現(xiàn)澆箱梁貝雷梁+鋼管支撐體系受力及應(yīng)用研究

摘 要：以南充項目某天橋工程為例，深入剖析貝雷梁結(jié)構(gòu)特點，并進行合理設(shè)計。搭建貝雷梁配套鋼管支撐體系進行整體受力分析，以驗證該體系的穩(wěn)定性和安全性。對箱梁澆筑過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了深入研究，并對支撐系統(tǒng)的安裝和拆卸過程進行分析。研究發(fā)現(xiàn)：貝雷梁及鋼管支撐體系對南充項目某現(xiàn)澆箱梁具有較好的支撐作用，可確保施工期間的穩(wěn)定和安全。提出的施工工藝及方法也可為同類工程提供有益借鑒，有利于提高施工效率與質(zhì)量、減少安全風險等，解決了南充項目某天橋工程中現(xiàn)澆箱梁支撐體系設(shè)計困難的問題，保證工程的順利實施。在施工期間，該支撐體系呈現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性與安全性，并有效規(guī)避了可能出現(xiàn)的安全風險。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆箱梁貝雷梁；鋼管支撐體系；南充項目

中圖分類號：U445" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2025）01-0032-03

1 工程概況

本施工支架的設(shè)計方案是專門為南充過境高速公路從廣（元）南（充）到南（充）廣（安）段的某天橋現(xiàn)澆箱梁施工而制定的。該項目涉及的箱梁展現(xiàn)了獨特的結(jié)構(gòu)屬性，梁體的截面高度可達9.65 m，梁的頂部寬度達到12.60 m，底部的寬度為6.70 m，頂板厚度為0.45 m，底板厚度為0.86 m，腹板厚度為0.90 m。整體梁體結(jié)構(gòu)采用混凝土一次性澆筑成型，以保證結(jié)構(gòu)整體性與穩(wěn)定性。

箱梁截面形式按照特定的施工需求及設(shè)計標準精心策劃，以保證不同號截面均可滿足預(yù)期結(jié)構(gòu)強度及穩(wěn)定性要求。通過該施工方案致力于達到優(yōu)質(zhì)高效的橋梁建設(shè)目標，為南充過境高速公路暢通提供了堅實的保證。墩附近箱梁橫截面示意圖如圖1所示。

2 貝雷梁+鋼管支撐體系設(shè)計

2.1 貝雷梁的結(jié)構(gòu)特點、選型及設(shè)計

在橋梁建設(shè)領(lǐng)域，貝雷梁以模塊化、標準化設(shè)計和優(yōu)異的組裝拆卸便捷性，成為多種施工場景的優(yōu)選方案。它的構(gòu)造特性十分突出，主要是由一系列的標準化鋼材和高精度的連接部件組成，這些部分通過高強度的螺栓或銷軸緊密連接，聯(lián)合建造了承載能力卓越的臨時支撐結(jié)構(gòu)[1]。

在選型時，嚴格考慮橋梁具體設(shè)計參數(shù)、復(fù)雜施工環(huán)境及期望荷載等因素，選擇最合適的貝雷梁類型及規(guī)格。如此選擇過程，保證貝雷梁性能與場景實際應(yīng)用高度契合。在貝雷梁的設(shè)計階段，對其承載能力進行了深入的量化研究，確保在箱梁的澆筑過程中，有效地承載預(yù)期的各種荷載，如混凝土濕重、模板自重以及施工活荷載等。對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及剛度也進行了深入分析，以避免結(jié)構(gòu)在荷載作用下發(fā)生較大變形，確保施工質(zhì)量與安全。

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)與工程經(jīng)驗制定貝雷梁具體工況下最大變形約束，從而保證貝雷梁實際使用過程中性能的穩(wěn)定性。在受力分析中，利用先進的靜力分析與動力分析技術(shù)對貝雷梁各工況進行綜合仿真與預(yù)測[2]。

2.2 鋼管支撐體系的設(shè)計

鋼管支撐體系對現(xiàn)澆箱梁的施工起著關(guān)鍵作用，它的設(shè)計需要兼顧結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，承載能力和施工便利性等因素。

