陳天生

（中交三航局廈門(mén)分公司　福建　廈門(mén)　361006）

雙層貝雷支架在大跨徑現(xiàn)澆箱梁技術(shù)的應(yīng)用

陳天生

（中交三航局廈門(mén)分公司福建廈門(mén)361006）

結(jié)合南平市夏道大橋及接線(xiàn)二期工程在上跨已施工完成的朱熹橋大跨徑現(xiàn)澆箱梁支架采用雙層貝雷桁架應(yīng)用實(shí)例，通過(guò)介紹雙層貝雷支架結(jié)構(gòu)受力、結(jié)構(gòu)驗(yàn)算和施工措施，使雙層貝雷支架在布置及安裝更為合理，提高施工的安全性及經(jīng)濟(jì)性，為類(lèi)似工程提供參考。

大跨徑；現(xiàn)澆箱梁；結(jié)構(gòu)驗(yàn)算；施工

1　工程概況

南平市夏道大橋及接線(xiàn)二期工程主線(xiàn)左線(xiàn)橋橋梁全長(zhǎng)638m，橋跨布置為（35+37+35）m+（4×27）m+（4×27）m+（3×30）m+（3×35）m+（4×32）m。上部結(jié)構(gòu)采用等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，Z00#～Z03#梁高2.2m，梁頂寬10m，底板寬4.6m，采用單箱單室截面；基礎(chǔ)為φ1.2m和φ1.5m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

主線(xiàn)左線(xiàn)第一聯(lián)第二孔Z01#～Z02#墩上跨已經(jīng)施工完成的朱熹路橋，跨徑為37m，箱梁混凝土設(shè)計(jì)方量為236.8m3，箱梁總重為616t，朱熹路橋上部為預(yù)制空心板梁，橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，橋梁設(shè)計(jì)等級(jí)為城-A級(jí)，由于左線(xiàn)橋梁該孔較重，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，朱熹路橋不能作為左線(xiàn)橋現(xiàn)澆箱梁支架搭設(shè)平臺(tái)，不能設(shè)置任何支墩，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境特點(diǎn)，項(xiàng)目部采用雙層大跨徑貝雷片現(xiàn)澆箱梁支架方案縱跨朱熹路橋，在兩墩承臺(tái)上設(shè)置鋼管支撐。本工程的實(shí)踐特點(diǎn)決定了采用大跨徑雙層貝雷支架可以為現(xiàn)澆箱梁施工安全提供一種安全、經(jīng)濟(jì)、快速的施工方法。

2　支架設(shè)計(jì)

2.1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

考慮到該跨跨徑較大，中間無(wú)法設(shè)立支架中支墩支撐，故Z01#～Z02#墩只設(shè)置兩個(gè)邊墩支撐，每個(gè)支墩上設(shè)置兩排φ630× 8mm鋼管做立柱，鋼管間距1m，Z02#支墩鋼管立于承臺(tái)上，Z01#支墩由于承臺(tái)寬度不足，只能立一排鋼管，考慮到該跨跨徑較大，在朱熹路旁設(shè)置一中支墩，該中支墩上設(shè)置兩排φ630× 8mm鋼管，鋼管間距1m，鋼管立于一2.3m寬，0.4m厚C30鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)底部采用塊石換填工藝，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)地質(zhì)情況，換填深度不少于3m，做好地基承載力試驗(yàn)，支墩之間計(jì)算跨徑達(dá)32.3m（結(jié)合異形貝雷片）。左線(xiàn)10m橋?qū)?，承臺(tái)設(shè)立三根鋼管，鋼管樁間距為2.2m，翼板下再設(shè)置一根φ630×8mm鋼管，共設(shè)置5根鋼管，5根鋼管間距為1.712m、2.2m、2.2m、1.712m，鋼管采用[20b槽鋼橫向斜向連接，每組采用兩道橫向，兩道斜向交叉連接，每組高度方向間距不超過(guò)3m（如圖1）。

2.2貝雷桁架設(shè)計(jì)

圖1　跨朱熹路37m跨跨徑布置圖

工字鋼橫梁上按受力要求布置支架貝雷縱梁，設(shè)一跨簡(jiǎn)支貝雷縱梁，考慮到該跨跨徑較大，采用雙層貝雷片組的形式來(lái)布置貝雷片桁架縱梁，由12組26排雙層貝雷縱梁組成，其中翼板處設(shè)置的是間距0.9m兩組雙拼雙層加強(qiáng)型貝雷片組，腹板處是間距0.45m三組雙拼雙層加強(qiáng)型貝雷片組，底板設(shè)置的是間距0.9m兩組三拼雙層加強(qiáng)型貝雷片組，貝雷片之間采用插削連接（如圖2）。

