土自重容重：26kN/m3；（2）竹膠板、方木均布荷載：0.44kN/m2

（3）分配梁均布荷載：總長10.0m，間距0.8m的根數32.3/ 0.8+1=42根；單位重25.8kg/m，則總重=10×25.8×42=10836kg。單位荷載g=10836/98/10.0/32.3=0.34kN/m2。

（4）單片貝雷自重取1kN/m。

（5）施工荷載及施工人群：2.5kN/m2。

（6）傾倒混凝土及振搗混凝土產生的荷載：4kN/m2。（7）風荷載：0.3kN/m2。

3.3荷載組合

表1　

3.4荷載模型簡化計算

貝雷支架縱梁簡化為簡支梁，計算跨徑為32.3m，受力形式為均布荷載。則簡支梁最大的彎矩計算公式為：

最大的剪力計算公式：

最大的撓度計算公式：

式中：q為簡支梁上每延米的均布荷載；l為簡支梁的計算長度；E為簡支梁的彈性模量；I為簡支梁的慣性矩。根據上述計算公式，則底板處、腹板處、翼板處及整個箱梁的貝雷支架計算如下：

（1）底板處計算

①彎矩計算

②剪力計算

③撓度計算

底板處布置兩組三拼雙層加強型貝雷架滿足受力要求。

（2）腹板處計算

①彎矩計算

②剪力計算

③撓度計算

腹板處布置三組雙拼雙層加強型貝雷架滿足受力要求。

（3）翼板處計算

①彎矩計算

②剪力計算

③撓度計算

翼板處布置兩組雙拼雙層加強型貝雷架滿足受力要求。

（4）箱梁貝雷支架整體計算

①彎矩計算

②剪力計算

③撓度計算

箱梁支架體系的貝雷架滿足受力要求。

4　大跨徑貝雷架施工要點

4.1貝雷梁安裝

在鋼管立柱和鋼橫梁安裝完畢并經過檢查驗收合格后，進行貝雷梁的安裝，該跨支架體系的貝雷片組跨度達32.3m，貝雷架自重大，吊裝難度較大，現場采取地面分組拼裝、分層吊裝的方式。在吊裝前，首先在場地上按翼板、腹板、底板處的貝雷梁結構布置拼裝成單層多排加強型貝雷桁架，然后安裝上層多排加強型貝雷梁桁架，并將上下雙層貝雷梁聯結。安裝順序為先吊裝中間，后對稱吊裝兩邊的貝雷片，吊裝完成后，用10#槽鋼縱向分5道將各組貝雷梁橫向連接為整體，增加支架橫向整體穩定性，最后安裝鋼管立柱支撐處的貝雷梁加強豎桿，加強豎桿采用［10槽鋼，以加強貝雷梁抗剪力。

4.2堆載預壓

貝雷支架搭設、模板安裝好后，對支架進行預壓，壓重的荷載分布模擬箱梁的自重分布，壓重順序模擬混凝土的澆注順序。支架預壓按照箱梁重量120%、模板重量及施工荷載組合確定壓載重量，采用砂袋均勻堆壓，分別在擴大基礎布點進行地基基礎沉降量觀測，在貝雷梁支架下布觀測點進行支架變形觀測，觀測采用水準儀進行。現場采取4次加載即分別為50%、75%、100%、120%超載預壓，每次加載時間間隔為12h，加載完成支架穩定后采集觀測點的數據，計算各點變形值，并計算支架基礎及支架塑性和彈性變形情況。根據預壓沉降數據，調整底模預拱度標高，對預拱度的調整采用在模板下貝雷梁頂三角木楔進行。

4.3支架監測

為確保施工過程中支架的安全，在上部支架體系共選擇5組貝雷片進行施工過程監測，監測點設置在貝雷架跨中、1/4、3/4位置，共15個點，在澆筑混凝土前、過程中、澆筑完成后對支架體系進行監測，采集監測數據，在混凝土澆筑過程中，如發生數據與設計值變化較大時，及時終止混凝土澆筑，確保施工安全。

4.4支架拆除

支架的拆除為支架搭設的逆工序。先拆掉貝雷片的橫向連接，用兩臺5t手拉葫蘆兩端同步將貝雷梁拖動至箱梁翼板下方，再同時用兩臺汽車吊懸掛兩端分組、分層吊下。因考慮其中腹板下兩組貝雷梁寬度較窄，拉動過程中容易傾覆，所以對其三組貝雷梁采用10#槽鋼三腳架加固。

5　監測結果分析

在現澆箱梁結構的整個施工過程中，我們通過監測點的監測數據分析，發現貝雷架的最大撓度與設計值基本吻合，可見該大跨徑貝雷桁架支架體系的安全性在可控范圍之內。

6　結語

大跨徑雙層貝雷支架在南平夏道大橋及接線二期工程的實踐應用，成功解決了跨線現澆箱梁的施工，同時在該雙層貝雷支架施工中，所采取的各類措施有效保證了支架的整體穩定性，為安全、優質、高效的完成該聯施工奠定了一個好的基礎。在澆筑后通過對箱梁頂面高程、橫縱坡度進行復測，均能夠滿足設計圖紙和技術規范要求，模板拆除后翼緣板線形流暢，整體形象美觀。

隨著全國交通基礎工程建設的逐年增多，相互交叉、上跨施工愈來越多，而在本工程現澆箱梁施工中所采用單跨雙層加強貝雷梁支架結構，將為同類大跨徑上跨結構物及河流等現澆箱梁施工提供一定的參考及借鑒。

[1]黃紹金，劉陌生，編著.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊.人民交通出版社，2004.

[2]周水興，等編著.路橋施工計算手冊.人民交通出版社，2000.

U445.4

A

1673-0038（2015）07-0158-03

2015-1-23

陳天生（1982-），男，中級工程師，本科。