貝雷梁鋼管支架在現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用技術(shù)

王 成 上海鐵路局上海華東鐵路建設(shè)監(jiān)理有限公司

貝雷梁鋼管支架在現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用技術(shù)

王 成 上海鐵路局上海華東鐵路建設(shè)監(jiān)理有限公司

結(jié)合某鐵路特大橋上跨G105國(guó)道40 m箱梁施工過(guò)程，介紹了鋼管貝雷梁支架在現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用技術(shù)。

鋼管立柱；貝雷梁；現(xiàn)澆箱梁；技術(shù)應(yīng)用

近年來(lái),隨著鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，橋梁成為鐵路建設(shè)不可缺少的重要結(jié)構(gòu)物，鐵路橋梁多以簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)，本文以某鐵路建設(shè)為背景，簡(jiǎn)述了某特大橋跨G105國(guó)道40m箱梁鋼管貝雷梁支架施工方法，主要包括：貝雷梁支架設(shè)計(jì)、鋼管立柱設(shè)計(jì)、貝雷支架拆除、混凝土澆筑等內(nèi)容。

1 工程概況

某鐵路特大橋采用1孔40 m簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)上跨國(guó)道。梁體為單箱單室、等高度、等截面箱梁。箱梁全長(zhǎng)40.6 m，頂板寬4.9 m，底寬4 m，梁高3.3 m；頂板厚28 cm，梁端梗肋處頂板厚由28 cm漸變至60 cm，底板厚30 cm，梁端梗肋處底板厚由30 cm漸變至75 cm，腹板厚30 cm，支座處腹板厚由30 cm漸變100 cm。梁體在跨中設(shè)橫隔板，全聯(lián)共設(shè)1道橫隔板，橫隔板中部設(shè)有孔洞，以利檢查人員通過(guò)。

2 支架設(shè)計(jì)和施工

針對(duì)該箱梁的特點(diǎn)和周圍環(huán)境決定采取現(xiàn)澆施工方法。本結(jié)構(gòu)跨越G105國(guó)道，車流量較大，施工時(shí)需預(yù)留機(jī)動(dòng)車通行車道及應(yīng)急車道?，F(xiàn)澆梁底部支架設(shè)置5個(gè)支墩：1號(hào)及5號(hào)支墩分別設(shè)置于兩個(gè)墩的承臺(tái)頂部，2號(hào)及4號(hào)支墩設(shè)置在既有公路邊緣，3號(hào)支墩設(shè)置在現(xiàn)澆梁跨中，2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)支墩鋼管底座均采用C30混凝土結(jié)構(gòu)，支墩上下部設(shè)置10 cm×10 cm網(wǎng)格狀網(wǎng)片(Φ12 mm螺紋鋼筋)。支墩位置支架結(jié)構(gòu)自上而下依次為：1.8 cm厚優(yōu)質(zhì)竹膠板、9 cm×9 cm方木、平鋪[100 mm槽鋼、高1.5 m貝雷梁托架、2I40組合工字鋼帽梁、內(nèi)徑Φ500 mm、厚10 mm鋼管立柱、混凝土底座。貝雷梁端部與墩頂帽空位搭設(shè)腳手架(縱向立桿間距30 cm，橫向立桿間距60 cm，水平剪力體系設(shè)置：底部水平剪力體系距離底托底部小于30 cm，頂部水平剪力體系距離頂托頂部應(yīng)小于50 cm，中部設(shè)置2道橫桿。

2.1 貝雷梁支架的設(shè)計(jì)

現(xiàn)澆支架的整體布置形式及橫斷面布置見(jiàn)圖1。

圖1 現(xiàn)澆支架的整體布置及橫斷面布置圖

2.1.1 貝雷支架的布置與安裝

沿箱梁橫斷面方向設(shè)置10道貝雷片，按設(shè)計(jì)要求組裝成單層雙排、單層三排結(jié)構(gòu)，均勻布置，上下部均采用[10槽鋼穿眼螺栓固定，槽鋼橫橋向布置，每6 m設(shè)置一根，不得焊接，整幅貝雷梁安裝完成后，在端部利用吊機(jī)吊裝平鋪槽鋼，槽鋼鋪設(shè)自一端向另一端進(jìn)行。每組貝雷梁底部設(shè)置防滑Φ22螺紋鋼筋楔子，鋼筋順橋向緊貼貝雷梁邊緣與工字鋼焊接。槽鋼鋪設(shè)完成后，頂部采用Φ12 mm鋼筋順橋向焊接，將槽鋼連接成一個(gè)整體，并在槽鋼端部焊接Φ16 mm鋼筋欄桿，槽鋼鋪設(shè)及加固完成后，在端部利用吊機(jī)吊裝9 cm×9 cm方木，方木順橋向布置，底板間距40 cm，腹板底部間距30 cm。

