牛腿貝雷梁支架法現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)分析

左 明 （安徽省路港工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230011）

1 前言

隨著現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工技術(shù)飛速發(fā)展，其在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛，已成為主要橋型之一。針對此類橋型，通常采用滿堂支架法、鋼管柱貝雷梁支架法和掛籃施工法等相應(yīng)的施工方法，其中滿堂支架法是當(dāng)前現(xiàn)澆箱梁最常用的施工方法。但其最大的缺點(diǎn)是對山區(qū)橋梁（地形變化大）及高墩（支架高寬比不滿足要求）有很大的局限性。

為解決滿堂支架法的諸多缺點(diǎn)，某高速公路互通立交項(xiàng)目施工過程中，開展了《牛腿貝雷梁支架法現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)》研究，通過在墩柱預(yù)埋牛腿的方式降低滿堂支架搭設(shè)高度，有效解決了傳統(tǒng)作業(yè)中支架高寬比不滿足規(guī)范要求、地基處理、支架搭設(shè)及拆除需花費(fèi)較多人工、機(jī)械，尤其會造成施工工期延長，增加施工風(fēng)險(xiǎn)的問題。

2 技術(shù)特點(diǎn)

①通過在墩柱預(yù)埋牛腿的方式，降低滿堂支架搭設(shè)高度，克服傳統(tǒng)滿堂支架高寬比不滿足要求情況下支架的穩(wěn)定性問題。

②解決滿堂支架法現(xiàn)澆箱梁因地形變化大導(dǎo)致支架搭設(shè)地基處理困難、耗時長、成本大的問題。

③減少支架搭設(shè)體積，降低支架搭設(shè)、拆除費(fèi)用，減少施工成本，同時縮短施工周期，加快施工進(jìn)度，效益明顯。

④在門形鋼梁的上設(shè)置可沿門形鋼梁長度方向滑移的懸掛滑移體，降低了懸掛平臺板橫向移位的難度；同時，該技術(shù)可伸縮掛桿由固定連桿和可伸縮連桿組成，可滿足懸掛平臺板高度快速調(diào)整的需要。

⑤提高支架穩(wěn)定性，保證施工安全

3 技術(shù)原理

牛腿貝雷梁支架法現(xiàn)澆箱梁施工工法是為了克服傳統(tǒng)滿堂支架的諸多弊病，降低支架搭拆費(fèi)用，減少支架搭拆工作量，降低支架高度，保證支架施工安全，同時，相比鋼管柱貝雷梁支架法減少鋼管柱地基進(jìn)行處理的施工工序，節(jié)省鋼管柱購買（租賃）費(fèi)用，通過利用墩柱自身的支承力，在墩柱預(yù)埋牛腿的方式，用貝雷梁代替滿堂支架地基處理（鋼管柱），從而降低支架高度，克服傳統(tǒng)滿堂支架高寬比不滿足要求情況下支架的穩(wěn)定性問題，保證施工安全的施工工法，如圖1。

圖1 牛腿貝雷梁支架

4 施工工藝流程

如圖2。

圖2 施工工藝流程

4.1 工藝控制要點(diǎn)

4.1.1 確定牛腿埋設(shè)位置

墩柱施工中，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及本方案對組合式支架的相關(guān)要求，對預(yù)使用本施工工藝的橋梁墩柱牛腿預(yù)埋標(biāo)高進(jìn)行事先計(jì)算，確定預(yù)埋件位置。后根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，對墩柱進(jìn)行受力驗(yàn)算，見圖3、圖4。

圖3 Midas Civil建模

圖4 Midas Civil電算墩柱最大彎矩

牛腿預(yù)埋高度設(shè)置原則：按照橋梁縱坡，按照低點(diǎn)位置處盤扣架高度3m控制，當(dāng)橋梁縱坡大于2%時，預(yù)埋件高度應(yīng)按照每跨臺階狀布置，當(dāng)橋梁縱坡小于2%時，一聯(lián)預(yù)埋件高度可按照最低點(diǎn)要求控制。

