淺析梁柱式貝雷支架在大跨度現澆梁施工中的應用

翟文

摘 要：本文結合新建青連鐵路跨膠州灣特大橋跨膠州灣部分梁柱式貝雷梁支架工程實際，介紹了梁柱式貝雷梁支架的施工設計及應用，提升了現場施工速度取得了良好的效果，值得類似結構工程的施工參考。

關鍵詞：貝雷支架;施工設計;支架驗算

0 引言

新建青島至連云港鐵路位于膠東半島南部，國家Ⅰ級建設標準，雙線電氣化，設計時速為每小時200公里，客貨并重，兼顧疏港、城際鐵路運輸功能。青連鐵路跨膠州灣特大橋主要為跨越雙埠立交互通、城市道路、管線及膠州灣而設，橋梁跨膠州灣段落起止里程為DK9+663.34-改DK11+664.14，起點處位于膠州灣東岸灘涂內，距離既有堤壩38 m，終點處位于膠州灣西岸灘涂內，距離岸堤15 m。海上部分為40孔50 m簡支節段預制箱梁，采用節段預制拼裝法施工。

根據招投標文件要求和工地實地調查，為滿足節段拼裝架橋機組拼及架設空間需求，結合橋梁設置情況及地形條件，將跨膠州灣特大橋151#墩-153#墩邊由32 m預制簡支箱梁變更為現澆簡支箱梁，采用支架現澆法施工。根據現場地勢及地質情況，153孔位于膠州灣海灘，施工支架采用梁柱式貝雷支架。

1 支架設計方案

1.1 支架設計方案

支架上部采用鋼管貝雷膺架結構，下部基礎采用φ630×8 mm的螺旋鋼管。

跨膠州灣特大橋152-2#至153#墩支架縱橋向布置4排（其中2排位于承臺上，2排位于海灘（填筑），間距5.9 m+6 m+7.6 m。承臺立柱橫橋向布置四列，間距2.5 m和3.5 m;海灘內立柱橫橋向布置6列，間距1.7 m和1.8 m。鋼管樁間采用[20a槽鋼連接。

鋼管柱頂設[12槽鋼作落梁裝置，橫橋向主橫梁采用2I40a工字鋼;縱梁采用單排單層的貝雷梁，共計13片;其中翼緣板每2片為一組，底板每3片為一組，中間每隔3 m設置90 cm支撐架;腹板處每3片為一組，中間每隔3 m設置45 cm支撐架。貝雷梁上橫橋向鋪設I20a工字鋼作為分配梁，間距0.6 m。I20a分配梁上縱橋向布設15 cm×10 cm方木作縱梁，間距底板處60 cm，腹板處30 cm;上鋪設橫橋向10 cm×10 cm方木分配梁，間距30 cm。模板均為15 mm厚竹膠板。

在鋼管貝雷膺架結構上搭設翼緣板支架，采用Φ48×3.5 mm 碗扣式鋼管滿堂支架。

1.2 支架設計驗算概述

考慮到箱梁縱向變截面，將箱梁端部對應的箱梁截面記為截面I（梁高270 cm，頂板厚度52 cm，腹板厚度70 cm，底板厚度51 cm）;跨中等截面部分對應的箱梁截面記為截面II（梁高270 cm，頂板厚度33 cm，腹板厚度36 cm，底板厚度28 cm）;截面I到截面II的荷載假定為線性變化。

1.3 I25分配梁工字鋼

I25工字鋼最大組合應力（軸力+彎曲）為：σmax=23 MPa<[σ]=215 MPa。I25工字鋼最大變形為：f=-5.6 mm。

1.4 貝雷梁

貝雷梁最大組合應力（軸力+彎曲）為：σmax=200 MPa<[σ]=310 MPa。貝雷梁最大變形為：f=-5.7 mm。

1.5 下部結構

鋼管樁最大組合應力（軸力+彎曲）為：σmax=54.6 MPa<[σ]=215 MPa，最大變形為：f=-5.7 mm，最大支反力為567.3 kN。

1.6 鋼管樁單樁承載力計算

鋼管樁截面為φ630×8 mm，單樁承載力計算公式為：

按照153#墩典型地段分析地質構造及力學特性查閱施工圖設計及《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》（TB10002.5-2005）為：

