貝雷梁在連續(xù)梁現(xiàn)澆支架中的應用

韋曉 WEI Xiao

（中鐵二十五局集團第四工程有限公司，柳州 545007）

1 工程概況

河尾村立交新增匝道跨越紫苑路及采蓮河，為避免橋墩影響采蓮河河道坡岸及紫苑路道路邊界，并結合現(xiàn)狀條件，設計采用（26+38+26）m 的連續(xù)梁橋，其中主跨跨越采蓮河，另外小里程邊跨跨越紫苑路。

梁體單箱單室結構，梁寬10.24m，梁底采用拋物線線型設計，梁高為1.6m～2.2m，梁高為1.6m 時，箱梁底寬5.15 m，梁高為2.2m 時，箱梁底寬4.85m，腹板斜率保持1∶4 不變，箱底保持與梁頂平行。橋下凈空第一跨距路面4.45m，第二跨距河床底6.51m，第三跨最大凈空3.51m。

2 支架體系設計

本文僅對主跨跨越采蓮河38m 跨支撐體系中貝雷梁結構及基礎布置形式進行論述。整個梁跨均采用貝雷支架進行架體搭設，貝雷梁支點利用橋墩承臺及在河岸設置兩個臨時支點。支點承臺為1.5×1×13m 的條形承臺，承臺下布置3 根Φ1m 鉆孔樁，樁長為20m。貝雷梁321 貝雷梁，貝雷梁長度36m，貝雷梁在現(xiàn)場進行分組拼裝。貝雷梁采用單層不加強型貝雷梁，共布置10 片單層貝雷梁，箱室及腹板下按90cm 間距各均勻布置8 片，兩側在以165cm 的間距各設置一片，共計10 片。

圖1 橋梁支架布置縱斷面圖

圖2 橋梁主跨支架布置橫斷面圖

在貝雷梁上，按橫橋向每0.6m 布置I14 工字鋼分配梁，為防止工字鋼移動及傾覆，在工字鋼上橫橋向每隔1m 采用φ10mm鋼筋將所有工字鋼焊接。分配梁上采用碗扣式鋼管腳手架搭設操作平臺，碗扣式鋼管腳手架立桿縱向間距為0.6m，橫向間距為0.6m，掃地桿高度0.2m，立桿步距為1m。

3 貝雷梁結構驗算

3.1 貝雷梁驗算

河岸加兩個支點，貝雷梁共3 跨，貝雷梁按標準節(jié)進行拼裝，共計36m，按7.5m+19.5m+9m 連續(xù)結構設置。

本支架采用不加強型貝雷梁，采用單層布置。計算時折算成每片貝雷梁受力進行計算。箱梁為不等截面，計算時以最不利荷載進行計算，墩頂位置梁高2.2m，為最大斷面，斷面尺寸如圖3。