2.1.2 貝雷支架的設(shè)計(jì)檢算

（1）荷載取值

①箱梁重量：（245.1-45.4）×2.6=519.22 t；

②梁體內(nèi)外模板、方木及內(nèi)外側(cè)支架重量：根據(jù)計(jì)算總重量為模板12.42 t、方木12.16 t、鋼管11.01 t、模板拉筋4.23 t，其它材料5 t，共計(jì)44.82 t；

③槽鋼重量：17.57 t；

④貝雷梁共計(jì)120片 (單層不加強(qiáng)貝雷梁共4組)，計(jì)120×0.3=36 t；

⑤鋼立柱頂部2I40組合工字鋼重量：8×2×0.0676=1.08t (單組)；

⑥鋼立柱自重：0.126 t/m，2號(hào)支墩鋼立柱重1.84 t(3根鋼管)；跨中支墩(3號(hào)支墩，3根鋼管)高4.66 m，重1.76 t；

⑦梁頂其他活載取2 t/m（含人員、材料及機(jī)具荷載、風(fēng)荷載、混凝土沖擊荷載、混凝土對(duì)模板側(cè)向壓力、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載等）。

計(jì)算跨度L=36 m，由極限狀態(tài)法計(jì)算得貝雷梁頂部單位重量

（2）貝雷梁受力檢算

①荷載取值：均布荷載為q=24 t/m。

②貝雷梁強(qiáng)度驗(yàn)算：

貝雷架為四跨連續(xù)梁，中間兩跨跨距為12 m，邊跨為5.9 m，考慮安全性，以中跨荷載計(jì)算為例，且視其為兩跨連續(xù)梁。則可知中間支撐處彎矩和剪力最大，其值如下：

每跨采用單層不加強(qiáng)貝雷梁共10片，查《鐵路混凝土梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》)附錄D表(貝雷梁的承載力設(shè)計(jì)值及幾何特性)：

單片最大允許彎矩 [Mmax]=78.82 t.m；單片最大允許剪力[Vmax]=24.52 t

單片最大慣性矩I=250497.2cm4

為保證貝雷梁支點(diǎn)位置剪力安全性，采取在跨中3個(gè)支點(diǎn)前后各2 m范圍內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)豎桿或V型斜桿增強(qiáng)貝雷梁的抗剪強(qiáng)度。

撓度計(jì)算：

2.2 鋼管立柱的設(shè)計(jì)

2.2.1 鋼管立柱的布置

鋼管立柱施工首先要保證鋼管支柱的穩(wěn)定性和抗傾覆能力，具體措施是：采用內(nèi)徑50 mm、壁厚10 mm的鋼管立柱，頂部設(shè)置高30 cm的落架砂箱，砂箱與鋼管立柱頂鋼板點(diǎn)焊連接，底部在承臺(tái)上預(yù)埋60 cm×60 cm厚10 mm鋼板，鋼板底部焊接Φ20 mm鋼筋彎頭。邊支墩鋼管立柱與墩身采用[10槽鋼進(jìn)行縱向、橫向及交叉焊連，使之連成一個(gè)整體。中支墩底座設(shè)計(jì)為寬2 m，高1 m的C30混凝土結(jié)構(gòu)，鑿除公路表層瀝青，挖至路基堅(jiān)硬底層，經(jīng)地基承載力檢測(cè)合格后，澆筑混凝土。

2.2.2 鋼管立柱的設(shè)計(jì)檢算

貝雷梁為四跨連續(xù)超靜定結(jié)構(gòu)，各支墩支反力根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)力矩分配法計(jì)算得：

N1=N5=560.5 kN（3根鋼管立柱）N2=N4=2 317 kN（3根鋼管立柱）N3=2 837 kN（6根鋼管立柱）由此可知：N1=N5＜N2=N4＜N3Q235鋼材抗壓強(qiáng)度為[σ]=215 MPa，以單根立柱受力最不利2號(hào)支墩計(jì)算。

單根樁所受支反力為N單==772.3 kN

鋼管截面積：A=（2602-2502）×3.14=16 014 mm2。

鋼管最大自由長(zhǎng)度l=3 m，回轉(zhuǎn)半徑i=0.25 m

查《規(guī)程》附錄F表F.0.1得：軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)Φb =0.989

鋼管容許壓力[P]=[σ]×A=3282.87 kN>N單=772.3 kN，鋼管承載力滿足要求。

2.3 貝雷支架的拆除

2.3.1 支架整體落架

首先利用砂箱進(jìn)行支架整體落架，各個(gè)支墩落架同步進(jìn)行，每個(gè)支墩安排1人釋放砂箱內(nèi)砂粒，箱梁底部支架隨砂箱內(nèi)沙粒減少而逐步下降，支架整體下降控制在5 cm～10 cm為宜。