地質情況 厚度/m 底深/m σ/kPa τj/kPa

雜填土 2 2 20 25

淤泥質粉質黏土 2 4 60 15

中砂 2 6 220 25

粉質黏土 3 9 120 30

中砂 2 10 220 40

粉質黏土 2 12 160 55

中砂 2.5 15 300 60

現場采用DZ90振動錘最大激振力為57T以此作為單樁承載力控制指標，忽略鋼管樁樁端承載力，按照570 kN單樁承載力反算入土深度為16 m，計算如下：

Ra=0.5×3.14×0.63×（2×25+2×15+2×25+3×30+2×40+2×55+3×60）=583 kN>F=567.3 kN

根據施工地質的差異，施工過程中控制鋼管樁打入深度為16 m左右，以最大激振力57T作為承載力控制指標進行控制。

2 支架搭設施工

測設預埋鋼板標高，根據支架鋼管柱設計長度，在施工現場對鋼管樁接接長，單根鋼管柱整體吊裝就位。利用汽車吊將連接的鋼管移動對中，確保2根鋼管在一條軸線上;連接接頭滿焊，并用20 cm×10 cm×1.2 cm鋼板加固幫焊。測設鋼管柱在預埋鋼板位置中心點，用鋼圓規根據鋼管半徑確定鋼管立柱的外邊框的輪廓，在外輪廓線上確定4個控制點，并焊接定位三角板。鋼管柱起吊安裝過程中及時校正鋼管垂直度。鋼管柱底與承臺（條形基礎）預埋鋼板采用角焊縫連接，并用8塊25 cm×10 cm×1.2 cm的鋼板對稱加焊固定。

測設鋼管樁樁頂標高，安裝落梁裝置，落梁裝置采用[12槽鋼，并與柱頂鋼板焊接固定;若橫梁與落梁裝置之間有孔隙時，采用適當厚度的鋼板填塞密實并焊接牢固。橫橋向樁頂主橫梁安裝，采用雙拼I40a工字鋼間斷焊連接。橫梁安裝前測量其軸線位置并做好標記，橫梁吊裝就位后與樁頂落梁裝置焊接牢固，安裝誤差控制在20 mm內。根據設計要求，在主橫梁上測設縱梁的位置，縱梁采用貝雷梁作分配梁，貝雷梁按設計圖逐片組裝，整孔吊裝就位。翼緣板處每2片為一組，腹板和底板處每3片為一組，中間每隔3 m設置90 cm支撐架，防止側傾，使用吊車逐孔吊裝就位。貝雷梁使用[10槽鋼做限位擋板，焊接在橫梁上，同時橫梁對應貝雷梁節點處用[10槽鋼加固處理。貝雷梁上橫橋向布置I20a工字鋼，間距0.6 m。考慮到單根工字鋼長度為13 m，可采用單根長7 m和6 m工字鋼交替布置。翼緣板碗扣支架的剪刀撐、交叉支撐等加固件與立桿和水平桿等同步安裝，扣件、鎖臂等安裝齊全并及時擰緊，扣件螺栓的擰緊扭力矩不小于40 N·m、且不大于65 N·m。支架四周及中間縱、橫向每隔四排從底到頂連續設置豎向剪刀撐，剪刀撐水平面傾角在45°～60°。剪刀撐采用與支架立桿規格相同的鋼管，用旋轉扣件與立桿扣接;當剪刀撐不能與立桿扣接時，與該立桿相鄰的水平桿扣接;扣接點距碗扣節點的距離不大于15 cm。每根剪刀撐鋼管的長度不宜小于6 m，扣接的立桿和水平桿數量不得小于4根。剪刀撐采用搭接接長，搭接長度大于100 cm，搭接處等間距設置3個旋轉扣件扣緊，扣件邊緣至桿端的距離大于10 cm。各層支架安裝過程中，及時校正立桿間距、垂直度、縱橫向直線度和水平桿水平度等，避免誤差累積導致支架質量不合格。立桿頂托上的下層承重方木接頭設置在頂托上，否則采用綁條釘牢，并加墊木支墊;同一斷面上的承重方木接頭數量不超過50%。上層方木交錯搭接在下層方木上。

3 結束語

在跨膠州灣特大橋153孔現澆梁施工過程中，采用的自行設計驗算的貝雷鋼管樁支架取得了良好的效果，為現澆梁的安全施工提供了科學依據，提升了現場施工質量。貝雷支架具有承載能力大、剛度大、穩定性好的特點，適合大跨徑梁體，具有安裝拆除速度快，拼裝容易縮短工期的特點，可以推廣應用到類似施工項目中。

參考文獻：

[1]TB10110-2011，鐵路混凝土梁支架法現澆施工技術規程[S].

[2]GB50017-2003，鋼結構設計規范[S].

[3]TZ203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南[S].