貝雷梁滿堂支撐體系施工技術(shù)應(yīng)用研究

摘 ?要：貝雷梁滿堂支撐體系能組成不同跨度和多種排數(shù)、層數(shù)不一的施工平臺(tái)，大大降低了常規(guī)鋼管落地式腳手架材料的使用量，克服了滿堂支架高度受限的問題及混凝土現(xiàn)澆工程中支模費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題。研究表明其可適用于野外較惡劣的施工環(huán)境，且具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。本文以擺布塘中橋工程為依托，從貝雷梁滿堂支撐體系設(shè)計(jì)、地基處理、安裝及有限元分析等方面系統(tǒng)分析該支撐體系在現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的施工技術(shù)，為同類工程應(yīng)用提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：滿堂支撐體系;貝雷梁;有限元分析

中圖分類號(hào)：U445.4??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????文章編號(hào)：2096-6903（2019）07-0000-00

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，滿堂支架以施工速度快、操作簡(jiǎn)單、橋梁線形控制方便等優(yōu)點(diǎn)在橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，且技術(shù)也日趨成熟。馮曉楠根據(jù)滿堂支架的結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)，分析了滿堂支架的荷載計(jì)算方法及計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了滿堂施工力學(xué)計(jì)算過程的簡(jiǎn)化、規(guī)范和高效。林小輝、朱小京等提出了一種基于水平桿不連續(xù)性的簡(jiǎn)化模型。通過支架承載力試驗(yàn)結(jié)果與模型計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，證明了簡(jiǎn)化模型的正確性，并根據(jù)修正公式快速地計(jì)算支架的穩(wěn)定荷載，為碗扣式滿堂支架的整體穩(wěn)定性分析提供了一種方法。高云東、江志煒等針對(duì)大跨度、大型懸挑工程更換支撐施工周期長(zhǎng)、成本高的缺點(diǎn)，提出了滿堂支架體系替代支撐的優(yōu)化方案。王生輝對(duì)滿堂支架的布置的形式進(jìn)行了探討和研究。朱饒強(qiáng)結(jié)合某大橋滿堂支架施工方案，提出一種新的在大型有限元軟件應(yīng)用的滿堂支架施工模擬方法。

國(guó)內(nèi)許多專家學(xué)者對(duì)滿堂支架進(jìn)行了研究，但缺乏從施工前對(duì)支架體系精確應(yīng)力驗(yàn)算及施工過程中地基處理的過程控制。本文結(jié)合擺布塘中橋工程，針對(duì)貝雷梁滿堂支撐體系建立模型驗(yàn)算，為以后同類工程提供有價(jià)值的參考和借鑒。

1 工程概況

擺布塘中橋中心樁號(hào)為K0+395，上部構(gòu)造為1×30m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁。與線路正交，起終點(diǎn)岸橋臺(tái)均為U型橋臺(tái)，承臺(tái)樁基礎(chǔ)，橋梁全長(zhǎng)48m，橋梁頂寬19.25m，底寬15.25m，梁高1.8m，混凝土設(shè)計(jì)方量442.34m3，起點(diǎn)樁號(hào)為K0+371，迄點(diǎn)樁號(hào)為K0+419。本座橋梁共有樁基48根，樁基均采用鉆孔灌注樁，樁徑均為1.6m。本橋平面位于直線上，橋面橫坡為單向1.50%，縱坡2.65%。

擺布塘中橋跨越溝渠，施工期間溝渠為干溝，橋梁區(qū)域沒有積水，橋區(qū)地形平緩，便于貝雷梁滿堂支架的搭設(shè)。

2 貝雷梁滿堂支撐體系有限元分析

2.1有限元模型的建立

為了研究該貝雷梁支撐體系的受力特點(diǎn)及穩(wěn)定性，本文采用有限元軟件ANSYS18.2建立該結(jié)構(gòu)體系的有限元模型。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，選取受力較大的一榀框架進(jìn)行建模，根據(jù)實(shí)際情況，支撐體系底部的承臺(tái)施加位移約束。本文的貝雷梁滿堂支撐體系有限元模型采用分離式模型，即鋼桁架與頂部支撐鋼板單獨(dú)建模，鋼桁架采用BEAM188單元，頂部支撐鋼板采用 SHELL 181單元模擬， 鋼桁架與頂部支撐鋼板均使用強(qiáng)度等級(jí)為Q345B的鋼材，泊松比 0.3。模型在頂部支撐鋼板表面施加面荷載，模擬試件所受的均布荷載;根據(jù)《組裝式桁架模板支撐應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T389-2016），在鋼桁架側(cè)部施加附加水平荷載，按組裝式桁架模板支撐所承受的豎向永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的2%取值，并沿水平方向作用在豎向桁架混合支撐頂部，疊合板有限元模型如圖 1所示。

