多跨貝雷梁支架在跨線橋現澆梁施工中的優化技術

喬強

（中國土木工程集團有限公司，北京 100038）

1 項目概況

拉各斯輕軌紅線一期項目Ikejia 跨線橋，橋梁與既有線路呈“丁”字形交叉，A5 公路為項目所在城市的關鍵交通要道，為雙向6 車道+BRT 快速路；Obafemi 路為叉道，地處繁華地段，該處的車流量和人流量均較大，對建設質量提出較高的要求，且橫跨拉伊鐵路，需兼顧既有鐵路的穩定性要求，全橋全長1 280 m（含引橋）。

2 現澆連續箱梁施工要點

鋼管支架和貝雷梁聯合應用，構成貝雷支架，為現澆連續箱梁施工提供基礎設施。在現場用汽車吊拼裝支架，成型后堆壓預壓，消除非彈性變形，檢驗支架的使用性能，針對不足之處加以調整，保證支架在使用期間的可靠性。支架預壓合格后，按照設計圖紙將底模、側模、預應力管道等配套材料安裝到位，經過檢查后，若無誤則澆筑混凝土。

鋼筋是現澆連續箱梁施工中的關鍵材料，此部分在加工場制作成型，滿足要求后利用平板運輸車轉運至現場，汽車吊吊裝至模板處，由專員綁扎。澆筑環節使用到大量混凝土，按照“拌和站生產→攪拌車運輸→現場泵送入模”的方法施工，澆筑時輔以振搗措施，而后安排養護，在溫度、濕度均合理且無外界干擾的環境中有效成型。現澆連續箱梁施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 現澆連續箱梁施工工藝流程

2.1 支架施工

軌頂至梁底為8.34 m，火車限界、防護高度、貝雷梁等占用7.7 m，剩余0.64 m，可作為小鋼管支架的布設場所。

縱向貝雷片施工時，采取分兩跨有序布設的方法，配套5 節加強貝雷片，用于提高結構的穩定性；橫向共設30 片，劃分為15 組。支墩施工中，材料選擇的是壁厚為5 mm 的φ50 cm鋼管，布設位置規劃在貝雷片縱梁的跨中和兩端，由此共形成3 排。1#支墩支設在承臺上，橫向鋼管按2.7 m 的間距依次布設到位，并用16 號槽鋼連接。

在支墩頂部設置工字鋼，橫向為40a 工字鋼，共2 根；縱向為20a 工字鋼，共4 根；而后，在已經安裝到位的工字鋼上依次布設貝雷片縱梁、橫鋪20a 工字鋼。在20a 工字鋼上搭設底托、頂托，并在設置成型的頂托上縱向布設工字鋼，緊密鋪設方木，形成完整的箱梁底模。

2.2 支架預壓

以汽車吊為主要施工設備，人工輔助作業，將現澆支架安裝到位，為現澆箱梁施工提供基礎平臺。考慮到現澆支架的質量要求，在支架搭設后安排堆載預壓，采用此舉有效消除支架的非彈性變形，使其在實際使用中維持穩定。

支架預壓材料選擇的是沙袋，加載量取箱梁自重和施工荷載總和的1.2 倍。按照流程有序加載，基本思路為：現場準備（包含技術交底、材料及機械設備的配套等，為正式預壓夯實基礎）→檢查支架外觀→布設測點并形成標記→加載（遵循逐級加載的原則，期間及時記錄數據）→分級卸載（加載量等方面均達到要求的前提下）→整理數據→生成報告→判斷支架搭設情況→適度調整支架。

3 原支架方案概述

在原設計方案中，于主墩兩端設滿堂支架，聯合應用4 跨1 聯的貝雷梁共同構成現澆箱梁的支架裝置。在跨越連接線處設置雙門架，凈寬按8.13 m 予以控制，考慮到現場車輛的通行要求，預留雙向4 車道，以免造成交通擁堵。門架立柱材料選擇φ630 mm 螺旋鋼管，布設在連接線中央、連接線上路面兩側以及連接線路基外。縱向跨臨時車道施工中，結構選擇4 跨1 聯貝雷梁，貝雷片材料選擇鋼橋桁架，縱向按2 m 的間距依次設置[12 號槽鋼，采用此構件達到橫向聯系的作用，從而保證貝雷片的穩定性。在設置[12 號槽鋼時，配套U 形卡扣，切實提高槽鋼的穩定性。在采取前述提及的布設以及加固方法后，將原本相對獨立的貝雷片組成整體，共同受力，避免局部貝雷片受力異常[1]。

