貝雷梁在大跨徑雙柱墩跨既有城市道路蓋梁施工中的應用

摘要 文章采用鋼管+貝雷梁支架，對中川機場T3樞紐立交F匝道橋F10蓋梁進行施工，通過與傳統抱箍+型鋼縱梁的應用效果在安全性、經濟性和實用性方面進行對比分析，并結合可移動安全棚架的配套應用，詳細闡述了鋼管+貝雷梁在大跨徑雙柱墩跨既有城市道路蓋梁施工中的優勢及其應用前景，研究成果對類似施工場地有限、交通環境復雜的橋梁蓋梁施工具有廣泛的適用性。

關鍵詞 大跨徑蓋梁；跨既有城市道路；鋼管+貝雷梁；安全棚架；應用效果

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）05-0140-03

0 引言

通常進行雙柱墩蓋梁施工時，一般采用抱箍+型鋼作為支撐的方法進行施工。但對于兩個墩柱距離較大且跨越既有道路的情況，采用抱箍+型鋼的施工方法無法滿足彎矩和受力要求。鋼管+貝雷梁支架配合移動安全棚架的施工形式，對于施工場地有限、交通環境復雜的橋梁蓋梁施工，更具有可行性、安全性和經濟性。

1 工程概況

中川機場T3樞紐立交F匝道橋F10蓋梁為大跨徑雙柱墩跨既有城市道路蓋梁。蓋梁跨越的既有城市道路寬度為8 m，蓋梁長16.35 m，寬2.2 m，高3.0 m，設計混凝土方量為67.5 m3，墩柱為1.5 m的方柱墩，墩柱高度分別為9.17 m和8.83 m，墩柱之間凈距為10.1 m。由于蓋梁跨度較大，且施工時需要保證通車，擬采用貝雷梁鋼管柱支架+安全棚架的結構體系進行混凝土蓋梁的施工。

2 施工工藝流程

F10蓋梁施工工藝流程如下：搭設安全棚架—水平測量放樣—搭設支架—底模鋪設—軸線和邊線放樣—綁扎鋼筋、布設波紋管、錨具和預埋件安裝—標高復測—側模安裝—混凝土澆筑—混凝土養護—第一次預應力張拉和孔道壓漿—拆除支架和底模—第二次預應力張拉和孔道壓漿—封錨。

2.1 搭設安全棚架

由于F10蓋梁上跨既有城市道路，為保證既有城市道路暢通，同時又不影響蓋梁施工，在F10蓋梁施工前需先搭設安全棚架。安全棚架從上到下依次由12.5張1.2 m×2.4 m×1 cm的竹膠板頂棚+6根6 m長I12型鋼橫梁+2根6 m長I16型鋼縱梁+6根6 m長Φ200鋼管柱支撐+10根6 m長5#角鋼加強支撐+2根6 m長200槽鋼托底+6個萬能轉向輪等組成。為方便移動，每個棚架的加工長度為6～8 m，一般為6 m，并可根據需要加工多個進行拼接。棚架凈空高度不小于4.5 m，寬度為5.0 m[1]。

2.2 貝雷梁鋼管柱支架的搭設

貝雷梁鋼管柱支架從上到下依次由I20型鋼+貝雷梁+50 t機械千斤頂+鋼管柱等組成，貝雷梁由標件貝雷梁組成，每個貝雷梁長度為3 m，高度為1.5 m，貝雷梁之間由插銷連接。施工前應根據蓋梁長度，首先在地面上將貝雷梁拼裝完成，貝雷梁拼接長度應考慮操作平臺位置。F10蓋梁長16.35 m，采用6片貝雷梁拼接成18 m長的貝雷梁作為縱梁。鋼管柱之間用5#角鋼連接，以保證鋼管支架的整體穩定性[2]。鋼管柱坐落于承臺上，故不用再施工鋼管柱基礎，只需將鋼管柱與承臺臨時固定完成即可。

施工前在鋼管柱兩端各焊接一塊40 cm×40 cm× 1cm的鋼板，以便于鋼管柱與其他部件的連接固定。施工時首先將4根Φ426×8 mm鋼管柱按照放樣位置安裝在承臺的四個角，然后用5#角鋼將鋼管柱焊接成整體。鋼管柱頂部鋼板上各放置1個機械千斤頂（此處強調千斤頂必須為機械千斤頂，以保證施工安全），千斤頂上部橫向放置兩片貝雷梁作為縱梁，千斤頂與貝雷梁之間放置鋼板進行過渡，且千斤頂支點最好在貝雷梁的結點位置，以保證貝雷梁更好地受力。貝雷梁之間采用精軋螺紋鋼對拉連接，以保證貝雷梁的整體穩定性[3]。

