非彈性變形對貝雷梁支架沉降的影響分析

摘要：文章通過模型分析的位移值與現場實際施工觀測值的對比，分析非彈性變形對支架在施工過程中沉降的影響。研究表明，非彈性變形會進加劇支架在混凝土澆筑過程中的沉降，有導致箱梁高程不滿足驗收要求的風險。因此，在今后的施工中還需重視貝雷梁支架的預壓作業，消除非彈性變形，避免澆筑過程中產生位移的突變。

關鍵詞：橋梁貝雷梁支架；計算模型；觀測數據；差異分析

中圖分類號：U445.46

0 引言

隨著我國道路建設的飛速發展，市政工程和公路工程中跨江橋梁的建設越來越多，在一些跨江的市政、公路現澆橋梁工程中，常常采用貝雷梁支架搭設，以保證河道的排水泄洪能力同時保證臨時結構的強度、剛度和穩定性。

到目前為止，在各公路局、科研單位、高等院校以及工程施工單位多方的積極配合努力下，我國的貝雷梁支架施工技術已經不斷完善。

劉學明［1］ 基于某城市互通立交橋工程實例，系統地提出了鋼管柱-貝雷梁支架體系的施工工藝和檢算方法，并總結出既經濟又普遍適用的貝雷梁布置方案，以期為今后類似工程的設計及施工提供經驗指導和理論依據，同時方便鋼管柱-貝雷梁支架法施工高效、有序進行。

楊仕彬［2］將貝雷梁支架應用到鐵路橋梁中，并通過Midas Civil軟件進行結構驗算，有效指導了貝雷梁支架施工的質量控制。

王文昭［3］利用Midas Civil軟件建立空間模型，對支架整體受力進行受力計算，并明確了支架體系各部件的受力路徑，反映了支架實體的受力情況，有效服務了現場施工。

曾小玲［4］在研究中通過方案比選以及計算，對山區河流地形處貝雷梁組合支架方案進行了研究，同時控制了滿堂支架段的高度，對后續工程提供了有益的參考。

以上文獻均針對橋梁貝雷梁支架設計進行了周密的分析，其受力分析結構均有效指導了現場的施工。之前的研究側重于貝雷梁支架設計階段的布置以及基于理論計算總結出來的經驗。上述文獻理論計算均基于線彈性變形，但忽略了實際施工中非彈性變形對支架的影響。

因此，本文將結合模型計算結果，與橋梁混凝土澆筑過程中觀測到的支架位移進行對比分析，判斷非彈性變形對支架以及箱梁成橋質量的影響。

本文以廣西南寧市良慶區金鋼水泥廠1號路與經開區盤嶺路之間跨江橋梁工程項目跨江橋梁貝雷梁支架施工作為依托，總結前期采用Midas Civil模型分析受力工況的同時，結合觀測結果與模型分析結果，總結非彈性變形對支架的影響程度。

1 工程概況

廣西南寧良慶區金鋼水泥廠1號路與經開區盤嶺路之間跨江橋梁工程設計起點樁號為K0+0.000，終點樁號為K0+662.16 道路等級為城市次干路，設計車速為30 km/h。跨江橋梁一座，跨越良鳳江，全長270.2 m，斷面寬15～20.9 m，橋梁面積為5 147.1 m2。采用3×37 m+（35+55+35） m+1×25 m預應力混凝土箱梁結構，其中2#、3#、4#橋墩位于河道內，第一聯第二跨、第一聯第三跨、第二聯第一跨箱梁采用鋼管樁-貝雷梁和承插型盤扣式滿堂支架的組合形式搭設（如圖1～2所示）。

2 模型計算

2.1 模型的建立

參考楊仕彬［2］與王文昭［3］的研究，方案計算采用Midas Civil軟件進行受力分析，支架材料表如表1所示。方案采用容許應力法進行計算，即各荷載系數均為1.0，如表2所示。

模型建立如圖3所示。

2.2 計算結果

2.2.1 應力分析結果

根據模型分析結果，應力計算值如表3所示。

由表3應力計算結果可知，應力計算結果滿足要求，由于貝雷梁結構為鉸接，現場監控量測參考位移作為對比分析的指標，采用該方法更為直觀地表現計算值與實際值受力工況的差異。

2.2.2 支架撓度分析

貝雷梁支架第一跨（1#～2#臨時墩）與第二跨（2#～3#臨時墩）段橋梁為等截面梁，因此選用這兩段支架作為監控量測對比分析的樣本。支架撓度模型分析結果見表4。

作為樣本的第一跨支架與第二跨支架實際施工過程中，第一跨貝雷梁支架已完成預壓，消除非彈性變形；第二跨貝雷梁支架未進行預壓，在施工過程中會發生非彈性變形。現場澆筑施工完成后，匯總數據結合Midas Civil模型撓度計算值進行分析。

