贝雷梁钢管支架在现浇箱梁施工中的应用技术

时间：2024-08-31

王成上海铁路局上海华东铁路建设监理有限公司

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结合某铁路特大桥上跨G105国道40 m箱梁施工过程，介绍了钢管贝雷梁支架在现浇箱梁施工中的应用技术。

钢管立柱；贝雷梁；现浇箱梁；技术应用

近年来,随着铁路建设的快速发展，桥梁成为铁路建设不可缺少的重要结构物，铁路桥梁多以简支箱梁结构形式出现，本文以某铁路建设为背景，简述了某特大桥跨G105国道40m箱梁钢管贝雷梁支架施工方法，主要包括：贝雷梁支架设计、钢管立柱设计、贝雷支架拆除、混凝土浇筑等内容。

1 工程概况

某铁路特大桥采用1孔40 m简支箱梁结构上跨国道。梁体为单箱单室、等高度、等截面箱梁。箱梁全长40.6 m，顶板宽4.9 m，底宽4 m，梁高3.3 m；顶板厚28 cm，梁端梗肋处顶板厚由28 cm渐变至60 cm，底板厚30 cm，梁端梗肋处底板厚由30 cm渐变至75 cm，腹板厚30 cm，支座处腹板厚由30 cm渐变100 cm。梁体在跨中设横隔板，全联共设1道横隔板，横隔板中部设有孔洞，以利检查人员通过。

2 支架设计和施工

针对该箱梁的特点和周围环境决定采取现浇施工方法。本结构跨越G105国道，车流量较大，施工时需预留机动车通行车道及应急车道。现浇梁底部支架设置5个支墩：1号及5号支墩分别设置于两个墩的承台顶部，2号及4号支墩设置在既有公路边缘，3号支墩设置在现浇梁跨中，2号、3号、4号支墩钢管底座均采用C30混凝土结构，支墩上下部设置10 cm×10 cm网格状网片(Φ12 mm螺纹钢筋)。支墩位置支架结构自上而下依次为：1.8 cm厚优质竹胶板、9 cm×9 cm方木、平铺[100 mm槽钢、高1.5 m贝雷梁托架、2I40组合工字钢帽梁、内径Φ500 mm、厚10 mm钢管立柱、混凝土底座。贝雷梁端部与墩顶帽空位搭设脚手架(纵向立杆间距30 cm，横向立杆间距60 cm，水平剪力体系设置：底部水平剪力体系距离底托底部小于30 cm，顶部水平剪力体系距离顶托顶部应小于50 cm，中部设置2道横杆。

2.1 贝雷梁支架的设计

现浇支架的整体布置形式及横断面布置见图1。

图1 现浇支架的整体布置及横断面布置图

2.1.1 贝雷支架的布置与安装

沿箱梁横断面方向设置10道贝雷片，按设计要求组装成单层双排、单层三排结构，均匀布置，上下部均采用[10槽钢穿眼螺栓固定，槽钢横桥向布置，每6 m设置一根，不得焊接，整幅贝雷梁安装完成后，在端部利用吊机吊装平铺槽钢，槽钢铺设自一端向另一端进行。每组贝雷梁底部设置防滑Φ22螺纹钢筋楔子，钢筋顺桥向紧贴贝雷梁边缘与工字钢焊接。槽钢铺设完成后，顶部采用Φ12 mm钢筋顺桥向焊接，将槽钢连接成一个整体，并在槽钢端部焊接Φ16 mm钢筋栏杆，槽钢铺设及加固完成后，在端部利用吊机吊装9 cm×9 cm方木，方木顺桥向布置，底板间距40 cm，腹板底部间距30 cm。

2.1.2 贝雷支架的设计检算

（1）荷载取值

①箱梁重量：（245.1-45.4）×2.6=519.22 t；

②梁体内外模板、方木及内外侧支架重量：根据计算总重量为模板12.42 t、方木12.16 t、钢管11.01 t、模板拉筋4.23 t，其它材料5 t，共计44.82 t；

③槽钢重量：17.57 t；

④贝雷梁共计120片 (单层不加强贝雷梁共4组)，计120×0.3=36 t；

⑤钢立柱顶部2I40组合工字钢重量：8×2×0.0676=1.08t (单组)；

⑥钢立柱自重：0.126 t/m，2号支墩钢立柱重1.84 t(3根钢管)；跨中支墩(3号支墩，3根钢管)高4.66 m，重1.76 t；

⑦梁顶其他活载取2 t/m（含人员、材料及机具荷载、风荷载、混凝土冲击荷载、混凝土对模板侧向压力、振捣混凝土产生的荷载等）。

计算跨度L=36 m，由极限状态法计算得贝雷梁顶部单位重量

（2）贝雷梁受力检算

①荷载取值：均布荷载为q=24 t/m。

②贝雷梁强度验算：

贝雷架为四跨连续梁，中间两跨跨距为12 m，边跨为5.9 m，考虑安全性，以中跨荷载计算为例，且视其为两跨连续梁。则可知中间支撑处弯矩和剪力最大，其值如下：

每跨采用单层不加强贝雷梁共10片，查《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》(以下简称《规程》)附录D表(贝雷梁的承载力设计值及几何特性)：