2.2有限元分析結(jié)果

從圖2中可以看出，頂部鋼桁架有彎曲變形，支撐鋼板發(fā)生屈曲變形。從圖3可以看出，結(jié)構(gòu)最大變形為沿著X方向的23.935mm，且發(fā)生在支撐架頂部。支撐鋼板所受壓應(yīng)變最大，鋼桁架X方向所受壓應(yīng)變最大，這是考慮到在支撐體系上方澆筑混凝土?xí)r，由于流態(tài)混凝土對(duì)垂直模板的沖擊，但是從應(yīng)變數(shù)值看均小于鋼材破壞強(qiáng)度。

同時(shí)，結(jié)構(gòu)整體并未發(fā)生大的變形，支撐體系在受到荷載作用時(shí)穩(wěn)定性較好，這與在貝雷梁之間設(shè)立斜撐有關(guān)，說明斜撐可以有效的加強(qiáng)整個(gè)體系的整體性。

3?貝雷梁滿堂支撐體系施工技術(shù)

3.1基礎(chǔ)處理

施工前，采用0.62m片石換填淤泥質(zhì)土、樁基施工泥漿池，溶洞填充淤泥等影響地質(zhì)承載力的支架搭設(shè)區(qū)域。壓實(shí)處理后的地基，其地基承載力必須>200kpa，滿足地基承載力要求。為防止地基積水軟化造成支架下沉，在支架工程范圍內(nèi)澆筑C20混凝土20cm厚素混凝土承臺(tái)，提前預(yù)埋螺栓，并加強(qiáng)地基排水，設(shè)置縱、橫向排水溝渠，確保連續(xù)箱梁澆注混凝土?xí)r，滿足上部立桿對(duì)地基承載力的要求。另外根據(jù)地質(zhì)柱狀圖根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，有選擇地進(jìn)行鉆探勘探，檢查是否存在淺埋溶洞。對(duì)區(qū)域內(nèi)埋深<1.5m，直徑>0.5m的溶洞進(jìn)行開挖揭露，并用碎石填充壓實(shí)。

3.2支架搭設(shè)

先用全站儀放出箱梁中心線，然后根據(jù)支架設(shè)計(jì)步距用鋼尺放出底座十字線，并作明顯標(biāo)記。然后根據(jù)底座的標(biāo)記位置放置底座，用螺栓將底座與承臺(tái)牢固連接。完成后在底座上安裝貝雷梁，一個(gè)貝雷梁下面需要三個(gè)底座，分別位于中間及兩端位置，在首層貝雷梁安裝完成后，安裝第二層貝雷梁，第二層貝雷梁與首層貝雷梁正交布置，兩層貝雷梁通過角撐與螺栓牢固連接，后面其它層貝雷梁均與其下層貝雷梁正交布置，并通過角撐與螺栓牢固連接。

安裝滿堂支架前，應(yīng)檢查支架角鋼是否彎曲，接頭是否開焊、斷裂等現(xiàn)象，無誤后方可安裝。從一端安裝底部貝雷梁，調(diào)整貝雷梁垂直度和位置后使用角撐固定并將螺栓擰緊。拼裝時(shí)，滿堂支架貝雷梁必須保證垂直度，特別是第一層所有立桿與橫桿安裝調(diào)整正確后，才能繼續(xù)向上拼裝。

第一層貝雷梁、角撐安裝完后再進(jìn)行第二層貝雷梁和角撐的安裝，直至最頂層，最后安放螺栓支撐頂升平臺(tái)，并依設(shè)計(jì)標(biāo)高將螺栓支撐頂升平臺(tái)調(diào)至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置。

為增加支架穩(wěn)定性，在相鄰貝雷梁之間使用斜撐加強(qiáng)整體性，斜撐與貝雷梁通過螺栓連接。滿堂支架搭設(shè)要求連接緊密、牢靠，施工中要設(shè)置專人檢查，保證支架搭設(shè)的安全可靠。

3.3支架預(yù)壓

支架搭設(shè)、立模工序完成后，順橋向在1/4跨、1/2跨、3/4跨及前后兩個(gè)支點(diǎn)處設(shè)置支架沉降觀測(cè)斷面。根據(jù)箱梁底寬度，每個(gè)觀測(cè)斷面沿橫向?qū)ΨQ設(shè)置2-3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，從而形成沉降觀測(cè)網(wǎng)。

