在某高速大桥建设中钢管柱贝雷梁支架法的应用

郭华

摘要：传统的满堂支架地基处理一次性投入处理费用高，当添加施工荷载时地基可能出现不均匀沉降，从而造成砼质量不同程度的损伤，而无法满足桥跨以下交通需要，为确保施工的同时维持交通，采用钢管柱贝雷梁式支架进行上部砼现浇，是解决交通矛盾的有效方法。

关键词： 应用钢管柱贝雷梁设计

贝雷梁，它是用贝雷架组装成的桁梁，贝雷架之间多以发窗为连接构件，用螺栓固定 用途：因为架设迅速，机动性强，战时多用于河道、断崖处架设简易桥梁，现多用于工程施工，如龙门吊，施工平台，工程便道桥梁等。

一、工程概况

某高速大桥北引桥跨梁分布在G24#～G28#墩之间，全部为直线梁，桥跨分布为（40+2×44+40）m。

主梁采用单箱单室斜腹板截面，现浇梁长分别为48m、44m、44m、32m。单幅桥主梁顶宽13.4m，底宽5.9m，无横坡设置。主梁箱梁梁高3.50m；主梁两侧各悬臂3.35m，悬臂端部厚度0.20m，悬臂根部厚度0.65m。顶板厚度（箱梁中心线处厚度）、底板厚度为0.35m。腹板为斜腹板，腹板厚度为0.75m～0.95m。

箱梁采用三向预应力体系。纵向预应力钢束顶、底板采用12-φs15.2、腹板采用15-φs 15.2钢绞线，fpk =1860MPa, Ep =1.95×105MPa。所有预应力钢绞线均采用高密度聚乙烯塑料波纹管成孔。箱梁纵向预应力钢束分为底板弯起束、顶板束及腹板束。锚下张拉控制应力为1302MPa及1340MPa；所有的预应力束均随着施工阶段的浇注分批张拉。

箱梁顶板横向预应力束采用4-φs 15.2钢绞线，fpk =1860MPa, Ep =1.95×105MPa，锚下控制应力1302Mpa，横向预应力束采用一端张拉，采用15-4扁锚锚具，固定端采用H型轧花锚，采用扁波纹管成孔，布置间距50cm。

竖向预应力采用Φ25高强度精轧螺纹钢筋，fpk =830MPa, Ep =2.0×105MPa。锚下控制应力σcon=747Mpa，采用薄钢管制孔，轧丝锚锚固，箱梁两侧腹板内各布置一根，顺桥向按50cm布置。

二、总体施工方案

北引桥跨越连续箱梁施工改逐跨现浇施工为两次浇筑。现浇施工阶段按照92m、72m布置，支架主要由基础、钢管柱、分配梁、贝雷梁承重梁、连接系及模板系统等组成。施工中根据计算结果和支架反压结果对底模预拱度进行精确调整，从而保证箱梁的线型。

承台、墩身施工过程中，在桥跨间进行支架基础施工和安装钢管柱，待承台、墩身施工完成后，于承台上安装钢管柱，然后安装柱顶分配梁及柱间连接系，并利用墩身预埋件将墩身与钢管桩连接，预压，铺设底模，安装外模，绑扎钢筋，设置预应力管道，安装内模，浇筑混凝土、预应力施工。

现浇支架主要结构：基础采用挤压桩和混凝土扩大基础；支墩（钢管柱）：φ600mm、δ=10mm钢管柱；桁架：贝雷梁；内模：组合内模；外模：竹胶板面板+整体钢骨架；底模：竹胶板+方木；分配梁：型钢。

贝雷梁纵梁为主要承重结构。根据工程量及工期要求，贝雷梁纵梁和底模采用2套进行，外模采用纵移，内模采用散拆。

主要技术参数：施工梁长：92m、76m；混凝土箱梁重：2270m3,5958.75t ；

三、设计计算

以施工44m跨梁为控制工况，梁下满布18片贝雷桁架。荷载传递情况为：方木（间距300mm）——贝雷梁——桩顶分配梁——钢管桩。

首先，将箱梁混凝土荷载分块按线荷载加于方木上，其中箱梁翼缘处由钢管支架传递，取为集中力，贝雷梁支撑处按支座处理，从而求得给片贝雷梁处的支反力。

3.1 贝雷梁受力计算。贝雷梁构件的断面特性如下

断面组成

容许

荷载

（t）

弦杆2-[10 25.48 396.6 79.4 3.95 827 94 5.7 56

斜杆1-I8 9.53 99 24.8 3.21 12.8 4.9 1.18 17.15

竖杆1-I8 9.53 99 24.8 3.21 12.8 4.9 1.18 21

取最大支反力1.108t/0.3m = 3.693t/m 。

贝雷架左侧6.4m长度范围内是已经浇注完毕的梁段，因为此梁段已经预应力张拉完毕，不考虑其对贝雷架的作用，其余范围按均布荷载加于单片贝雷梁桁架上，（1）弦杆最大轴力为20.96t < 56t,满足要求。（2）斜杆最大轴力为14.54t < 17.15t ，满足要求。（3）结构模型中最大轴向应力σmax＝194.19<【max】＝210 Mpa的要求。（4）最大位移为9.29 mm < 10500/400 =26.25mm