4.2 牛腿的制作及安裝

4.2.1 牛腿的制作

如圖 5.3 所示，II-II斷面為牛腿背板，其采用3cm厚鋼板，其尺寸為70cm×90cm，按照13cm×17cm間距，孔徑32mm打孔，用于后期牛腿安裝；其肋板及頂板采用2cm鋼板加工，腹板與背板間采用剖口焊焊接，焊縫高度8mm，以保證牛腿受力。

圖5 牛腿加工示意圖

4.2.2 牛腿的安裝

牛腿位置確定后，在墩柱施工過程中，嚴(yán)格控制預(yù)埋件標(biāo)高，確保預(yù)埋件位置的準(zhǔn)確及預(yù)埋質(zhì)量符合要求，牛腿預(yù)埋時采用高強(qiáng)螺栓對拉的方式，防止在施工過程中螺栓從墩柱內(nèi)部拔出，高強(qiáng)螺栓的選擇根據(jù)牛腿受力來確定，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》（JGJ82—2011），驗(yàn)算過程如下（以兩徽高速兩當(dāng)互通立交為例）。

根據(jù)施工方案及相關(guān)圖紙，選擇用M30、性能等級10.9級高強(qiáng)螺栓，其單個高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力P=355kN，單個牛腿最大偏心力F=2459kN，取2500kN計(jì)算（已考慮1.5的安全系數(shù)）。

鋼橋內(nèi)力比對表

則剪切力：V=F=2500kN；

彎矩：M=Fe=2500kN×450mm=1125000kNmm；

驗(yàn)算螺栓抗拉強(qiáng)度上層螺栓所承受最大拉力：

N=My1/m∑yi2=1125000×150/2×4×（1502+4502+6002）=36.06kN

選用10.9級M30高強(qiáng)螺栓，其單個螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

驗(yàn)算螺栓抗剪強(qiáng)度：

單個螺栓受剪設(shè)計(jì)值：

單個螺栓受剪力計(jì)算值：

單個螺栓受拉設(shè)計(jì)值：

單個螺栓受拉計(jì)算值：

當(dāng)高強(qiáng)螺栓同時承受剪力與軸向拉力時，其承載力驗(yàn)算如下：

故螺栓抗剪強(qiáng)度滿足要求。

4.3 橫向分配梁架設(shè)

在橋梁下部工程施工完成且墩柱強(qiáng)度達(dá)到要求后，可進(jìn)行橋梁上部結(jié)構(gòu)施工。首先進(jìn)行橫向分配梁的架設(shè)，橫向分配梁可采用4根I45工字鋼或雙排單層加強(qiáng)型312型貝雷梁，在搭設(shè)過程中，若采用貝雷梁作橫向分配梁，可能出現(xiàn)貝雷梁豎桿脫空的現(xiàn)象，此時應(yīng)對貝雷梁進(jìn)行加固處理，在貝雷梁與牛腿接觸點(diǎn)加設(shè)豎桿，以保證貝雷梁受力合理。

在施工中應(yīng)注意：

①要嚴(yán)格控制橫梁橫坡，以確保橫梁上縱梁的豎直度；

②當(dāng)預(yù)埋牛腿標(biāo)高需進(jìn)行調(diào)節(jié)時，可采用鋼板進(jìn)行調(diào)節(jié)；

③在橫梁與牛腿接觸面加設(shè)油毛氈，以保證橫梁與牛腿之間緊貼。

圖6 橫向分配梁搭設(shè)示意圖

4.4 縱向貝雷梁搭設(shè)

縱向貝雷梁選擇時，應(yīng)根據(jù)其受力分析選用合適的貝雷梁，以兩徽高速兩當(dāng)互通立交為例，貝雷梁采用雙排單層加強(qiáng)型321型貝雷梁（也可采用HD200型雙排單層不加強(qiáng)型貝雷梁），受力驗(yàn)算如下：