圖3 箱梁橫斷面設計圖

計算寬度取箱室及腹板寬度為4.192+0.754+0.754=5.7m，此時箱梁斷面面積為7.31m2，按最不利荷載進行計算，即箱梁混凝土為7.31m3/m。

此時混凝土等效高度為7.31/5.7=1.28m。

取其中一組貝雷梁進行驗算，貝雷梁間距為0.9m，則每組貝雷梁所受荷載為：

砼荷載：1.28×25.5×0.9=29.38kN/m；

模板荷載：取0.5×0.9=0.45kN/m；

施工荷載：取4×0.9=3.6kN/m；

貝雷架上部荷載為：（混凝土荷載+模板荷載）×1.2+施工荷載×1.4=（29.38+0.45）×1.2+3.6×1.4=40.84kN/m。

計算時簡化計算按9+20+9m 三不等跨梁進行計算，20/9=2.22，查表可得：

最大彎矩為：Mmax=0.354×q×l12=0.354×40.84×92=1171.05kN.m

最大剪力為：τmax =1.125 ×ql1=1.125 ×40.84 ×9 =413.51kN

最大撓度在9m 跨為：fmax=0.677×ql4/100EI=0.677×40.84×94/（100×1052088.24）=0.0017m

不加強型單層貝雷梁容許內力：

彎矩1576.4kN.m，剪力490.5kN，撓度9/400=0.0225m

因此貝雷梁強度、剛度、撓度滿足要求。

3.2 分配梁工字鋼檢算

36m 箱梁，計算時按最不利狀態(tài)進行計算，計算寬度取箱室及腹板寬度為4.192+0.754+0.754=5.7m，此時箱梁斷面面積為7.31m2，所以，此時梁底單位面積內梁體混凝土傳來的重量為：7.31×25.5÷5.7=32.7kN/m2，支架模板荷載按0.5kN/m2考慮，施工荷載按4kN/m2考慮。

計算荷載：P=（32.7+0.5）×1.2+4×1.4=45.44kN/m2。

橫梁采用I14 工字鋼，按其受到來自上部支架傳來的集中荷載，荷載大小為鋼管支架的支反力。支架底部支撐在工字鋼之上，工字鋼沿縱向間距60cm 排列，即支架縱向間距也為60cm，所以混凝土傳來的集中荷載大?。翠摴苤Ъ艿闹Х戳Γ閝=45.44×0.6×0.6=16.37kN，貝雷梁間距為0.9m，計算時按二跨等跨梁進行計算，二跨工字鋼梁上分部四個集中荷載。

圖4 工字鋼梁荷載分布圖

工字鋼彎曲應力：[бw]=170MPa；剪應力：[τ]=85MPa

因此選取的I14 工字鋼可滿足強度、剛度要求。

3.3 基礎承載力檢算

因各支點承擔荷載來自梁底10 片貝雷梁，通過支點承臺分散傳到地基。箱梁為不等截面，計算時箱梁混凝土荷載采用平均梁段荷載進行計算，即取最大和最小截面混凝土平均值進行計算，箱體最大斷面為8.891m2，最小斷面為5.841m2，故36m 上部混凝土體積為（8.891+5.841）/2×36=265.176m3。

該區(qū)域混凝土等效高度為265.176/10.24/36=0.72m。貝雷梁間距0.9m，則每組貝雷梁所受荷載為：

砼荷載：0.72×25.5×0.9=16.524kN/m；

模板荷載：取0.5×0.9=0.45kN/m；

施工荷載：取4×0.9=3.6kN/m；

貝雷架上部荷載為：（混凝土荷載+模板荷載）×1.2+施工荷載×1.4=（16.524+0.45）×1.2+3.6×1.4=25.41kN/m。

每片貝雷架每米線荷載為25.41kN/m，單片貝雷梁自重約0.9kN/m，q=（25.41+0.9×2）=27.21kN/m。

貝雷梁按9+20+9m 三不等跨梁進行計算，在支點位置反力：

R=q/2（l+2a）=27.21/2×（20+2×9）=516.99kN

每個支點承臺荷載按10 片貝雷梁，則支點承臺所受荷載為516.99×10=5169.9kN。

上敘計算已考慮荷載安全系數(shù)：恒載1.2，活載1.4。

支點承臺為1.5×1×13m 的條形承臺，荷載為1.5×1×13×25.5×1.2=596.7kN。

故單個支點承臺對基底施加荷載為5169.9+596.7=5766.6kN。

因支點位于河岸，承載力較差，通過處理后地基承載力按120kPa 考慮，則地基分擔荷載為：

120×1000 ×1.5×13=2340kN。

在支點承臺下布置3 根Φ1m 鉆孔樁。

則單樁荷載為（5766.6-2340）÷3=1142.2kN。

根據(jù)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》JTG D63-2007中按摩擦樁進行計算：