第一，在設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)橋梁跨度、荷載大小和地質(zhì)條件合理地選用鋼管規(guī)格，材料和連接方式。只有對鋼管直徑、壁厚及長度進行準確計算才能保證鋼管達到承載及穩(wěn)定要求[3]。

第二，支撐體系布置是設(shè)計中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保鋼管間的距離、高度和支撐角度與結(jié)構(gòu)力學(xué)原理一致，以有效地分散荷載和增加整體穩(wěn)定性。因此要特別注意支撐體系和地基的共同作用問題。地基承載能力的大小直接關(guān)系到支撐體系是否穩(wěn)定，所以需要對基礎(chǔ)進行細致的調(diào)查與評價，并在必要時對基礎(chǔ)進行加固處理[4]。

第三，鋼管支撐體系節(jié)點設(shè)計至關(guān)重要，其強度與剛度在施工時要滿足多種荷載要求并兼顧其施工便捷性與可重復(fù)利用性。

2.3 支撐體系與箱梁結(jié)構(gòu)的整體受力分析

首先，對箱梁結(jié)構(gòu)做細致的力學(xué)分析，以確定各工況內(nèi)力分布及變形。在分析模型中加入支撐體系，對支撐體系受箱梁荷載作用下的應(yīng)力及變形情況進行了分析。

其次，進行受力分析時，需要格外關(guān)注支撐體系和箱梁銜接處的受力。這些連接部位通常為受力集中的關(guān)鍵部位，它們的強度與剛度直接關(guān)系到整個支撐體系是否穩(wěn)定與安全。所以需要對這些連接部位做詳細的受力分析和相應(yīng)的強化措施來保證它們達到承載要求。

最后，還應(yīng)該考慮到施工過程的動態(tài)影響，例如混凝土澆筑過程中溫度的變化以及收縮變形。這些動態(tài)效應(yīng)會使支撐體系出現(xiàn)附加應(yīng)力與變形，這需要在設(shè)計時充分考慮。為保證分析準確可靠，需要利用先進有限元分析軟件建立精細三維模型、設(shè)定合理邊界條件、荷載工況等。

3 項目施工工藝研究

3.1 箱梁澆筑工藝

3.1.1 模板設(shè)計、制作及安裝

箱梁澆筑工藝在橋梁建設(shè)過程中起著關(guān)鍵的作用，其中模板的設(shè)計、制作與安裝質(zhì)量直接關(guān)系到澆筑的形成與施工質(zhì)量的好壞。模板設(shè)計階段需要針對箱梁特定的尺寸、形狀及結(jié)構(gòu)特點設(shè)計合理且剛度充足的模板體系。選擇模板時，要考慮模板可重復(fù)利用性、安裝和拆卸便捷性，對各種施工條件適應(yīng)性強等因素。在模板制作時，要保證材料質(zhì)量符合規(guī)范要求、加工精度達到設(shè)計要求、經(jīng)過必要預(yù)處理，增強模板耐久性、抗腐蝕性。

模板安裝在箱梁澆筑之前是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要保證模板和箱梁底面緊密結(jié)合，避免漏漿。安裝時要嚴格遵守設(shè)計圖紙及安裝方案，保證模板垂直度，水平度及位置精度符合要求。模板也需要得到必要的支撐與加強，避免澆筑時由于混凝土側(cè)壓力引起模板發(fā)生變形或者位移。

3.1.2 鋼筋骨架的搭設(shè)與連接

鋼筋骨架搭設(shè)及連接作為箱梁澆注時的一道關(guān)鍵工序，它的好壞直接影響箱梁承載能力及使用壽命。鋼筋骨架搭設(shè)之前，需要按照設(shè)計圖紙及施工方案準確地計算出所需要的鋼筋規(guī)格、數(shù)量及長度。并經(jīng)過嚴格材料檢驗，以保證鋼筋質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