圖2　貝雷縱梁布置圖

3　貝雷桁架縱梁受力分析及結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

根據(jù)《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，恒載安全系數(shù)1.2，活載安全系數(shù)1.4，為確保貝雷桁架的受力穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)驗(yàn)算主要分為底板、腹板和翼板處支架受理計(jì)算及結(jié)構(gòu)整體受力驗(yàn)算。

3.1荷載計(jì)算圖示

混凝土澆筑施工時(shí)，貝雷梁為整體受力較復(fù)雜。為了簡(jiǎn)便計(jì)算，可將每片貝雷梁對(duì)應(yīng)的混凝土荷載、上部結(jié)構(gòu)荷載等直接作用在貝雷梁上，其中混凝土荷載按照箱梁橫截面劃分為底板位置、腹板位置和翼板位置，分別對(duì)應(yīng)圖3中的①、②和③。

圖3　箱梁荷載計(jì)算圖示

通過(guò)計(jì)算，箱梁在底板位置、單側(cè)腹板位置和單側(cè)翼板位置面積分別為1.29m2、1.45m2和0.69m2。

3.2荷載

箱梁頂寬10.0m，底寬為4.6m，計(jì)算長(zhǎng)度為32.3m。（1）新澆混凝土自重容重：26kN/m3；（2）竹膠板、方木均布荷載：0.44kN/m2

（3）分配梁均布荷載：總長(zhǎng)10.0m，間距0.8m的根數(shù)32.3/ 0.8+1=42根；單位重25.8kg/m，則總重=10×25.8×42=10836kg。單位荷載g=10836/98/10.0/32.3=0.34kN/m2。

（4）單片貝雷自重取1kN/m。

（5）施工荷載及施工人群：2.5kN/m2。

（6）傾倒混凝土及振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：4kN/m2。（7）風(fēng)荷載：0.3kN/m2。

3.3荷載組合

表1　

3.4荷載模型簡(jiǎn)化計(jì)算

貝雷支架縱梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，計(jì)算跨徑為32.3m，受力形式為均布荷載。則簡(jiǎn)支梁最大的彎矩計(jì)算公式為：

最大的剪力計(jì)算公式：

最大的撓度計(jì)算公式：

式中：q為簡(jiǎn)支梁上每延米的均布荷載；l為簡(jiǎn)支梁的計(jì)算長(zhǎng)度；E為簡(jiǎn)支梁的彈性模量；I為簡(jiǎn)支梁的慣性矩。根據(jù)上述計(jì)算公式，則底板處、腹板處、翼板處及整個(gè)箱梁的貝雷支架計(jì)算如下：

（1）底板處計(jì)算

①?gòu)澗赜?jì)算

②剪力計(jì)算

③撓度計(jì)算

底板處布置兩組三拼雙層加強(qiáng)型貝雷架滿(mǎn)足受力要求。

（2）腹板處計(jì)算

①?gòu)澗赜?jì)算

②剪力計(jì)算

③撓度計(jì)算

腹板處布置三組雙拼雙層加強(qiáng)型貝雷架滿(mǎn)足受力要求。

（3）翼板處計(jì)算

①?gòu)澗赜?jì)算

②剪力計(jì)算

③撓度計(jì)算

翼板處布置兩組雙拼雙層加強(qiáng)型貝雷架滿(mǎn)足受力要求。

（4）箱梁貝雷支架整體計(jì)算

①?gòu)澗赜?jì)算

②剪力計(jì)算

③撓度計(jì)算

箱梁支架體系的貝雷架滿(mǎn)足受力要求。

4　大跨徑貝雷架施工要點(diǎn)

4.1貝雷梁安裝

在鋼管立柱和鋼橫梁安裝完畢并經(jīng)過(guò)檢查驗(yàn)收合格后，進(jìn)行貝雷梁的安裝，該跨支架體系的貝雷片組跨度達(dá)32.3m，貝雷架自重大，吊裝難度較大，現(xiàn)場(chǎng)采取地面分組拼裝、分層吊裝的方式。在吊裝前，首先在場(chǎng)地上按翼板、腹板、底板處的貝雷梁結(jié)構(gòu)布置拼裝成單層多排加強(qiáng)型貝雷桁架，然后安裝上層多排加強(qiáng)型貝雷梁桁架，并將上下雙層貝雷梁聯(lián)結(jié)。安裝順序?yàn)橄鹊跹b中間，后對(duì)稱(chēng)吊裝兩邊的貝雷片，吊裝完成后，用10#槽鋼縱向分5道將各組貝雷梁橫向連接為整體，增加支架橫向整體穩(wěn)定性，最后安裝鋼管立柱支撐處的貝雷梁加強(qiáng)豎桿，加強(qiáng)豎桿采用［10槽鋼，以加強(qiáng)貝雷梁抗剪力。