E匝道單跨鋼筋混凝土自重：3224kN。

考慮施工荷載及安全系數(shù)，計(jì)算貝雷梁頂及貝雷梁自重荷載：

3225×1.2+3225×0.3+3225×0.1=5160kN，每米258kN。

最大彎矩1290kN·m，最大剪力2580kN。

根據(jù)《裝配式公路鋼橋制造》（JT/T 728-2008），查下表可知：

縱梁：需要7組雙排單層不加強(qiáng)型HD200型貝雷梁或7組雙排單層加強(qiáng)型321型貝雷梁。

支點(diǎn)橫梁：1組雙排單層不加強(qiáng)型HD200型貝雷梁或1組雙排單層加強(qiáng)型321型貝雷梁。

縱梁搭設(shè)時應(yīng)注意：

①貝雷梁縱梁搭設(shè)時，應(yīng)嚴(yán)格控制縱梁的豎直度，盡量減小貝雷梁側(cè)向受力；

②貝雷梁連接時，保證連接桿件連接良好，當(dāng)貝雷梁長度需調(diào)節(jié)時，應(yīng)確保貝雷梁立桿位于橫梁正上方，如出現(xiàn)貝雷梁立桿錯開布置于橫梁正上方時，應(yīng)在貝雷梁上加設(shè)立桿以確保縱梁受力穩(wěn)定；

③在縱梁與橫梁搭接處，加設(shè)“U”型卡環(huán)以保證縱梁不產(chǎn)生水平位移，加強(qiáng)縱梁的抗侵覆能力；

④在橫梁與縱梁之間應(yīng)加設(shè)油毛氈，以確保貝雷梁之間的彈性連接。

圖6 縱向貝雷梁搭設(shè)

4.5 工字鋼分配梁鋪設(shè)

貝雷梁頂分配梁采用I16工字鋼，工字鋼間距根據(jù)上部盤扣支架立桿步距確定（項(xiàng)目采用1.2m立桿步距）。

在工字鋼分配梁鋪設(shè)時應(yīng)注意：將工字鋼與縱梁接觸點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)焊連接，以保證工字鋼與貝雷梁連接緊密，防止出現(xiàn)側(cè)滑。

圖7 底層工字鋼分配梁布設(shè)示意圖

4.6 支架搭設(shè)

區(qū)別于常規(guī)盤扣式鋼管支架搭設(shè)，本工法貝雷梁頂支架搭設(shè)時，采用頂托倒扣的方式，將頂托用作底托，頂托槽口與工字鋼緊扣，以保證支架穩(wěn)定。

圖8 支架搭設(shè)采用頂托代替底托

5 質(zhì)量與安全

①牛腿的形狀、尺寸應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行加工。

②牛腿肋板焊接采用“K”型坡口焊，以保證焊縫飽滿。

③安裝高強(qiáng)螺栓前做好接頭摩擦面上清理，不允許有毛刺、鐵屑、油污、焊接飛濺物，用鋼絲刷沿受力垂直方向除去浮銹；

④因高強(qiáng)螺栓受力特殊，在安裝時要保證摩擦面（螺母與接觸面）干燥，沒有結(jié)露、積霜、積雪，并不得在雨天進(jìn)行安裝。

⑤貝雷梁及支架搭設(shè)過程中，根據(jù)5.2中操作要點(diǎn)，嚴(yán)格控制構(gòu)件連接質(zhì)量，防止安全事故發(fā)生。

6 結(jié)語

通過采用牛腿貝雷梁支架現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)，施工全過程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)，減少了施工作業(yè)內(nèi)容，大大節(jié)省了施工成本。通過過程嚴(yán)格控制，施工期間未發(fā)生一起安全責(zé)任事故。牛腿的使用，增加了支架安全系數(shù)，減少了支架搭設(shè)工作量，節(jié)省施工周期，社會效益顯著。