貝雷梁桁架在渡槽施工中的應用

藍天緣

（崇左市左江治旱工程管理中心，廣西 崇左 532200）

1 工程概況

馱英水庫灌區(qū)工程寧明干渠（樁號N0+000.00～N45+613）全長45.613 km，渠首引水流量3.87 m3/s，渠首設(shè)計水位為176.30 m，渠末設(shè)計水位148.42 m。渠道及渠系建筑物為5 級，設(shè)計洪水標準為10年一遇，校核洪水標準為20 年一遇，計劃工期1186天（日歷天）。渡槽38 座，總長度為9.65 km。其中渡槽槽身單跨跨度為12 m，共22座，共計336跨，總長4.032 km，凈空內(nèi)半徑1.25 m，上部直線段高度0.6 m，槽身壁厚14 cm，渡槽槽身為簡支梁式U型薄殼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽身混凝土強度等級為C30，混凝土強度為C30W6F100。

工程地點位于崇左市寧明縣那堪、海淵、北江、東安4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，線路沿山腹線（半山坡）施工，特別是渡槽位置跨越?jīng)_溝、公路及河渠，地形起伏較大，墩槽最高34.5 m，平均墩高約15 m，渡槽沿線地形坡度平均20°左右，施工地形條件差，機械及材料運輸較困難。

2 施工方案選擇

由于施工現(xiàn)場交通、地形及場地條件限制，基本排除了預制槽身吊裝方案，那么只剩下常規(guī)滿堂架做支撐，進行現(xiàn)場澆筑的方案。滿堂架搭設(shè)對基礎(chǔ)要求嚴格，需要平整場地、澆筑墊層混凝土等措施保證基礎(chǔ)面滿足槽身及支撐體重量，但就目前在斜坡面進行基礎(chǔ)平整及架體搭設(shè)無形中增加了施工難度和架體搭設(shè)時間，影響工程進度。如何加快腳手架搭設(shè)速度或采用新工藝、新技術(shù)替代腳手架支撐體系成為本項目渡槽施工的一大難題。

經(jīng)過項目技術(shù)攻關(guān)，研究查閱具有相同結(jié)構(gòu)特點的現(xiàn)澆橋梁施工方案，以及結(jié)合公路工程中普遍使用的貝雷梁桁架鋼橋，技術(shù)人員最后提出，能否用貝雷梁桁架代替滿堂腳手架做支撐體系。

提出問題后，技術(shù)人員積極與貝雷梁桁架生產(chǎn)廠家進行聯(lián)系，并查閱貝雷梁桁架圖集及受力驗算，最終根據(jù)渡槽跨度、尺寸，決定采用標準貝雷梁桁架與非標準貝雷梁桁架懸掛端組合成適用于本工程渡槽施工的貝雷梁桁架。

3 貝雷梁桁架結(jié)構(gòu)

貝雷梁桁架使用的材質(zhì)為高強度16錳鋼，標準節(jié)為1.5 m（高）×3 m（長）（見圖1），使用過程中根據(jù)長度要求，采用3 m 標準節(jié)和非標準節(jié)進行拼裝連接，一般由雙排或三排拼裝連接成一組使用，單排不單獨使用，標準雙排連接寬度為90 cm。項目渡槽槽墩寬度3.9 m，為使貝雷梁拼裝方便，易于拆卸吊裝，故擬在本工程中采用3 組雙排單層加強型貝雷梁桁架做支撐（見圖2）。

3.1 貝雷梁桁架支撐體系結(jié)構(gòu)設(shè)置

圖1 貝雷梁桁架

圖2 三組雙排單層加強型貝雷梁桁架結(jié)構(gòu)圖

貝雷梁桁架根據(jù)墩柱間尺寸采用標準節(jié)桁架單元和非標準桁架通過銷子連接拼裝，貝雷梁頂部直接支撐槽身模板底模和側(cè)模，兩端懸掛端于墩帽上，懸掛端頭鋪設(shè)0.2 m×3.4 m×0.01 m鋼板，使貝雷梁上受到的荷載均勻的通過鋼板傳遞至墩柱上，防止受力不均造成局部墩柱混凝土損壞。懸掛端頭與鋼板間配置Φ0.12 m×0.16 m鋼桶沙箱，沙箱的作用是混凝土澆筑完成后，通過沙箱預留孔將沙箱內(nèi)沙子漏掉，降低沙箱高度從而降低貝雷梁高度，為貝雷梁與模板間創(chuàng)造空隙，便于貝雷梁吊裝移動。貝雷梁桁架支撐槽身鋼模板斷面圖見圖3。