搭設(shè)時，應(yīng)先將鋼筋骨架基本框架定好，再按設(shè)計圖紙規(guī)定逐次加筋，以保證鋼筋間距、位置及用量準確。鋼筋連接環(huán)節(jié)中，要通過焊接、機械連接以及其他可靠連接方式保證鋼筋骨架整體性與穩(wěn)定性。在連接的過程中，要對焊接的質(zhì)量以及連接的精度進行嚴格的控制，避免虛焊以及錯位的質(zhì)量問題出現(xiàn)。

3.1.3 混凝土澆筑及養(yǎng)護

在橋梁建設(shè)過程中，混凝土澆筑與維護是非常關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)之一，它直接影響箱梁的強度、耐久性以及使用壽命。澆筑前應(yīng)保證模板安裝穩(wěn)固，鋼筋骨架銜接可靠。澆筑區(qū)域要徹底消除潮濕，降低混凝土與模板之間的黏附力，避免因水分蒸發(fā)過快而開裂。在混凝土澆筑過程中，要對混凝土坍落度及澆筑速度進行控制，并保證混凝土在模板內(nèi)均勻連續(xù)澆筑，以避免混凝土出現(xiàn)離析及泌水等問題。要采用適當?shù)恼駬v設(shè)備振搗混凝土，以提高其密實度、強度。澆筑后要及時做好混凝土養(yǎng)護工作。

3.2 支撐體系的安裝與拆除

3.2.1 支撐體系的安裝順序和方法

支撐體系的設(shè)置是保證橋梁施工安全與質(zhì)量至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。它的安裝順序及方式需要結(jié)合具體工程要求及設(shè)計方案來確定。一般情況下支撐體系安裝次序如下：①施工現(xiàn)場按設(shè)計圖紙放線鋼管立桿位置，保證支撐體系布置合理并滿足設(shè)計要求。②根據(jù)墨線的指示精確地放置墊板和底座，確保每根立桿的底部都配備了底座和墊板，以保障立桿的穩(wěn)固性和承重能力。③開始安裝支架。支架須有縱橫向掃地桿與距離底座上皮不超過200 mm的立桿固連，橫向掃地桿與靠近縱向掃地桿下端的立桿固連。在每次搭設(shè)步架時，應(yīng)立即進行水平度和垂直度及桿件步距，縱距及橫距的檢查和調(diào)整，以保證支架承載能力及穩(wěn)定。④支架安裝完畢之后，需要進行剪刀撐的安裝工作。剪刀撐在鋼管立桿和水平桿之間須同步架設(shè)，加強支撐體系整體穩(wěn)定性。⑤安裝模板。模板及模板間拼縫采用標準連接件連接保證模板整體性及平整度，并按照設(shè)計方案對模板加固支撐以保證模板澆筑時不會產(chǎn)生變形及位移。

3.2.2 支撐體系在澆筑過程中的變形監(jiān)測

第一，確定監(jiān)測目標重點是支撐體系沉降，位移及變形。為此，在支撐體系的關(guān)鍵部位設(shè)置監(jiān)測點，如主框架梁的跨中、次框架梁的跨中等位置，確保監(jiān)測點能夠全面反映支撐體系的受力狀態(tài)。

第二，使用了如位移計和沉降觀測儀這樣的高精度監(jiān)測工具和技術(shù)，對各個監(jiān)測點進行了實時的數(shù)據(jù)收集。定期對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行總結(jié)分析，評價支撐體系是否穩(wěn)定安全。

在進行監(jiān)測時，需要重點關(guān)注以下3個方面：①對傳感器的種類及布置地點進行合理的選擇，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)準確可靠。②監(jiān)測設(shè)備的定期校準與保養(yǎng)，減少誤差，提高監(jiān)測精度。③實時分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有變形量大于預(yù)警值和沉降速率非正常增加的異常現(xiàn)象時立即停止?jié)仓鳂I(yè)，并采取相應(yīng)加固措施以保證支撐體系安全和穩(wěn)定。

3.2.3 支撐體系的拆除與回收

橋梁施工結(jié)束之后，支撐體系拆除及回收作為項目收尾階段中重要的一環(huán)，既涉及施工場地清理問題，也關(guān)乎資源循環(huán)利用及環(huán)境保護問題。