3 沉降觀測點的布置與觀測方法

在箱梁混凝土澆筑施工過程中，采用在貝雷梁支架跨中處懸掛吊錘的方式進行沉降觀測，沉降觀測點布置如圖4所示。

現場沉降觀測主要通過測量吊錘底部至地面高程點的垂直距離測量澆筑過程中的沉降量，每隔2 h進行一次觀測，觀測示意圖如圖5所示。沉降觀測計算按照計算式（1）：

沉降量ΔH=原位讀數H-觀測讀數H1（1）

4 已完成預壓第一跨支架觀測成果

為方便進行定量分析，將支架觀測成果結合現場施工進度進行分析，兩跨支架分別按照10%～100%的混凝土澆筑完成量進行沉降觀測結果分析。

第一跨支架累計沉降量模型值與觀測值對比結果如圖6所示，由于模型在初始階段考慮結構自重與施工荷載，因此模型初始沉降量不為0。

第一跨支架單次沉降量模型值與觀測值對比結果如圖7所示。

由圖6～7可知，支架預壓后，實際觀測的沉降與模型計算值隨著澆筑方量的增加基本呈線性變化，進一步證明了模型計算的可靠性。

5 未預壓第二跨支架觀測成果

第二跨支架累計沉降量模型值與觀測值對比結果如圖8所示，第二跨支架單次沉降量模型值與觀測值對比結果如圖9所示，同樣由于模型在初始階段考慮結構自重與施工荷載，因此模型初始沉降量不為0。

如圖9所示，第二跨貝雷梁支架最終沉降量已超過模型計算值，澆筑施工前期沉降量急劇增加，直至澆筑至40%進度后變化速率才趨于穩定。

6 結果分析

由于第二跨支架未經預壓，在澆筑施工前期產生非彈性變形，由統計結果可知，澆筑40%的方量后，位移變化速率開始穩定，最終觀測沉降差異與模型結果對比計算差異為4.588 mm。

由圖9可知，模型分析中線彈性變形變化速率均在1 mm左右，而實際觀測到的非彈性變形達到了2 mm，兩跨橋梁在混凝土澆筑的過程中，有產生不均勻沉降的趨勢。

通過圖7與圖9的對比可知，在澆筑進度至30%后，非彈性變形才基本消除，支架整體進入彈性變形階段。通過對比得出，現場實際非彈性變形對支架底面高程的影響為-4.5 mm。

根據《城市橋梁施工與質量驗收規范》（CJJ2-2008）表5.4.3的規定，模板制作現澆箱梁高程允許偏差為-5～+2 mm。從上述分析可知，非彈性變形使橋梁產生了-4.588 mm的高程偏差，已經接近規范允許的極限值，因此可確定非彈性變形產生的位移突變會影響成橋質量，甚至梁底高程有不滿足規范要求的風險。

7 結語

本文以廣西南寧市良慶區金鋼水泥廠1號路與經開區盤嶺路之間跨江橋梁工程項目跨江橋梁貝雷梁支架施工作為依托，總結前期采用Midas Civil模型分析受力工況的同時，在混凝土澆筑施工過程中針對支架位移分階段進行了觀測，研究了非彈性變形對支架的影響，并得出以下結論：

（1）在消除非彈性變形后，模型受力分析工況基本與實際施工過程相符，在施工過程中支架架體結構為線彈性變形。

（2）由對比分析結果得知，貝雷梁支架在澆筑的過程中產生的非彈性變形會造成橋箱梁高程偏差，影響橋梁成品的質量。因此，在今后的施工中還需重視貝雷梁支架的預壓作業，消除非彈性變形，避免澆筑過程中產生位移的突變，影響成橋質量。

參考文獻

［1］劉學明，劉世忠.公鋼管柱-貝雷梁支架體系施工工藝及設計檢算［J］.鐵道建筑，2016（9）：43-46.

［2］楊仕彬.鐵路現澆梁橋貝雷梁支架設計及力學性能驗算［J］.甘肅科技縱橫，2018，47（5）：29-3 68.

［3］王文昭.基于MIDAS的高墩現澆梁鋼管柱-貝雷梁支架體系研究［C］.2021年全國土木工程施工技術交流會，2021.

［4］曾小玲.鋼管貝雷梁支架在現澆匝道橋中的應用［J］.福建交通科技，2022（2）：80-84.

收稿日期：2023-10-18

作者簡介：羅 丹（1985—），工程師，主要從事工程項目現場管理工作。