工程设计施工与管理 China Science&Technology Overview 钢管贝雷支架在现浇箱梁施工的应用 王文波 (中国建筑第六工程局桥梁公司,天津300000) 【摘要】以河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段D(TJ一7标路沟大桥工程为例,通过方案必选,道现浇梁施工采用钢管支墩与贝雷支 架的施工方案。从支架的布置形式、受力验算、支架搭设及预压几个方面详细介绍了方案的设计过程,提出了施工中的质量和安全控制要点。工程 实践表明,该方案取得了良好的社会经济效益。 【关键词1现浇箱梁钢管贝雷支架设计应用 1工程概况 路沟大桥中心桩号为K36+750,全桥分8联,桥长366.5米;左幅 桥上部构造采用(2 X 30_卜32+18)+3 X 25+3 X 25m预应力混凝土现浇 变宽连续箱梁,以及4×25m装配式先简支后结构连续预应力?昆凝土 小箱梁。右幅桥上部构造采用(20+3×30)+3 X 25+3×25m预应力混 凝土现浇变宽连续箱梁以及4 X 25m装配式先简支后结构连续预应 力混凝土小箱梁。现浇箱梁有两种结构形式:梁高1.8m、四室;梁高 1.5m、三室,其中2号墩和3号墩之间跨越G209国道。 2方案对比 (1)碗扣式支架:碗扣式支架法施工适用于无通航和通行要求的 桥跨,墩高在15米以内,地基条件较好的地区施工。碗口式支架具有 计算简单,拼装简易,对作业人员专业技术要求不高。主要缺点:对 地基处理要求较高,地基处理费用较高,支架整体稳定性较差,杆件 承载力较小。 (2)钢管贝雷支架:钢管贝雷支撑体系承载力高、整体性好、零星 杆件少、宜清理,适于有通航和通行要求的桥跨。对地基要求较低, 可针对有钢管作用力位置进行地基处理。施工速度快,工期短。主要 缺点:钢管与贝雷结构计算较复杂,施工搭设与拆除需要大型机械, 对施工作业人员技术水平要求较高。 该桥墩柱高度16~18m,第一联第3孔跨越G209国道,跨度32m。 道施工,必须保证国道的正常通行要求,箱梁宽度24m,单跨?昆 凝土方量较大,综合比较选择钢管贝雷支架体系。 3钢管贝■支架的设计 3.1钢管贝雷支架的布置 根据国道的通行要求及连续梁截面特征钢管桩孔跨布置为左 幅8+10.5+8、右幅7+10.5+7。每处支墩设置1排×6根钢管桩,横桥 向间距3.5m。贝雷梁设置为三榀为一组90#贝雷梁,采用90支撑架固 定,布置形式:腹板底布置1组,每箱室底布置1组、翼缘板下布置一 组,共l1组贝雷梁。组和组之间每隔6m用[1 f曹钢水平和斜向连接加 固,所有贝雷之间每隔6m用[10槽钢、U型螺栓连接固定。 3.2设计验算 梁体混凝土浇筑一次完成,主要荷载有钢筋混凝土自重q ,内 外模、方木及加固措施等q ,贝雷片自重q3,施工荷载q 组成。钢筋t昆 凝土密度取2600kg/m ,冲击系数1.1,箱梁跨中截面面积为 0,5 q 图1受力体系 82 201 4年12月上第23期总第2o3期 12.93m ,截面均布荷载为12.93*2600*10.1.1/1000=369.798(kN/ m)。贝雷片上横向分配方木、箱梁内外模及加固措施合计取20kN/ in。贝雷片自重q =40kN/m施工荷载取4kN/m ,q4=4 20.23= 80.92KN『/m。 支架承受的均布荷载q=q +q,+q +q =369.798+20+40+ 80.92=510.718kN/m。 采用国产公路贝雷片,单排单层且不带加强弦杆,单排最大弯 矩为788.2kN/m、最大剪力为245.2kN。施工所用材料为多周转后 的,其强度取0.8的系数,同时考虑翼缘板下侧6片贝雷片承担荷载 较小,在验算时取27排贝雷片计算,且安全系数要求在1.5 o其承受 最大弯矩[M]=788.2/1.5*0.8=420.37KN/m,最大剪力[Q]=245.2/ 1.5.十0.8=130.77KN。 简支结构体系如图1所示。 (1)弯矩计算:M=(q/27)*12/8=510.71 8/27×10.5 2/8= 260.67KN/m<[M1=420.37KN/m (2)剪力计算:Q=(q/27)1/2=510.718 /27 ,X 10 5/2 99 3KN . = .<[Q】=130.77KN (3)挠度计算.【f]=5×(q/27)1 /(384 XE XI)=5×510.718/27 X 10.5 ×1000/(384×2100000 X 10 X 2.505/1ooo)=o.006m< (L/400)=0.026m 根据以上计算结果可知,当贝雷跨度在10.5m,横桥向放置33 片,且在最不利的情况下,受力可以满足施工安全需要。 33支架搭设 钢管桩设置C25混凝土条形基础宽1.5m、高1.2m。钢管桩采用 外径 ̄630mm、壁厚10rr皿的直缝钢管,钢管桩底部与混凝 基 础之间采用法兰盘、螺栓连接加固。厘米级及卸架可伸缩空间由钢 管桩活络端(活络头)来完成,通过千斤顶和塞铁调整活络端顶面高 程,活络端一般可伸缩长度在0~20cm,活络端长1.45m。准确计算 条形基础至箱梁地面的高差,扣除活络段、顶部横向I45b分配梁及贝 雷片高度确定钢管桩的组合形式。 工字钢横梁施工:每排钢管上横梁采用厂家定型制作的I45b双 拼工字钢,工字钢与活络端之间采用电弧焊接固定。注意双拼工字 钢比翼板端部每侧宽出1m做为卸架时的吊装平台,贝雷通过这个平 台起吊后落地。 贝雷架架设:有支撑架的贝雷架在地面组装成一组后整体吊装 至工字钢横梁上,无支撑架的贝雷架按要求跨度单片组拼后吊装至 工字钢横梁上再进行片与片之间的连接加固。最后进行所有组贝雷 之间的连接固定,使所有贝雷形成一个受力整体。 3.4支架预压 贝雷架上横向铺设10.1Ocm方木,在铺设1.8cm厚竹胶板作为 箱梁底模。调整活络段,使底模顶高程高出设计值1-2cm。通过预压 消除支架及地基的非弹性变形,得到支架的弹性变形值作为施工预 留拱度的依据。翼缘板底模不设置预拱度。支架的沉降监测点布置: 沿箱梁纵向每5m布置一个监测断面,每断面的监测点不少于8个测 ……下转第84页 工程设计施工与管理 ogyO竺 Technol……—verview……… …………出如’ 结论: 不会因锚索与灌浆体之间相对位移而使灌浆体产生裂缝。 (1)压力分散型锚索可以避免普通拉力型锚索在锚固段端头对 (4)各个单元的锚固段承载板位置处的剪应力和轴向力最大,随 灌浆体产生的拉应力集中,取而代之的是通过承载板传递给灌浆体 着距承载板距离的增加,剪应力和轴向力都迅速减少。 更加符合混凝土的受力特点。 (5)随着施加拉应力的增加,承载体的轴向力和剪应力逐渐增 压应力,(2)由于压力分散型锚索锚固段受力更加均匀,不仅显著提升锚 大,其作用范围也随之增大。但要注意由此而产生的最大压应力不 索整体抗拔力,也可以使锚索能应用于各类软岩条件。 得超过灌浆体的抗压强度。 (3)虽然两种锚索都存在靠近锚固段底部(承载板)出现应力集 5两种锚索施工对比 中,而远离锚固段底部的位置,应力急速衰减,从而出现无效锚固段 两种锚索锚固段结构的不同,使其在制作、注浆、张拉三个环节 的现象,但只要合理布置压力分散型锚索各个承载体位置,就可以 上有许多不同之处。 避免存在无效锚固段的现象。 5.1锚索制作 (4)压力分散型锚索采用全长无粘结钢绞线,不会发生普通拉力 (1)普通拉力型锚索自由段防腐隔离处理是锚索制作的关键,包 型锚索常出现的由于锚索与灌浆体之间相对位移而使灌浆体产生 括涂润滑剂、套PVC管、注黄油等多道工序;同时要严格保证锚固段 裂缝,而使灌浆体强度降低的现象。 的长度 确保为锚索提供足够的抗拔力。 (5培通拉力型锚索灌浆体破坏、钢绞线与灌浆体发生相对位移 (2)压力分散型锚索锚索与承载体锚固过程是压力分散型锚索 都会使水和空气进入锚固段,从而导致锚索锈蚀,强度降低,造成锚 制作的关键。在后期一旦出现承载体破坏或者钢绞线锈蚀引起断丝 索预应力损失、耐久性降低。 导致预应力实效,将造成严重后果。 (6)由于两种锚索结构不同,使其在施工时也有各自不同的特 5.2锚索灌浆 点,难易程度也有所差别,但随着施工技术水平和机械化程度的提 (1)普通拉力型锚索和压力分散型锚索均采用一次注浆,张拉完 高,这些差别正在逐渐的消失。 