3.2 桩顶分配梁计算。以上节（3）中所求支反力值为依据，取受力最大的分配梁为分析对象，建立模型。施加在分配梁上的荷载按线性计算取值，求得各贝雷梁施加于桩顶分配梁上的荷载：（1）分配梁最大组合应力σmax＝125.73<【max】＝145Mpa；（2）分配梁最大挠度fmax＝2.05mm，满足要求。

四、支架施工

⑴、施工准备。在施工前，应根据设计进行施工测量，包括导线、高程的复测。其测量误差满足规范和设计要求。

基础施工前对跨间地表及占用的高速公路路面进行清理。根据现浇支架的施工方案图，对钢管支柱的安装位置进行测量定位。

⑵、一般基础施工。G24#～G25#、G26#～G28#墩位于公路两侧，施工时采用预制混凝土桩作为桩底支撑辅以混凝土扩大基础，混凝土扩大基础顶预埋锚固钢板，钢管支柱采用φ600钢管制作，施工时按照一般支架进行施工，先安装钢管支柱再安装桩间连接系及支柱顶杆件分配纵梁。

⑶、跨路基础施工。跨路支架基础采用C20混凝土扩大基础，基础顶面预埋支墩联接钢板，为便于进行路面的修复，直接在现有路面进行基础浇注，施工完成后进行恢复。基础达到设计强度后，即可进行支墩施工。

⑷、施工桁架的制作与安装。由于上部连续梁施工采用整体现浇法施工，因此在施工中采用桁架上分配梁作为施工的防护平台，在安装施工桁架时同时进行防护平台的安装施工。

施工桁架的支墩采用φ600钢管桩制作，顶部采用砂箱进行调节。支墩所用钢管桩不得有严重变形和削弱截面的硬伤。支墩底和支墩顶均按设计要求设置连接螺栓或钢板，用以和混凝土基础和上横梁相连接。为保证在施工时的稳定性不受影响，支墩不失稳，在支墩间设横向剪刀撑，剪刀撑采用28槽钢制作。

支架拼装完毕后，采用水囊进行整体预压，最大压重为1.2倍计算荷载。

五、支架预压方案及成果

在预压段两端头，采用型钢做护栏，在护栏内侧采用5cm木板作为预压加水时的端头板。沿桥梁纵向翼缘端设置加高挡水板，挡水板通过钢管对拉，确保水袋稳定。为确保预压荷载与现浇砼时加载型式一致，先在腹板处堆叠钢筋，而后再向梁体内加灌2m深的水荷载。

观测：预压前分别在梁端、1/4跨和1/2跨处布设一个观测断面，每个断面设置6个测点，每个测点吊挂一个垂球。在支架未施加预压荷载前实施第一次观测，并做好观测记录，记为C1，而后逐级加载；当加载至60%时进行第二次观测，记为C2, 当加载至80%时进行第三次观测，记为C3, 当加载至100%时进行第四次观测，记为C4,当全部加载完成后，进行第五次观测，记为C5， 12小时后观测一次，直至沉降稳定后进行卸载，并记录卸载之前的最后一次观测值记为C6；卸载后进行最后观测，记为C7。观测成果及预拱度调整：通过C1～C6观测记录计算，可求出支架体系的弹性及非弹性变形值，即：支架在一期恒载作用下的弹性变形、非弹性变形和基底沉降；通过（C5～C7）观测值计算，可求的支架体系自身的绕度值，并进行相应预拱度调整。该连续梁施工完后，对应各断面实测标高与设计梁体标高相当吻合。这都归咎于支架预压认真详细和施工精细化的结果。

结束语

为确保方案科学、经济、可行，应于方案实施前，通过组织参建各方进行专题论证，施工过程应严格按照批准的设计方案组织实施。该桥的支架设计、实施，在确保梁体标高、线形及交通安全方面，取得了较好的成果，而且作为这种现浇支架施工方法也是类似桥梁施工中常用的施工方法，希望对类似工程施工起到一定的借鉴作用。