貝雷支架在跨航道拱橋施工中的應用

王 夢 龍

(中鐵十五局集團有限公司，上海　200070)

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貝雷支架在跨航道拱橋施工中的應用

王 夢 龍

(中鐵十五局集團有限公司，上海200070)

結合工程實例，介紹了跨航道拱橋施工中貝雷支架的設計方案，通過荷載計算、工況分析及受力分析，對貝雷支架進行了設計檢算，確保了貝雷支架在跨航道拱橋施工中的安全有效性。

貝雷支架，拱橋，荷載，受力分析

1　概述

系桿拱橋作為拱橋家族中的一員，是一種集拱與梁優點于一身的橋型，它將拱與梁兩種基本結構形式組合在一起，共同承受荷載，充分發揮梁受彎、拱受壓的結構性能和組合作用。上海某公路立交橋在9號～10號孔上跨龍泉港，上部結構為下承式鋼管混凝土簡支系桿拱橋。拱肋的理論計算跨徑為80 m，計算矢高16 m，矢跨比1/5。橋面結構采用縱橫梁體系、整體橋面板。兩側系梁采用矩形預應力實體梁，高1.8 m，寬1.6 m，全長83.2 m。2道端橫梁為單箱雙室截面，13道中橫梁為T形截面，上翼緣板為厚28 cm整體橋面板。本橋系桿拱的施工方法為“先梁后拱”，即先在支架上現澆主梁(含縱、橫梁和橋面板)，而后架設鋼管拱肋，泵送管內混凝土成拱，再施工吊桿，拆除支架成橋。

2　支架設計

利用水中臨時支墩、陸上臨時支墩作為支撐點，搭設加強型321型貝雷桁架形成主梁施工支架。支架的結構形式自9號橋墩至10號橋墩方向依次為滿堂腳手管支架+1-17.91 m的321型貝雷梁+1-24 m的321型貝雷梁+1-17.91 m的321型貝雷梁+滿堂腳手管支架。支架設計布置圖見圖1。

2.1水中臨時支墩

每個水中臨時支墩布置單排10根壁厚14 mm φ609鋼管樁。其中，系梁下的鋼管樁間距為2 m，其余鋼管樁間距均為2.4 m。單根樁長35 m，入土深度不小于25 m。φ609鋼管之間采取[300槽鋼的剪刀撐連接穩固。鋼管樁頂采用雙拼H400加勁型鋼作為貝雷梁的橫向底梁。

2.2陸上臨時支墩

陸上臨時支墩基礎采用C30鋼筋混凝土擴大型基礎結構，頂寬1.0 m，底寬3.0 m，長23.4 mm，內置2層鋼筋網片。支墩采用單排10根φ609鋼管，布置情況同水中支墩。

2.3貝雷支架結構

貝雷支架采用單層加強型321型貝雷桁架。貝雷支架在橫截面上均布置58片貝雷桁架。其中，在兩側的系梁下2 m范圍內分別布置10片間距22.5 cm的貝雷片作為承重結構；橋面板下方布置36片間距45 cm貝雷片作為承重結構；兩側人行道下各布置1片貝雷片，其與相鄰貝雷片間距為90 cm。

3　設計檢算

3.1荷載計算

根據施工圖紙及翻樣計算，拱橋主體結構總重量5 012.25 t。貝雷桁架構件重量表見表1。

表1　貝雷桁架構件重量表

單排單層加強型321貝雷桁架的容許剪力[Q]=245.2 kN，容許彎矩[M]=1 687.5 kN·m，慣性矩I=5.774 344×10-3m4，彈性模量根據經驗選值E=1.7×108kN/m2。各荷載值計算表見表2。

表2　各荷載值計算表

3.2工況分析

主梁混凝土分兩個節段進行澆筑施工，第一節段為兩端拱腳段，第二階段為跨中段，兩節段之間設置寬度為1.50 m的合龍段。主梁鋼筋混凝土結構對下部結構的荷載視為均布荷載受力，其中兩側系梁部分的均布荷載不等同于橋梁中線部分的均布荷載。