4 原設計方案的分析

考慮到連接線的暢通性要求，在正式施工前組織復核，由此判斷設計方案的可行性。結果顯示，連接線道路和順方向路面高、反方向路面低，根據此情況對原設計方案做進一步的分析，若按照方案中的要求設置貝雷梁，將導致線路通行道凈高受到影響，即該部分僅為3.92 m，相比于道路4.2 m 的限高要求而言偏小，難以滿足支架搭設后道路的正常通行要求，因此，原設計方案缺乏可行性，需加以優化。

5 原方案的優化

系梁底標高不具備可調節的條件，受此限制，需采取更換貝雷梁的方法（選擇厚度比原方案更小的貝雷梁），或對原設計方案加以調整。從原材料供應市場的情況來看，貝雷梁的厚度已經較薄，重新研發新的梁片雖然在技術層面可行，但存在周期長、投入大等局限性，因此，更換較薄貝雷梁的應對思路不予以采用。對此，項目部秉承施工安全可靠、技術可行的基本原則，大膽做出嘗試，不再采取原有的4 跨1 聯整體貝雷梁結構，取而代之的是2 幅2 跨2 聯的方案，關鍵內容如下：

整原支架中間1#支墩，將該部分設置為2 排支墩，分別承擔2 幅貝雷梁相鄰的端部荷載；跨連接線與同側的2 跨貝雷梁共同組成1 幅結構，高度增加0.28 m，創造足夠的凈空，以滿足該側的車輛通行要求；跨道路和順方向與同側既有線的2跨貝雷梁共為1 幅，高度維持原狀不變[2]。

6 新舊方案的對比分析

經過對原方案的優化后，形成2 排支墩，承受部分負彎矩以及上部荷載所引起的正彎矩。為檢驗優化后方案的可行性，取單幅2 跨1 聯貝雷梁，引入有限元建模分析的方法，基于已掌握的工程數據構建模型，以縱梁為例，縱梁的計算模型如圖2 所示。建模完成后，施加荷載標準值，將各項參數輸入后，啟動軟件以便自動化計算，最終根據計算結果對縱梁的可行性做出判斷。

圖2 縱梁的計算模型

7 新方案的可行性分析與調整

7.1 新方案初始驗算

新方案初始驗算需包含以下內容：

1）正應力。于2#墩的貝雷梁下弦桿處產生最大應力，為389 MPa，＞273 MPa，未達到要求，需調整。

2）剪應力。于2#墩的貝雷梁下弦桿處產生最大剪應力，為199 MPa，＜208 MPa，達到要求。

3）變形。于1#、2#墩中間的貝雷梁處產生最大變形量，此處著重考慮2 處：一是跨中變形量，達到11.6 mm，相比于“L/400=41.23 mm”（L 為貝雷梁長度）而言更小，達到要求；二是懸臂端，該處最大變形量為1.1 mm，＜4.2 mm，達到要求。

根據前述分析發現，在采取分幅的布設方法后，貝雷梁部分邊墩的受力狀態良好，但諸如貝雷梁的下弦桿所受正應力異常，需要得到有效調整。

7.2 新方案的調整及驗算

根據2#支墩處貝雷梁的結構特點，對該部位的豎桿用Q345 雙槽鋼做加強處理。采取該方法后，下弦桿應力最大，為265.6 MPa。考慮調整后的新方案，對關鍵的力學性能指標展開計算與分析：

1）正應力。于2#墩的貝雷梁下弦桿處產生最大彎拉應力，為265.6 MPa，＜273 MPa，達到要求。

2）剪應力。于2#墩的貝雷梁下弦桿處產生最大剪應力，為142 MPa，＜208 MPa，達到要求。

3）變形。一是跨中變形量，達到11.4 mm，相比于“L/400=41.23 mm”而言更小，達到要求；二是懸臂端，該處最大變形量為1.0 mm，＜4.2 mm，達到要求。

總體來看，對方案做出調整后，臨時墩的最大應力得到了有效控制，貝雷梁雖然有變形現象，但最大值也在許可范圍內，結構的強度和穩定性均良好。

8 結語

綜上所述，在本文提及的跨線橋梁工程中，針對原設計方案中道路凈高不達標等問題，經過優化后提出升級方案，實際計算結果顯示，諸如應力、變形量等指標均得到了有效控制，滿足要求，說明將貝雷梁支架分幅搭設的方案切實可行，所采取的方法對類似的貝雷梁支架施工有參考作用。