單樁軸向受壓承載力容許值

式中：[Ra]—單樁軸向受壓承載力容許值（kN）；

u—樁身周長（m）；

Ap—樁端截面面積（m2），對于擴底樁，取擴底截面面積；

n—土的層數(shù)；

li—承臺底面或局部沖刷線以下各土層的厚度（m），擴孔部分不計；

qik—與li對應的各土層與樁側的摩阻力標準值（kPa），宜采用單樁摩阻力試驗確定；

qr—樁端處土的承載力容許值（kPa）；

[fa0]—樁端處土的承載力基本容許值（kPa）；

h—樁端的埋置深度（m）；

k2—容許承載力隨深度的修正系數(shù)，根據(jù)樁端處持力層土類按規(guī)范選用，取2.5；

γ2—樁端以上各土層的加權平均重度（kN/m3）；

γ—修正系數(shù)，取0.65；

m0—清底系數(shù)，取0.7；

根據(jù)設計資料，樁位地質為：

人工填土<1>：fa0=100kPa，qik=25kPa，深度li=3.8m。

泥炭質土<3-1-1>：fa0=40kPa，qik=20kPa，深度li=3.6m。

粉砂夾黏土<3-2>：fa0=100kPa，qik=30kPa，深度li=5.9m。

黏土<3>：fa0=120kPa，qik=50kPa，深度li=6.7m。

粉砂夾黏土<3-2>：fa0=100kPa，qik=30kPa，深度li=2.4m。

因此：樁長設計為20m 驗算通過滿足要求。

3.4 貝雷支架搭設

①貝雷片拼裝過程中，提前選擇一塊空曠平整的場地，在地面上鋪設方木作為拼裝貝雷梁支立點。②先將貝雷片在地面上按設計片數(shù)拼裝，分組聯(lián)結；采用標準長度3m 貝雷梁進行調節(jié)并安裝，采用45cm 橫撐架貝雷梁，在進行整架吊裝前必須對銷子安裝位置、橫架螺栓進行逐一檢查。③貝雷梁在地面上拼裝好之后，選擇汽車吊站位，汽車吊站位好之后對貝雷梁進行吊裝。④貝雷梁吊裝到位后，對每兩組貝雷梁之間增加橫向連接，橫向連接采用鋼管扣件將整個貝雷梁進行整體橫連，橫連采取每3m 設置一道，上下交叉設置。⑤上述工序完成之后進行上部分配梁、支架的安裝。⑥注意事項：1）貝雷桁架每個接頭必須安裝小花架；縱向貝雷主梁的水平偏差應≤10mm，且全架長的水平偏差不大于50mm。2）使用汽車吊將已聯(lián)結的貝雷梁吊裝到位。單組貝雷梁吊裝時設置兩個起吊點，并且等距離分布，保持吊裝過程中貝雷梁平衡，以避免吊裝過程中產生扭曲應力。

4 支架預壓

4.1 支架預壓荷載計算

4.1.1 荷載分布情況

箱梁現(xiàn)澆支架在澆注混凝土前必須進行預壓，通過預壓時測量出的有關沉降數(shù)據(jù)，計算出預拱度，在支架模板安裝時預留標高，以實現(xiàn)澆注完成的箱梁底面標高符合設計要求?，F(xiàn)取以下幾處進行計算：①最不利位置：在墩頂實心段及腹板位置，混凝土厚度最大1.6m。②一般不利位置：箱室混凝土厚度0.53～1.03m，翼板厚度從0.5～0.2 線性變化。

4.1.2 預壓方法

①支架預壓按預壓單元進行分三級加載，三級加載依次為單元內預壓荷載值的60%、80%和110%。

②當縱向加載時，宜從混凝土結構跨中開始向橋臺處進行對稱布置；當橫向加載時，應從混凝土結構中心線向兩側進行對稱布載。

③每級加載完成后，應先停止下一級加載，并應每間隔12h 對支架沉降量進行一次監(jiān)測。當支架頂部監(jiān)測點12h 的沉降量平均值小于2mm 時，再進行下一級加載。

④在全部加載完成后的支架預壓檢測過程中，當滿足下列條件之一時，應判定支架預壓合格：

1）各監(jiān)測點最初24h 的沉降量平均值小于1mm；

2）各監(jiān)測點最初72h 的沉降量平均值小于5mm。

⑤支架預壓可一次性卸載，預壓荷載應對稱、均衡、同步卸載。

4.1.3 預壓荷載計算

①最不利位置。

1）最不利位置為墩頂位置實心段，混凝土厚度1.6m?，F(xiàn)取1m×1m 的面積作為預壓單元進行荷載計算。該單元內混凝土荷載：g1=1m×1m×1.6m×2.6t/m3=4.16t