三跨貝雷梁為連續布置。計算模型為三不等跨梁。其中，兩邊跨的跨徑均為l1=17.91 m，中跨的跨徑l2=24 m，n=l2/l1=1.34。

貝雷支架的受力分析分為兩種工況進行，第一種工況為主梁混凝土第一節段混凝土澆筑完成之后且第二階段未澆筑時，第二種工況為主梁混凝土全部澆筑完成(即主梁合龍段混凝土澆筑完成)且縱向預應力鋼束未進行張拉時。

拱腳位于橋墩處，且此處由橋梁支座和滿堂腳手管支架作為支撐，因此在支架受力計算時暫不考慮拱腳、端橫梁及滿堂腳手管支架段的結構荷載影響。

拱肋安裝在系梁的第一次張拉之后進行施工，因此在支架受力計算時暫不考慮拱肋安裝的施工荷載和拱肋及管內混凝土的荷載。

橋面系及附屬結構施工均在拱橋結構全部完成后進行，因此在支架受力計算時暫不考慮橋面系及附屬結構的荷載影響。

貝雷支架主要承受的荷載包括：系梁自重、中橫梁自重、整體橋面板自重、現澆模板自重、模板支撐體系自重、貝雷梁自重以及施工荷載等荷載。

3.3工況一支架受力分析

支架兩側受力情況相同，中跨所受荷載忽略不計，僅對一側邊跨的受力情況進行分析。分析對象為三不等跨梁的兩邊跨受相同的均布荷載影響。

1)荷載計算。

a.系梁處10片貝雷梁所受線荷載值為：q=1.3×[(q1+q3+q4+q7+q8)×1.6+q5×10]=127.013 9 kN/m。

工況一系梁處貝雷梁受力圖見圖2。

b.橋梁中線部位36片貝雷梁所受線荷載值為：q=1.3×[(q2+q3+q4+q7+q8)×17.2+q6×36]=533.193 7 kN/m。

工況一橋梁中部貝雷梁受力圖見圖3。

2)受力分析見表3。

表3　工況一受力分析計算表

3)結論。

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

最大彎矩Mmax=502.168 kN·m<[M]=1 687.5 kN·m，滿足要求。

最大撓度fmax=17.3 mm<[f]=l1/400=44.8 mm,滿足要求。

3.4工況二支架受力分析

分析對象為三不等跨梁受相同的均布荷載影響，兩邊跨跨徑相等，主跨所受均布荷載同工況一的均布荷載。

1)荷載計算。

a.加勁縱梁處10片貝雷梁所受線荷載值為：

q=127.013 9 kN/m。

工況二系梁處貝雷梁受力圖見圖4。

b.橋梁中線部位36片貝雷梁所受線荷載值為：

q=533.193 7 kN/m。

工況二橋梁中部貝雷梁受力圖見圖5。

2)受力分析見表4，表5。

表4　工況二24 m跨受力分析計算表

表5　工況二17.91 m跨受力分析計算表

3)結論。

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

最大彎矩Mmax=717.382 kN·m<[M]=1 687.5 kN·m，滿足要求。

最大撓度fmax=55.9 mm<[f]=l2/400=60 mm,滿足要求。

3.5鋼管樁承載力驗算

每個水中墩承重為185.685×56=10 398.36 kN，每根鋼管承重F=1 039.836 kN；鋼管樁持力長度為25 m，每延米摩擦力為25 kN/m2，則每個鋼管樁容許承載力[F]=πDln=1 195.769 kN；F<[F]，滿足要求。

4　結語

在現場施工中，經技術管理人員嚴格按照施工方案執行檢查和核對，該橋已順利施工完畢并通車，支架也已拆除回收。貝雷支架在跨航道的拱橋現澆梁施工中得到了有效利用，為類似橋梁施工提供了借鑒和指導作用。

[1]黃紹金,劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]建筑施工手冊(第4版)編寫組.建筑施工手冊(縮印本)[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2003.

[3]向中富.新編橋梁施工工程師手冊[M].北京：人民交通出版社，2011.

[4]顧安邦，孫國柱.公路橋涵設計手冊：拱橋[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

王夢龍(1983- )，男，工程師

U448.22

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