圖3 貝雷梁桁架支撐槽身鋼模板斷面圖

3.2 貝雷梁桁架結(jié)構(gòu)受力驗算

選取12 m 跨度渡槽槽身，槽身砼截面面積為1.367 m2，單跨長度為12 m，計算出渡槽所需混凝土方量為：1.367×12=16.404 m3；1 m3混凝土重約2500 kg，故渡槽所需混凝土重為：16.404×2500=41 010.00 kg；槽身模板重量為19 050 kg。

施工人員、小型振搗設(shè)備及人行通道等設(shè)施，考慮1.2 系數(shù)，總荷載Q 為：Q=（41 010+19 050）×9.8×1.2=706 305.6 N；均布荷載Q 為：q=Q/12=706 305.6/12=58 858.8 N/m。

渡槽簡支梁剪力和彎矩圖見圖4。

圖4 渡槽簡支梁剪力和彎矩圖

3.2.1 彎矩計算

由簡支梁剪力和彎矩圖得均布荷載梁跨中正彎矩的公式為：

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

共3 組貝雷架，故每組貝雷架為1 059.458/3=353.15 kN·m

3.2.2 剪力計算

由簡支梁剪力和彎矩圖得剪力的計算公式為：

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

共3 組貝雷梁桁架，每組貝雷架為353.15/3=117.72 kN，桁架結(jié)構(gòu)容許內(nèi)力表見表1。

結(jié)構(gòu)型式彎矩/（kN·m）剪力/kN標準結(jié)構(gòu)型加強結(jié)構(gòu)型單排單層788 245雙排單層1576 490三排單層2246 698雙排雙層3265 490三排雙層4653 698單排單層1687 245雙排單層3 375 490三排單層4809 698雙排雙層6750 490三排雙層9618 698

由表1 可知，選用加強結(jié)構(gòu)型三組雙排單層桁架完全可以滿足結(jié)構(gòu)安全要求。

3.2.3 撓度計算

均布荷載下貝雷梁撓度按下式計算：

式中：y 為撓度；q 為貝雷梁上所受的均布荷載，kN/m；L 為跨度，m；EI 為抗彎剛度，根據(jù)貝雷梁材料的幾何特性表（見表2）可知雙排單層加強型的抗彎剛度EI=2 425 224.48 kN·m2。

結(jié)構(gòu)構(gòu)造單排單層雙排單層三排單層雙排雙層三排雙層不加強加強不加強加強不加強加強不加強加強不加強加強抗彎截面模量/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截面慣性矩/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抗彎剛度/（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 貝雷梁桁架在本工程應用效果

本工程渡槽因地形條件限制，只能采用現(xiàn)澆槽身的方案，施工前期根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行了滿堂腳手架支撐成本分析，按照平均槽身高度12 m，寬度3.8 m計算，每跨滿堂腳手架需要人工搭設(shè)2 d，拆除1 d，共3 d；采用貝雷梁桁架吊裝3組懸掛于墩柱上，預計吊裝1 d，拆除1 d，共計2 d；計劃用貝雷梁桁架做渡槽槽身體系每跨比滿堂腳手架節(jié)省1 d。

實際施工過程中，貝雷梁桁架實現(xiàn)了安全、快速安裝及拆除，安裝僅需0.5 d，拆除也只需0.5 d，施工效率遠遠大于滿堂腳手架施工方案。

根據(jù)實際施工效果統(tǒng)計，項目采用貝雷梁桁架做支撐進行槽身混凝土澆筑，1 跨12 m 槽身從吊裝貝雷—梁支設(shè)模板—綁扎鋼筋—澆筑混凝土最快4 d可完成，平均5 d完成1跨槽身，采用滿堂腳手架做支撐進行槽身混凝土澆筑，同樣12 m跨槽身從支設(shè)滿堂架—支設(shè)模板—綁扎鋼筋—澆筑混凝土最快6 d可完成，平均7 d完成1跨槽身，從施工效率和設(shè)備人員配置上遠遠優(yōu)于滿堂腳手架。

4 結(jié)語

貝雷梁桁架具有結(jié)構(gòu)簡單、運輸方便、架設(shè)快捷載重量大、互換性好、適應性強，組合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性好等特點，是橋梁、渡槽等具有高空、大跨度特點的項目施工首選支撐方案。本項目渡槽采用貝雷梁桁架法進行施工，施工過程順利、吊裝簡單、結(jié)構(gòu)安全、效率高，體現(xiàn)出了貝雷梁桁架的優(yōu)點，可為類似項目提供參考。