縱梁上按照50 cm間距放置I20型鋼分布梁，分布梁長度應考慮工作平臺位置，一般應保證蓋梁每側有1 m的工作平臺。分布梁上放置蓋梁底模即可。由于蓋梁上跨既有城市道路，既要保證車輛的暢通又不影響蓋梁的施工，所以在施工之前需先搭設簡易可移動的安全棚架，棚架凈空高度不低于4.5 m，寬度為5 m。

2.3 蓋梁底模安裝

貝雷梁鋼管柱支架安裝完成后，開始鋪設底模。底模鋪設時需進行蓋梁底模位置及標高的測量。此道工序直接影響后續混凝土蓋梁的施工，甚至鋼箱梁的架設。蓋梁底模的標高可通過支架體系機械千斤頂進行微調，以保證蓋梁標高的精確度。

3 鋼管+貝雷梁縱梁與抱箍+型鋼縱梁受力分析

通過受力分析可得出，型鋼縱梁應力和撓度變形均不滿足相關要求。以下重點對鋼管+貝雷梁縱梁體系各部位的受力情況進行計算分析。

3.1 型鋼適用性分析

常規混凝土蓋梁施工，無論采用抱箍法還是鋼管支架法，上部支撐縱梁常采用I40、I56等型鋼，施工時直接吊裝就位即可。在施工F10蓋梁時，首先考慮的方案也是使用I56型鋼作為縱梁，但是由于跨度太大，經過受力驗算后應力σ=M/W=339.62 Mpagt;[σ]=205 MPa（不滿足要求），跨中撓度f=5q14/384 EI=53.16 mmgt;[ f ]=

9.4×100/400=23.5 mm（不滿足要求），故I56型鋼作為縱梁無法滿足要求。

3.2 貝雷梁適用性分析

采用貝雷梁作為支撐縱梁，其計算過程如下：

（1）設計荷載

1）混凝土自重

蓋梁尺寸為16.35 m×2.2 m×2 m。

混凝土方量：V=67.5 m3，按25 kN/m3計算，蓋梁鋼筋為7.749 t，鋼絞線為2.670 t。

鋼筋混凝土自重：G1=67.5×25+（7.749+2.670）×9.8=1 789.606 kN。

蓋梁長度L=16.35m。

均布延米荷載為q1=G1/L2=1 789.606/16.35=109.456 kN/m。

2）模板自重

組合鋼模板及連接件為0.2 t/m2，模板面積為S=（16.35×2+2.2×2）×1.4+[（16.35+11.6）×0.6+（2.2+1.5）×2.5×2]=87.21 m2。

重量G2=87.21×0.2×9.8=170.932 kN。

均布每延米荷載：q2=170.932/16.35 m=10.455 kN/m。

3）I20工字鋼

分配梁選用I20工字鋼，按照50 cm間距布設，共需4.2 m長的I20工字鋼27根。I20工字鋼每延米重量為27.9 kg/m。

I20工字鋼自重：G3=（4.2×27）×27.9×9.8/1 000=31.006 kN。

均布每延米荷載：q3=31.006/16.35 m=1.896 kN/m。

4）貝雷片

321型貝雷片單側主梁配置6片，共計18 m，每片重量為270 kg。G4=2×6×270×9.8/1 000=31.752 kN。

均布每延米荷載：q4=31.752/16.35=1.942 kN/m。

5）施工荷載

人員、小型機具、堆放按1 000 kg計算，G5=1 000×9.8/1 000=9.8 kN。

均布每延米荷載：q5=9.8/10.374 m=0.945 kN/m。

振搗混凝土產生的荷載：q6=0.45 kN/m。

（2）荷載組合及施工階段

蓋梁自重及支架自重均按恒載考慮組合系數1.2，施工荷載按活載考慮組合系數1.4。

（3）受力模型

1）I20工字鋼

I20工字鋼分布梁直接承受底模以上的自重，I20工字鋼分布在蓋梁兩側的貝雷片上，I20工字鋼分布梁計算跨徑為220 cm。分布梁兩側各懸臂100 cm，懸臂有利于跨中受力，不計懸臂部分，按照簡支梁計算，其計算模型如圖1所示。

2）貝雷片

貝雷片主梁承受由每根I20工字鋼分布梁傳來的重力，按均布荷載考慮，兩側貝雷片各承受一半的力。貝雷片搭在鋼管立柱上，貝雷片的最不利計算跨徑為9.4 m，兩端外伸按懸臂考慮。

