小角度傾斜貝雷梁支架在斜交曲線變截面現澆箱梁施工中的應用

王庚午 李崧巍 丁 波 毛春光 管世玉

（中建三局第一建設工程有限責任公司，湖北 武漢 430000）

曲線斜交變截面現澆梁在曲率半徑較小的橋梁線路曲線調整部位適應性較強，隨著城市交通發展，曲線斜交變截面現澆梁在城市道路、高速公路的應用越來越廣泛。

為提升曲線斜交變截面現澆梁綜合施工管理水平，依托G346隨州十崗至任家臺道路改造工程府河大橋曲線斜交變截面現澆箱梁施工，對現澆箱梁進行鋼管+貝雷梁+滿堂支架、鋼管+小角度傾斜貝雷梁支架兩種方案設計。通過設計方案經濟性、可操作性、工期等角度的比較，突出了小角度斜貝雷支架方案的優點。

1 工程概況

隨州南外環項目起于346國道與316國道交叉處十崗，止于任家臺，總體呈東西走向。設計標準為一級公路，路基寬25.5m，路長度23.821公里。

府河大橋位于沙畈西側魏家販村，5#～8#墩上部構造為跨徑為(35+50+35)m的三跨斜交曲線變截面預應力混凝土連續箱梁，如圖1所示。箱梁整體線形位于圓緩曲線上，橫截面法線方向與線路方向呈15°夾角，箱梁標準段梁高1.8m，變高段梁高按二次拋物線y=1.4×(x/22.75)2×100+180變化。箱梁為單箱單室截面，頂板橫向寬12.5m，底寬7m，頂板懸臂長2.75m。

圖1 三跨斜交曲線變截面箱梁立面圖

2 鋼管支架+貝雷梁+滿堂支架結構設計

根據橋梁結構的特點采用鋼管支架+貝雷梁+滿堂支架組合作為支撐體系，滿堂支架作為變截面調坡結構。

支架體系從下到上結構為：630×10mm鋼管樁+雙拼I45主梁工字鋼+貝雷梁+I20工字鋼+盤扣支架+I10工字鋼+100×100mm方木+15mm竹膠板，如圖2所示。

圖2 支架橫斷面示意圖

鋼管樁縱向間隔6m布置一排，每排布置4根，間距3m+3.5m+3m。鋼管樁頂部布置雙拼I45主梁工字鋼。在工字鋼頂部布置7組貝雷梁，其中腹板底部兩組為三排單層貝雷梁，其余為兩排單層貝雷梁，組間間距為0.9m。貝雷梁平面布置為斜交15°夾角，如圖3所示。

圖3 貝雷支架平面示意圖

盤扣支架為固定模數的支架，為保證與曲線現澆梁施工匹配，采取“化曲為直”的思路，將現澆梁支架劃分為5個區域，分別為一區、二區、三區、5#墩斜交三角區、8#墩斜交三角區，如圖4所示。相鄰區域之間存在較小的轉角，通過橫向連接扣件連接為一個整體。

圖4 支架分區平面示意圖

5#墩、8#墩斜交三角區為端橫梁荷載，支架在該區域保持連續，采取三角梯度布置，保證支架連續性。

I20工字鋼布置方向與橋梁縱向垂直。在兩側端頭斜交三角區域采取階梯形布置；在中間部位分為3段矩形布置，與盤扣支架同步協調，保證現澆梁平面位置全覆蓋。

盤扣支架縱向間距為0.9m，端橫梁及中橫梁段縱向間距為0.6m，腹板下橫向間距為0.6m，底板及翼緣板下橫向間距為0.9m，盤扣支架步距為1.5m。

3 鋼管支架+小角度傾斜貝雷支架結構設計

3.1 總體設計

因現澆梁為對稱結構，截取5#～6#梁底標高，采取“化曲為直”的思路，每間隔6m～7m分為一段，最大梁底縱坡在6#主墩側，最大縱坡為4.5%，最大弧線差值為3.3cm，如圖5所示。