单片最大允许弯矩 [Mmax]=78.82 t.m；单片最大允许剪力[Vmax]=24.52 t

单片最大惯性矩I=250497.2cm4

为保证贝雷梁支点位置剪力安全性，采取在跨中3个支点前后各2 m范围内设置加强竖杆或V型斜杆增强贝雷梁的抗剪强度。

挠度计算：

2.2 钢管立柱的设计

2.2.1 钢管立柱的布置

钢管立柱施工首先要保证钢管支柱的稳定性和抗倾覆能力，具体措施是：采用内径50 mm、壁厚10 mm的钢管立柱，顶部设置高30 cm的落架砂箱，砂箱与钢管立柱顶钢板点焊连接，底部在承台上预埋60 cm×60 cm厚10 mm钢板，钢板底部焊接Φ20 mm钢筋弯头。边支墩钢管立柱与墩身采用[10槽钢进行纵向、横向及交叉焊连，使之连成一个整体。中支墩底座设计为宽2 m，高1 m的C30混凝土结构，凿除公路表层沥青，挖至路基坚硬底层，经地基承载力检测合格后，浇筑混凝土。

2.2.2 钢管立柱的设计检算

贝雷梁为四跨连续超静定结构，各支墩支反力根据结构力学力矩分配法计算得：

N1=N5=560.5 kN（3根钢管立柱）N2=N4=2 317 kN（3根钢管立柱）N3=2 837 kN（6根钢管立柱）由此可知：N1=N5＜N2=N4＜N3Q235钢材抗压强度为[σ]=215 MPa，以单根立柱受力最不利2号支墩计算。

单根桩所受支反力为N单==772.3 kN

钢管截面积：A=（2602-2502）×3.14=16 014 mm2。

钢管最大自由长度l=3 m，回转半径i=0.25 m

查《规程》附录F表F.0.1得：轴心受压构件稳定系数Φb =0.989

钢管容许压力[P]=[σ]×A=3282.87 kN>N单=772.3 kN，钢管承载力满足要求。

2.3 贝雷支架的拆除

2.3.1 支架整体落架

首先利用砂箱进行支架整体落架，各个支墩落架同步进行，每个支墩安排1人释放砂箱内砂粒，箱梁底部支架随砂箱内沙粒减少而逐步下降，支架整体下降控制在5 cm～10 cm为宜。

2.3.2 支架拆除

支架整体落架后，先解除槽钢顺桥向设置的钢筋焊接约束，再人工拆除半幅梁底模板、方木及槽钢，拆除后的材料立即清理出路面。

2.3.3 贝雷梁拆除

贝雷梁逐排依次进行拆除，拆除一排解除一排的横向槽钢约束。处于梁底不能直接采用吊机吊装的贝雷梁，采用人工移梁（工字钢顶部涂刷润滑油，施工人员在梁体两端用撬棍同步移梁，角钢制作的三脚架支撑梁体保持移梁时的稳定性）的方式将梁体移至工字钢端部后进行吊装。

2.3.4 边支墩拆除（1号和2号或4号和5号）

工字钢利用铲车拆除，人工拆除钢立柱，破碎锤拆除混凝土支墩，自卸车外弃。

2.3.5 跨中支墩

跨中支墩放在最后拆除，利用破碎锤破碎混凝土支墩，自卸车外运。

2.4 支架预压

支架安装完毕后，进行静载试验，以测定支架结构的弹性和非弹性变形值，验证支架各部分结构安全性的同时并为逐段立模标高提供可靠数值。预压过程中，预压荷载分布与支架施工荷载分布基本一致，以保证预压过程中支架各杆件的受力与实际相符。采用砂袋预压，砂袋容积1m3，逐层加载，避免偏荷载过大。支架沉降监测采用水准仪，支架平面位移采用全站仪进行观测。设置观测点共计18个，基准点设置2处（两桥墩顶部各一个）。支架加载前，监测记录各监测点初始值；每级加载完成持荷60 min后再进行观测，以后间隔6 h监测记录各监测点的位移量，当相邻两次监测位移平均值之差不大于2 mm时，方可进行后续加载；全部预压荷载加载完成后，间隔6 h监测记录各监测点的位移量，当连续12 h监测位移平均值之差不大于2 mm时，方可卸载；卸载完成6 h后，监测记录各监测点位移量。混凝土灌注顺序：总的原则是采用两套浇筑设备由两端向中间对称、分层灌注，按“斜向分段、水平分层”的方法浇筑。斜向分段长度宜为4 m～5 m，混凝土灌注分层厚度30 cm～40 cm，分层厚度可根据混凝土供应能力、浇筑速度、捣固能力和梁体结构特点等条件确定。

每一层按先横梁、底板、腹板的顺序循环灌注，横桥向从外侧开始浇筑，将底板以下灌注完成后，再按横梁、腹板的顺序循环。不断敲击听声音，以保证混凝土密实，且内模开设活动孔洞（竹胶板块），以便观察及振捣，为确保混凝土施工质量，混凝土浇筑选择在无雨的日期进行，浇筑时间安排在白天温度适宜的情况下进行。