貝雷梁滿堂支撐體系施工技術應用研究

摘 ?要：貝雷梁滿堂支撐體系能組成不同跨度和多種排數、層數不一的施工平臺，大大降低了常規鋼管落地式腳手架材料的使用量，克服了滿堂支架高度受限的問題及混凝土現澆工程中支模費時費力等問題。研究表明其可適用于野外較惡劣的施工環境，且具有較強的經濟性。本文以擺布塘中橋工程為依托，從貝雷梁滿堂支撐體系設計、地基處理、安裝及有限元分析等方面系統分析該支撐體系在現澆連續箱梁的施工技術，為同類工程應用提供參考和借鑒。

關鍵詞：滿堂支撐體系;貝雷梁;有限元分析

中圖分類號：U445.4??文獻標識碼：A????文章編號：2096-6903（2019）07-0000-00

0 引言

隨著國內交通基礎設施建設的快速發展，滿堂支架以施工速度快、操作簡單、橋梁線形控制方便等優點在橋梁建設中得到廣泛應用，且技術也日趨成熟。馮曉楠根據滿堂支架的結構和受力特點，分析了滿堂支架的荷載計算方法及計算模型，實現了滿堂施工力學計算過程的簡化、規范和高效。林小輝、朱小京等提出了一種基于水平桿不連續性的簡化模型。通過支架承載力試驗結果與模型計算結果的對比，證明了簡化模型的正確性，并根據修正公式快速地計算支架的穩定荷載，為碗扣式滿堂支架的整體穩定性分析提供了一種方法。高云東、江志煒等針對大跨度、大型懸挑工程更換支撐施工周期長、成本高的缺點，提出了滿堂支架體系替代支撐的優化方案。王生輝對滿堂支架的布置的形式進行了探討和研究。朱饒強結合某大橋滿堂支架施工方案，提出一種新的在大型有限元軟件應用的滿堂支架施工模擬方法。

國內許多專家學者對滿堂支架進行了研究，但缺乏從施工前對支架體系精確應力驗算及施工過程中地基處理的過程控制。本文結合擺布塘中橋工程，針對貝雷梁滿堂支撐體系建立模型驗算，為以后同類工程提供有價值的參考和借鑒。

1 工程概況

擺布塘中橋中心樁號為K0+395，上部構造為1×30m預應力混凝土現澆箱梁。與線路正交，起終點岸橋臺均為U型橋臺，承臺樁基礎，橋梁全長48m，橋梁頂寬19.25m，底寬15.25m，梁高1.8m，混凝土設計方量442.34m3，起點樁號為K0+371，迄點樁號為K0+419。本座橋梁共有樁基48根，樁基均采用鉆孔灌注樁，樁徑均為1.6m。本橋平面位于直線上，橋面橫坡為單向1.50%，縱坡2.65%。

擺布塘中橋跨越溝渠，施工期間溝渠為干溝，橋梁區域沒有積水，橋區地形平緩，便于貝雷梁滿堂支架的搭設。

2 貝雷梁滿堂支撐體系有限元分析

2.1有限元模型的建立

為了研究該貝雷梁支撐體系的受力特點及穩定性，本文采用有限元軟件ANSYS18.2建立該結構體系的有限元模型。為了簡化計算，選取受力較大的一榀框架進行建模，根據實際情況，支撐體系底部的承臺施加位移約束。本文的貝雷梁滿堂支撐體系有限元模型采用分離式模型，即鋼桁架與頂部支撐鋼板單獨建模，鋼桁架采用BEAM188單元，頂部支撐鋼板采用 SHELL 181單元模擬， 鋼桁架與頂部支撐鋼板均使用強度等級為Q345B的鋼材，泊松比 0.3。模型在頂部支撐鋼板表面施加面荷載，模擬試件所受的均布荷載;根據《組裝式桁架模板支撐應用技術規程》（JGJ/T389-2016），在鋼桁架側部施加附加水平荷載，按組裝式桁架模板支撐所承受的豎向永久荷載標準值的2%取值，并沿水平方向作用在豎向桁架混合支撐頂部，疊合板有限元模型如圖 1所示。

2.2有限元分析結果

從圖2中可以看出，頂部鋼桁架有彎曲變形，支撐鋼板發生屈曲變形。從圖3可以看出，結構最大變形為沿著X方向的23.935mm，且發生在支撐架頂部。支撐鋼板所受壓應變最大，鋼桁架X方向所受壓應變最大，這是考慮到在支撐體系上方澆筑混凝土時，由于流態混凝土對垂直模板的沖擊，但是從應變數值看均小于鋼材破壞強度。