圖55 #～6#墩梁底標高分段弧線差示意圖

根據橋梁的設計特點，采用鋼管支架+貝雷梁作為支撐體系，小角度傾斜貝雷梁作為變截面調坡結構。根據現澆梁結構特點，現澆梁設計縱斷面如圖6所示。

圖6 采用小角度傾斜貝雷支架設計縱斷面圖

支架體系從下到上結構為：630×10mm鋼管樁+雙拼I45主梁工字鋼+貝雷梁+I20/I18工字鋼+100×100mm方木+15mm竹膠板。

鋼管樁、雙拼I45主梁工字鋼、貝雷梁、I20/I18工字鋼平面布置與鋼管支架+貝雷梁+滿堂支架完全相同。鋼管樁、貝雷梁平面布置為斜交15°夾角，分配梁工字鋼與道路縱向垂直，方便翼緣板部位盤扣支架安裝。翼緣板盤扣支架安裝時，根據線形要求，采取分段搭設，段間通過扣件聯系為整體的思路施工。如圖7所示。

圖7 采用小角度傾斜貝雷支架設計橫斷面圖

3.2 細節處理

在雙拼I45主梁工字鋼底部與鋼管樁接觸部位，采用楔形鋼板進行焊接，保證工字鋼頂面縱坡與貝雷梁縱坡一致，見圖8。

圖8 雙拼I45主梁工字鋼調坡示意圖

在貝雷與梁底弦弧差部位，工字鋼采用I20/I18工字鋼進行調節，保證梁底高程誤差在1.5cm內。

4 小角度傾斜貝雷支架結構計算

4.1 計算說明

因現澆梁結構為對稱結構，采用midascivil計算軟件，選取5#～6#墩現澆梁支架體系進行計算分析。

4.2 荷載分析

對施工荷載進行分析，施工荷載如下：

模板、支架等自重：q1=2kN/m2；

施工人員及運輸機具荷載：q2=2.5kN/m2；

傾倒混凝土及振搗產生的荷載：q3=2kN/m2；

混凝土自重荷載：q4=26kN/m3，h為現澆梁立面投影高度疊加，如圖9所示。

圖9 荷載投影疊加示意圖

4.3 荷載組合

根據《公路橋涵施工技術規范》支架體系強度和穩定性計算時荷載組合：1.2q4+1.4（q1+q2+q3）

剛度計算時荷載組合：q1+q2+q3+q4

通過上述公式結合設計圖紙，得到荷載組合表，見表1。

表1 荷載組合表

4.4 模型建立

根據結構設計，建立5#～6#墩現澆梁支架模型，如圖10所示。

圖10 5#～6#墩現澆梁支架模型圖

4.5 荷載加載

現澆梁腹板為變高截面，腹板高度1.8m～3.2m，通過橫向間距0.2m的方木加載在模型上，相應的線荷載范圍為9.4kN/m～16.6kN/m。荷載加載示意圖如圖11所示。

圖11 腹板線荷載加載示意圖

現澆梁底板為變化截面，底板頂板疊加高度0.5m～0.71m，通過橫向間距0.2m的方木加載在模型上，相應的線荷載范圍為2.6kN/m～3.6kN/m。荷載加載示意圖如圖12所示。

圖12 頂底板荷載加載示意圖

4.6 結果分析

如圖13所示，根據允許結果，貝雷梁最大變形為12mm，小于L/400=15mm，滿足規范要求。

圖13 貝雷梁變形圖

如圖14所示，貝雷梁弦桿最大軸力為169kN＜560kN，滿足規范要求。

圖14 貝雷梁弦桿最大軸力圖

如圖15所示，貝雷梁豎桿最大軸力為134kN＜224.5kN，滿足規范要求。

圖15 貝雷梁豎桿最大軸力圖

如圖16所示，貝雷梁腹桿最大軸力為148kN＜182.5kN，滿足規范要求。

圖16 貝雷梁腹桿最大軸力圖

綜上所述，貝雷梁支架結果滿足設計及規范要求。

5 總結

通過兩種方案的對比，總結如下：

（1）對于變截面現澆梁，梁底縱坡小于5%時，采用小角度傾斜貝雷支架豎施工，能減少支架搭設、周轉、拆除時間，節省支架租賃費用，提升施工效率，節省施工成本。

（2）針對曲線現澆梁，可采用“化曲為直”的思想，將整個現澆梁直接分為幾段搭設，段間設置小角度轉角，并采用扣件支架連接為整體。

（3）對斜交現澆梁施工，鋼管樁、貝雷梁平面布置應采取相同斜交角。對于上部的分配梁、支架應與設計線路保持正交，方便支架搭設。

（4）對斜交現澆梁的端頭斜交三角區，可采用平面布置為類三角梯形支架的方式進行施工。