2.3.2 支架拆除

支架整體落架后，先解除槽鋼順橋向設(shè)置的鋼筋焊接約束，再人工拆除半幅梁底模板、方木及槽鋼，拆除后的材料立即清理出路面。

2.3.3 貝雷梁拆除

貝雷梁逐排依次進(jìn)行拆除，拆除一排解除一排的橫向槽鋼約束。處于梁底不能直接采用吊機(jī)吊裝的貝雷梁，采用人工移梁（工字鋼頂部涂刷潤(rùn)滑油，施工人員在梁體兩端用撬棍同步移梁，角鋼制作的三腳架支撐梁體保持移梁時(shí)的穩(wěn)定性）的方式將梁體移至工字鋼端部后進(jìn)行吊裝。

2.3.4 邊支墩拆除（1號(hào)和2號(hào)或4號(hào)和5號(hào)）

工字鋼利用鏟車拆除，人工拆除鋼立柱，破碎錘拆除混凝土支墩，自卸車外棄。

2.3.5 跨中支墩

跨中支墩放在最后拆除，利用破碎錘破碎混凝土支墩，自卸車外運(yùn)。

2.4 支架預(yù)壓

支架安裝完畢后，進(jìn)行靜載試驗(yàn)，以測(cè)定支架結(jié)構(gòu)的彈性和非彈性變形值，驗(yàn)證支架各部分結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí)并為逐段立模標(biāo)高提供可靠數(shù)值。預(yù)壓過(guò)程中，預(yù)壓荷載分布與支架施工荷載分布基本一致，以保證預(yù)壓過(guò)程中支架各桿件的受力與實(shí)際相符。采用砂袋預(yù)壓，砂袋容積1m3，逐層加載，避免偏荷載過(guò)大。支架沉降監(jiān)測(cè)采用水準(zhǔn)儀，支架平面位移采用全站儀進(jìn)行觀測(cè)。設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)共計(jì)18個(gè)，基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置2處（兩橋墩頂部各一個(gè)）。支架加載前，監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)初始值；每級(jí)加載完成持荷60 min后再進(jìn)行觀測(cè)，以后間隔6 h監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量，當(dāng)相鄰兩次監(jiān)測(cè)位移平均值之差不大于2 mm時(shí)，方可進(jìn)行后續(xù)加載；全部預(yù)壓荷載加載完成后，間隔6 h監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量，當(dāng)連續(xù)12 h監(jiān)測(cè)位移平均值之差不大于2 mm時(shí)，方可卸載；卸載完成6 h后，監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量。混凝土灌注順序：總的原則是采用兩套澆筑設(shè)備由兩端向中間對(duì)稱、分層灌注，按“斜向分段、水平分層”的方法澆筑。斜向分段長(zhǎng)度宜為4 m～5 m，混凝土灌注分層厚度30 cm～40 cm，分層厚度可根據(jù)混凝土供應(yīng)能力、澆筑速度、搗固能力和梁體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等條件確定。

每一層按先橫梁、底板、腹板的順序循環(huán)灌注，橫橋向從外側(cè)開(kāi)始澆筑，將底板以下灌注完成后，再按橫梁、腹板的順序循環(huán)。不斷敲擊聽(tīng)聲音，以保證混凝土密實(shí)，且內(nèi)模開(kāi)設(shè)活動(dòng)孔洞（竹膠板塊），以便觀察及振搗，為確保混凝土施工質(zhì)量，混凝土澆筑選擇在無(wú)雨的日期進(jìn)行，澆筑時(shí)間安排在白天溫度適宜的情況下進(jìn)行。

3 混凝土的澆注

混凝土拌和采用拌和站集中拌和，混凝土罐車運(yùn)輸，汽車泵泵送入模。整個(gè)箱梁的底板、腹板和頂板混凝土采用一次澆筑完成的方式。為確保底板混凝土入模，在芯模頂板預(yù)留兩個(gè)50 cm×50 cm混凝土入料口。振搗采用插入式振搗器。

4 結(jié)束語(yǔ)

該鐵路特大橋跨G105國(guó)道40 m箱梁采用鋼管立柱貝雷梁支架施工，不僅節(jié)約了投資，將主要受力構(gòu)件加工成大塊，用機(jī)械吊裝，提高了機(jī)械化作業(yè)程度和工效，節(jié)省了時(shí)間；整體落架法拆除支架，不僅減少了高空作業(yè)量，保障了施工安全，而且提高了工效，可供同類型橋梁施工參考。

責(zé)任編輯：宋飛 胡雄偉

來(lái)稿時(shí)間：2015-01-20