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