4.2堆載預(yù)壓

貝雷支架搭設(shè)、模板安裝好后，對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，壓重的荷載分布模擬箱梁的自重分布，壓重順序模擬混凝土的澆注順序。支架預(yù)壓按照箱梁重量120%、模板重量及施工荷載組合確定壓載重量，采用砂袋均勻堆壓，分別在擴(kuò)大基礎(chǔ)布點(diǎn)進(jìn)行地基基礎(chǔ)沉降量觀(guān)測(cè)，在貝雷梁支架下布觀(guān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行支架變形觀(guān)測(cè)，觀(guān)測(cè)采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)采取4次加載即分別為50%、75%、100%、120%超載預(yù)壓，每次加載時(shí)間間隔為12h，加載完成支架穩(wěn)定后采集觀(guān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，計(jì)算各點(diǎn)變形值，并計(jì)算支架基礎(chǔ)及支架塑性和彈性變形情況。根據(jù)預(yù)壓沉降數(shù)據(jù)，調(diào)整底模預(yù)拱度標(biāo)高，對(duì)預(yù)拱度的調(diào)整采用在模板下貝雷梁頂三角木楔進(jìn)行。

4.3支架監(jiān)測(cè)

為確保施工過(guò)程中支架的安全，在上部支架體系共選擇5組貝雷片進(jìn)行施工過(guò)程監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在貝雷架跨中、1/4、3/4位置，共15個(gè)點(diǎn)，在澆筑混凝土前、過(guò)程中、澆筑完成后對(duì)支架體系進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在混凝土澆筑過(guò)程中，如發(fā)生數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值變化較大時(shí)，及時(shí)終止混凝土澆筑，確保施工安全。

4.4支架拆除

支架的拆除為支架搭設(shè)的逆工序。先拆掉貝雷片的橫向連接，用兩臺(tái)5t手拉葫蘆兩端同步將貝雷梁拖動(dòng)至箱梁翼板下方，再同時(shí)用兩臺(tái)汽車(chē)吊懸掛兩端分組、分層吊下。因考慮其中腹板下兩組貝雷梁寬度較窄，拉動(dòng)過(guò)程中容易傾覆，所以對(duì)其三組貝雷梁采用10#槽鋼三腳架加固。

5　監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

在現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)的整個(gè)施工過(guò)程中，我們通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)貝雷架的最大撓度與設(shè)計(jì)值基本吻合，可見(jiàn)該大跨徑貝雷桁架支架體系的安全性在可控范圍之內(nèi)。

6　結(jié)語(yǔ)

大跨徑雙層貝雷支架在南平夏道大橋及接線(xiàn)二期工程的實(shí)踐應(yīng)用，成功解決了跨線(xiàn)現(xiàn)澆箱梁的施工，同時(shí)在該雙層貝雷支架施工中，所采取的各類(lèi)措施有效保證了支架的整體穩(wěn)定性，為安全、優(yōu)質(zhì)、高效的完成該聯(lián)施工奠定了一個(gè)好的基礎(chǔ)。在澆筑后通過(guò)對(duì)箱梁頂面高程、橫縱坡度進(jìn)行復(fù)測(cè)，均能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)規(guī)范要求，模板拆除后翼緣板線(xiàn)形流暢，整體形象美觀(guān)。

隨著全國(guó)交通基礎(chǔ)工程建設(shè)的逐年增多，相互交叉、上跨施工愈來(lái)越多，而在本工程現(xiàn)澆箱梁施工中所采用單跨雙層加強(qiáng)貝雷梁支架結(jié)構(gòu)，將為同類(lèi)大跨徑上跨結(jié)構(gòu)物及河流等現(xiàn)澆箱梁施工提供一定的參考及借鑒。

[1]黃紹金，劉陌生，編著.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè).人民交通出版社，2004.

[2]周水興，等編著.路橋施工計(jì)算手冊(cè).人民交通出版社，2000.

U445.4

A

1673-0038（2015）07-0158-03

2015-1-23

陳天生（1982-），男，中級(jí)工程師，本科。