模板荷載g2=200kN/m2=0.2t/m2

預壓荷載總重g=1.1×（4.16+0.2）=4.8t

采用等重的沙袋過磅稱量進行預壓，每平方米荷載為4.8t/m2。

2）最不利位置為墩頂位置實心段，混凝土厚度2.2m。現(xiàn)取1m×1m 的面積作為預壓單元進行荷載計算。該單元內混凝土荷載：g1=1m×1m×2.2m×2.6t/m3=5.72t

模板荷載g2=200kN/m2=0.2t/m2

預壓荷載總重：g=1.1x（5.72+0.2）=6.51t

采用等重的沙袋過磅稱量進行預壓，每平方米荷載為6.51t/m2

②一般位置。

一般位置包括箱室、翼板。

箱室混凝土，頂板厚度為0.28m，底板厚度為0.25～0.75，箱室混凝土厚度取值0.53～1.03m，翼板厚度從0.5～0.2 線性變化，現(xiàn)取1m×1m 的面積作為預壓單元進行荷載計算。該單元內混凝土荷載：

g1 箱=（1m×1m×0.53m）×2.6t/m3=1.38t

g2 箱=（1m×1m×1.03m）×2.6t/m3=2.68t

g1 翼=（1m×1m×0.5m）×2.6t/m3=1.3t

g2 翼=（1m×1m×0.2m）×2.6t/m3=0.52t

模板荷載g2=2kN/m2=0.2t/m2

預壓荷載總重：

g1 箱=1.1×（1.38+0.2）=1.74t

g2 箱=1.1×（2.68+0.2）=5.01t

g1 翼=1.1×（1.3+0.2）=1.65t

g2 翼=1.1×（0.52+0.2）=0.8t

箱室部位支架預壓采用等重的沙袋過磅稱量進行預壓，每平方米荷載為由跨中底板厚0.25 位置向墩頂0.75位置從1.74t/m2至5.01t/m2變化。

翼板部位支架預壓采用等重的沙袋過磅稱量進行預壓，每平方米荷載為由根部至最外側由1.65t/m2至0.8t/m2線性變化。

4.2 卸載

加載至110%時所測數(shù)據(jù)與連續(xù)24 小時后的數(shù)據(jù)變化平均小于1mm 時，或連續(xù)72h 的沉降量平均值小于5mm 時，表明支架已基本變形到位，經(jīng)監(jiān)理工程師確認后，即可進行卸載工作，卸載時采取均勻分層拆除，保證支架在拆除過程中受力均勻。

卸壓完成6 小時后，要再次復測各控制點標高，計算出支架的彈性變形量（等于卸壓后標高減去持荷穩(wěn)定后所測標高），用總沉降量（即支架持荷后穩(wěn)定沉降量）減去彈性變形量為支架的非彈性變形（即塑性變形）量。預壓完成后要根據(jù)預壓成果通過可調頂托調整支架的標高。

5 總結

河尾村立交新增匝道工程采蓮河中橋主跨連續(xù)箱梁支架體系施工依照上述方法施工，保質保量的完成施工內容符合驗收標準。支架體系施工中未發(fā)生任何事故，為連續(xù)箱梁施工的質量打下了穩(wěn)固的基礎。此類支架施工時主要考慮支點位置承載力情況，貝雷梁梁跨布置形式的驗算，本工程橋梁主跨上跨既有市政景觀河道，施工時需考慮既有河道的保護，跨河部分跨度較大，故貝雷梁考慮采用三不等跨連續(xù)梁結構設置，增加其跨度適用性。本項目成功案例可為類似工程提供參考，針對上部滿堂支架平臺本文未做驗算，類似項目在參考本文時需對上部滿堂支架進行獨立驗算后配合使用。