一是拆除工藝。按照“先支后拆，后支先拆”的策略，對非承重部分進行拆除，然后逐漸移除承重部分，以確保整個拆除流程的穩(wěn)定性和安全性。根據(jù)支撐體系具體構(gòu)造及材料選擇合適的拆除方式，包括機械拆除和靜態(tài)破碎拆除。對較大的支撐結(jié)構(gòu)要使用專業(yè)的設(shè)備與工具拆除以保證拆除的效率與安全。拆除時需要設(shè)置警示標志以約束人員進入拆除區(qū)域并保證施工的安全性。

二是回收處理。根據(jù)材料類型劃分拆除支撐體系，比如鋼材、木材、混凝土等，方便后續(xù)加工使用。回收后支撐體系質(zhì)量檢驗和再利用價值評價。對品質(zhì)較好的物料，經(jīng)過必要的洗滌、修補及加工處理后以備再用。對不能回用的物料，再廢棄處理以保證滿足環(huán)保要求。

3.3 施工過程中的質(zhì)量控制與安全管理

3.3.1 施工質(zhì)量的監(jiān)測與控制

在橋梁建設(shè)過程中，監(jiān)控和控制好施工質(zhì)量是保證工程質(zhì)量和提高施工效率至關(guān)重要的一環(huán)。監(jiān)控和控制施工質(zhì)量需要貫穿于施工全過程，從物料進場至施工完成都要經(jīng)過嚴格檢查并記錄在案。對入場的物料，需要經(jīng)過嚴格驗收與檢驗，以保證其品質(zhì)達到設(shè)計要求與標準規(guī)范。對不合格品要堅決退回，不準在工程施工中使用。施工時需要實時監(jiān)控各施工環(huán)節(jié)，例如混凝土的澆筑，鋼筋的焊接和模板的安裝。對關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)要配備專職質(zhì)量檢查員，對整個施工過程實施跟蹤檢查，以保證施工質(zhì)量達到設(shè)計要求。還要利用先進檢測儀器與手段，例如超聲波檢測、X射線檢測來檢測施工期間隱蔽工程質(zhì)量，杜絕質(zhì)量隱患。

3.3.2 安全風險評估與應(yīng)對措施

在進行安全風險評估時，必須全方位地考慮施工過程中可能出現(xiàn)的各種隱患和危險因素，包括但不限于高空作業(yè)、機械操作和臨時用電等，也不能忽視環(huán)境因素，如氣候變化和地質(zhì)狀況等。同時對施工安全可能產(chǎn)生的影響。安全風險評估首先要確定施工過程危險源并加以歸類與評價。在進行評價時，需要考慮危險源性質(zhì)，可能導(dǎo)致的結(jié)果和出現(xiàn)的可能性來確定風險等級。對風險等級較大的危險源要制定周密的應(yīng)對措施，確定責任人及具體應(yīng)對內(nèi)容。

在應(yīng)對措施的制定過程中，應(yīng)堅持“以防為主，綜合治理”的原則，采取多種手段進行防控。一方面要加強施工人員安全教育與訓(xùn)練，增強其安全意識與操作技能。另一方面要健全施工現(xiàn)場安全管理制度、強化現(xiàn)場安全監(jiān)管與檢查、保障各項安全措施的有效落實。

4 結(jié)束語

本研究就橋梁建設(shè)施工中質(zhì)量控制和安全管理展開深入探究，并提出綜合監(jiān)控控制方法和有效安全風險評估及應(yīng)對措施。這些辦法與措施都是為了保證橋梁建設(shè)質(zhì)量達到設(shè)計要求以及減少安全事故發(fā)生概率。通過實踐應(yīng)用表明，本文介紹的方法與措施能夠為橋梁建設(shè)提供保障，推動交通基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)發(fā)展提供了堅實的保障。

參考文獻

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收稿日期：2024-06-20

作者簡介：賈會芳（1998—），女，河北石家莊人，碩士研究生，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。