支架荷載預(yù)壓采用箱梁重量的1.2倍砂袋壓重，以消除地基沉降和支架的非彈性變形。計(jì)算砂袋堆碼厚度，預(yù)壓前，應(yīng)先設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，將分層堆碼砂袋分層堆放至設(shè)計(jì)高度。加載采取分級(jí)進(jìn)行，使加載過程盡量符合澆筑混凝土的狀態(tài)。砂袋要逐袋稱量，加載到支架上的砂袋頂表面鋪設(shè)彩條布，以防降雨引起砂袋吸水后加載重量發(fā)生變化和底模板浸濕變形。分級(jí)進(jìn)行加載，使加載過程盡可能符合混凝土澆筑狀態(tài)。砂袋逐袋稱重，頂面鋪彩布，防止因降雨吸水后砂袋的負(fù)荷重量變化以及底部模板浸濕變形。根據(jù)卸荷前后的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出地基沉降、彈性變形及非彈性變形，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)置預(yù)拱度。加載試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)滿堂支架進(jìn)行檢查，確定安全，可行性后，方可進(jìn)行下道工序施工。

4 結(jié)語

本文以擺布塘中橋工程為依托，從支架設(shè)計(jì)、地基處理、支架搭設(shè)、預(yù)壓及貝雷梁滿堂支撐體系有限元分析等幾個(gè)方面系統(tǒng)分析了貝雷梁滿堂支撐體系在現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工中的應(yīng)用：

（1）有限元分析結(jié)果表明，貝雷梁滿堂支撐體系結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度和鋼材應(yīng)變都在規(guī)范要求范圍內(nèi)，通過斜撐的加強(qiáng)作用使結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性更好，解決橋梁地基處理難、支撐高度高的問題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）在實(shí)際應(yīng)用過程中，結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定、安全，結(jié)構(gòu)受力均滿足有關(guān)規(guī)范要求，施工方法簡(jiǎn)單高效，值得在同類現(xiàn)澆箱梁施工中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]馮曉楠，劉朵，張建東.碗扣式承重支架實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究[J].施工技術(shù)，2019，48（2）：95-99.

[2]林小輝.現(xiàn)澆箱梁滿堂支架地基處理與承載力驗(yàn)算[J].福建交通科技，2018（4）：132-134.

[3]朱小京，起朝鮮，鄒懷秀，等.現(xiàn)澆箱梁滿堂支架濕軟地基處理與承載力驗(yàn)算[J].施工技術(shù)，2016，45（S1）：311-313.

[4]高云東，程峰，李勝.全互通立交橋現(xiàn)澆混凝土箱梁支架工程施工及安全監(jiān)控[J].建筑技術(shù)，2014（9）：23-25.

[5]江志煒，吳立標(biāo)，陳建鋒，等.高空大懸挑混凝土結(jié)構(gòu)支撐體系施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2019，48（2）：84-87.

[6]王生輝.現(xiàn)澆箱梁滿堂支架搭設(shè)方案及結(jié)構(gòu)安全性分析[J].建筑設(shè)計(jì)，2015（4）：85-88.

[7]朱饒強(qiáng).拱橋滿堂支架施工有限元模擬優(yōu)化[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（13）：262-264.

[8]組裝式桁架模板支撐應(yīng)用技術(shù)規(guī)程：JGJ/T 389-2016[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

收稿日期：2019-10-12

作者簡(jiǎn)介：郝海軍（1983—），男，山西代縣人，本科，高級(jí)工程師，主要從事橋梁工程施工技術(shù)管理工作。

Research on the Construction Technology of Bailey Beam full Supporting System

HAO Haijun

（China Railway 16th Bureau Group Fourth Engineering Co.Ltd.，Beijing ?101400）

Abstract：Bailey beam full hall support system can form a construction platform with different spans， multiple rows and layers， which avoids a large amount of investment in conventional steel tube floor type scaffold materials， overcomes the problem of limited height of full hall support and the problem of time-consuming and laborious formwork in the concrete cast-in-place project， can adapt to the harsh construction environment in the field， and has a strong economy. In this paper， based on the middle bridge project of baobutang， the construction technology of the support system in cast-in-place continuous box girder is systematically analyzed from several aspects， such as the design， foundation treatment， installation and finite element analysis， so as to obtain the corresponding results and provide reference for similar projects.

Keywords：Full support system;Bailey beam;finite element analysis