同時，結構整體并未發生大的變形，支撐體系在受到荷載作用時穩定性較好，這與在貝雷梁之間設立斜撐有關，說明斜撐可以有效的加強整個體系的整體性。

3?貝雷梁滿堂支撐體系施工技術

3.1基礎處理

施工前，采用0.62m片石換填淤泥質土、樁基施工泥漿池，溶洞填充淤泥等影響地質承載力的支架搭設區域。壓實處理后的地基，其地基承載力必須>200kpa，滿足地基承載力要求。為防止地基積水軟化造成支架下沉，在支架工程范圍內澆筑C20混凝土20cm厚素混凝土承臺，提前預埋螺栓，并加強地基排水，設置縱、橫向排水溝渠，確保連續箱梁澆注混凝土時，滿足上部立桿對地基承載力的要求。另外根據地質柱狀圖根據地質柱狀圖，有選擇地進行鉆探勘探，檢查是否存在淺埋溶洞。對區域內埋深<1.5m，直徑>0.5m的溶洞進行開挖揭露，并用碎石填充壓實。

3.2支架搭設

先用全站儀放出箱梁中心線，然后根據支架設計步距用鋼尺放出底座十字線，并作明顯標記。然后根據底座的標記位置放置底座，用螺栓將底座與承臺牢固連接。完成后在底座上安裝貝雷梁，一個貝雷梁下面需要三個底座，分別位于中間及兩端位置，在首層貝雷梁安裝完成后，安裝第二層貝雷梁，第二層貝雷梁與首層貝雷梁正交布置，兩層貝雷梁通過角撐與螺栓牢固連接，后面其它層貝雷梁均與其下層貝雷梁正交布置，并通過角撐與螺栓牢固連接。

安裝滿堂支架前，應檢查支架角鋼是否彎曲，接頭是否開焊、斷裂等現象，無誤后方可安裝。從一端安裝底部貝雷梁，調整貝雷梁垂直度和位置后使用角撐固定并將螺栓擰緊。拼裝時，滿堂支架貝雷梁必須保證垂直度，特別是第一層所有立桿與橫桿安裝調整正確后，才能繼續向上拼裝。

第一層貝雷梁、角撐安裝完后再進行第二層貝雷梁和角撐的安裝，直至最頂層，最后安放螺栓支撐頂升平臺，并依設計標高將螺栓支撐頂升平臺調至設計標高位置。

為增加支架穩定性，在相鄰貝雷梁之間使用斜撐加強整體性，斜撐與貝雷梁通過螺栓連接。滿堂支架搭設要求連接緊密、牢靠，施工中要設置專人檢查，保證支架搭設的安全可靠。

3.3支架預壓

支架搭設、立模工序完成后，順橋向在1/4跨、1/2跨、3/4跨及前后兩個支點處設置支架沉降觀測斷面。根據箱梁底寬度，每個觀測斷面沿橫向對稱設置2-3個觀測點，從而形成沉降觀測網。

支架荷載預壓采用箱梁重量的1.2倍砂袋壓重，以消除地基沉降和支架的非彈性變形。計算砂袋堆碼厚度，預壓前，應先設置沉降觀測點，將分層堆碼砂袋分層堆放至設計高度。加載采取分級進行，使加載過程盡量符合澆筑混凝土的狀態。砂袋要逐袋稱量，加載到支架上的砂袋頂表面鋪設彩條布，以防降雨引起砂袋吸水后加載重量發生變化和底模板浸濕變形。分級進行加載，使加載過程盡可能符合混凝土澆筑狀態。砂袋逐袋稱重，頂面鋪彩布，防止因降雨吸水后砂袋的負荷重量變化以及底部模板浸濕變形。根據卸荷前后的觀測數據，計算出地基沉降、彈性變形及非彈性變形，并根據計算結果設置預拱度。加載試驗結束后，對滿堂支架進行檢查，確定安全，可行性后，方可進行下道工序施工。

4 結語

本文以擺布塘中橋工程為依托，從支架設計、地基處理、支架搭設、預壓及貝雷梁滿堂支撐體系有限元分析等幾個方面系統分析了貝雷梁滿堂支撐體系在現澆連續箱梁施工中的應用：

（1）有限元分析結果表明，貝雷梁滿堂支撐體系結構抗壓強度和鋼材應變都在規范要求范圍內，通過斜撐的加強作用使結構整體穩定性更好，解決橋梁地基處理難、支撐高度高的問題，具有顯著的經濟效益。

（2）在實際應用過程中，結構體系穩定、安全，結構受力均滿足有關規范要求，施工方法簡單高效，值得在同類現澆箱梁施工中推廣應用。

參考文獻

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收稿日期：2019-10-12

作者簡介：郝海軍（1983—），男，山西代縣人，本科，高級工程師，主要從事橋梁工程施工技術管理工作。

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