成后锚下补浆。注浆要采用压力注浆,注浆方式为孔底返浆。 (2)等人研究了压力分散型锚索施工采用二次劈裂注浆的效果 得出了如下结论:在软岩区域压力分散型锚索采用二次劈裂注浆能 7结语 通过对比,压力分散型锚索相较于普通拉力型锚索受力更合 具有更加广泛的应用前景。 够提供足够的锚固力从而提高锚索的极限承载力。但在岩体条件较 理、锚固效果更好,参考文献: 好的区域,二次劈裂注浆对提高锚固力的效果则不那么明显。 5.3锚索张拉 [1]朱杰兵,韩军,程良奎,肖国庆.三峡永久船闸预应力锚索加固对周 (1)普通拉力型锚索张拉时对同一锚束内所有钢绞线同时逐级 边岩体力学性状影响的研究.岩土力学与工程学报,2002,21(6):853— 张拉,为了减小锁定时的预应力损失,要进行超张拉。 857. (2)压力分散型锚索张拉前要核对好锚索编号,对每个单元分别 [2]尤春安.压力型锚索锚固段的受力分析.岩土工程学报,2004,26(6): 进行逐级张拉,也有事先计算好不同单元差异荷载,待补足差异荷 载后,再进行整体逐级张拉的。同时为了防止锁定时的预应力损失, 要进行超张拉。 828-831. [3]雷金山,阳军生,王安正。肖武权.压力分散型锚索锚固段受力特性 分析.铁道科学与工程学报,201 0。7(3):60—64. [4]梁振宁,叶观宝,高彦斌。何志宇.软土地区压力分散型锚索二次劈 6锚同效果综合对比 锚索的预应力大小和锚索能否长期保持足够的预应力直接关 裂注浆锚固效果研究.勘察科学技术,201 1,(1):1—4. [5]田裕甲.压力分散型锚索与普通拉力型锚索的比较一再论新型锚 系着锚索锚固的效果。 索结构系列及工程应用.OVM通讯,2002,(03):32-40. 通过对两种锚索锚固段的受力特点的分析和施工对比可以得 [6]何思明.预应力锚索作用机理研究.[博士学位论文],2004. 一・・一上接第82页 梁板底高差。从条形基础施工过程就开始高程控制。 (4)预压及预拱度设置。根据预压数据分析支架的弹性变形量, 点,并且要做到对称布置。预压过程采取三级加载方法,第一级加载 0~50%,第二级加载50~80%,第三级加载80~120%。每次加载完成 以及预应力张拉所引起的梁体上挠,综合确定预拱值。后均需进行沉降观测,每间隔12h对支架沉降量进行一次监测。当支 架顶部监测点12h的沉降量平均值小于2mm时,可进行下一级加载。 当最后一级加载后,连续48小时支架的沉降为零,可认为预压完成。 5结语 河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段LxT卜7标路沟大 桥现浇箱梁利用钢管桩、贝雷梁做现浇支架,安全可靠,并解决了跨 卸载过程是加载的逆过程,同样分3个步骤。每级卸载后立即观 国道现浇箱梁施工过程的交通需求,其工程质量良好,证明了钢管 测高程,并于3小时后再观测一次。要均匀依次卸载,放置突然释荷 贝雷梁支架施工的可行性,并在安全质量、施工进度、经济效益等方 的冲击。根据支架稳定后的测量高程与预压前高程比较得出预拱度 面取得了较好的效果。 值,调整底模高程。 参考文献: 4质量和安全控制 [1]毕永清.钢管支墩与贝雷梁支架在现浇梁施工中的应用[J].施工 (1)地基承载力必须满足设计要求,采用条形基础,开挖后地基 技术,20 l1。1 2(344):84—86. 如不能满足承载力要求时,必须采用碎石或其他稳定材料换填,换 [2]陈丙红.邯郸东环立交桥现浇梁支架方案比选[J].四川建材,2014, 填尺寸由设计计算确定。 40(1 78):1 75-1 77. (2)支架搭设过程必须同时加固,钢管桩与贝雷架位置严格按照 [3]李锴.钢管贝雷梁柱式支架在市政现浇箱梁施工中的应用[J].铁 设计方案布置。 道技术监督。201 1。39(2):30-34. (3)底模的高程控制。方案制定后,水准仪测量地面标高计算与 84 2014年1 2}l上第23期总第203期