（4）貝雷片計算結果

主要承受荷載Q1=1.2×（q1+q2+q3+q4）+1.4×（q5+q6）

=1.2×（109.456+10.455+1.896+1.942）+1.4×（0.945+0.45）

=150.452 kN/m。

貝雷片設兩側，單側承受q=0.5×150.452=75.226 kN/M，鋼材采用Q235鋼，抗拉、抗壓、抗彎強度設計值[σ]=205 MPa。

計算跨徑為9.4 m，按照最大彎矩進行考慮。

跨中彎矩：M=qL2/8=75.226×9.42/8=830.871 kN·m。

321型貝雷片截面抵抗矩：Wx=3 578.5。

σ=M/W=830.871/3 578.5×103 mm2=232.184 MPalt;[σ]=273 MPa（滿足要求）。

跨中撓度：f=q14×（5-24 a2/l2）/384 EI=75.226×9 4004×（5-24×2 8002/9 4002）/（384×2.1×100 000×250 497.2×10 000）=8.346 mm。

[ f ]=L/400=9.4×100/400=23.5 mm（滿足要求）。

經受力驗算后，應力σ=M/W=232.184 MPalt;[σ]=273 MPa（滿足要求），撓度f=q14×（5-24 a2/l2）/384 EI=8.346 mmlt;[ f ]=9.4×100/400=23.5 mm（滿足要求）。貝雷梁作為縱梁能夠滿足受力要求，且在具體施工中通過對其進行監測，發現其位移基本無變化，也無變形，安全性較高[4]。

綜上所述，貝雷梁在大跨徑蓋梁施工存在很大優勢，可用于跨度較大的橋梁蓋梁及其他結構物的施工。相比較型鋼而言，具有更強的適用性。

4 貝雷梁縱梁經濟效果分析

貝雷梁縱梁與型鋼縱梁在施工工藝上基本相同，施工成本差距不大。現從購買形式的經濟性上進行分析，具體詳如表1所示。

5 貝雷梁縱梁使用效果分析

為驗證貝雷梁使用的安全性及結構穩定性，針對彎矩及撓度變形最大的跨中位置，在貝雷片縱梁安裝完成后、澆筑混凝土前及澆筑混凝土后，分別對貝雷梁底部跨中位置進行了高程測量，其測量結構如表2所示。

6 貝雷梁的優缺點

從T3樞紐立交F10蓋梁應用的效果來看，貝雷梁具有以下優點和缺點。

6.1 優點

（1）適用范圍廣。尤其適用于跨度較大的蓋梁施工。

（2）經濟性好。相同使用條件下，貝雷梁租賃使用成本遠遠低于型鋼使用成本。

（3）安全性高。尤其是撓度變形允許范圍較大，安全系數較高。

（4）拼裝方便。貝雷梁由貝雷片組成，且每個貝雷片都是標件，結構尺寸完全一樣，貝雷片之間通過插銷進行連接，可任意拼裝，拼裝方便。

（5）可循環利用。一個蓋梁施工完成后，可以循環利用到下一個蓋梁上，提高材料的利用率。

（6）拆除方便。支架上部縱梁、橫梁型鋼之間沒有焊接，拆除較快。

6.2 缺點

（1）貝雷片一般需要租賃使用，如果施工時間較長，施工成本將增加。

（2）千斤頂頂點位置需在貝雷梁上焊接鋼板，以便于貝雷梁的整體受力。

7 應用前景

貝雷梁租賃成本低、拼裝速度快、施工操作方便、可循環利用、安全性高、適用性廣，尤其針對跨度較大的蓋梁施工中適用性較強。具體施工時，應根據現場實際情況，通過受力驗算分析，決定貝雷梁是否適用。如果單片無法滿足要求時，可采用雙拼、三拼等，增加貝雷梁的整體受力。該技術可在類似工程施工中進行一定程度的推廣。

8 結論

F10蓋梁為大跨度雙柱墩跨既有城市道路蓋梁，具體施工時采用貝雷梁鋼管柱支架+安全棚架的結構體系。此結構體系施工成本低，操作方便，施工速度快，安全系數高，既保證了既有城市道路的車輛暢通，又不影響蓋梁施工。尤其是貝雷梁的應用，更是提高了此結構體系的安全性，保證了大跨徑蓋梁的施工質量和施工速度，同時對小跨徑的蓋梁施工同樣適用，具有廣泛的適用性，可在今后的蓋梁施工中推廣使用。

參考文獻

[1]蔡曉斌，李曉理.淺談鐵路橋梁跨匝道防護棚架的施工及安全管理[J].四川水力發電， 2018（4）：145-146.

[2]鞏鋒.鋼管貝雷梁組合支架法施工安全管控分析[J].水上安全， 2024（7）：181-183.

[3]鄧妍.鋼管立柱貝雷梁組合支架法在橋梁施工中的應用[J].南通職業大學學報， 2024（1）：100-104.

[4]王鵬旭.貝雷梁式支架法在空心薄壁高墩大蓋梁施工中的應用及其計算[J].價值工程， 2024（9）：102-106.