贝雷梁及门式支上架在现浇箱梁中运用.doc

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1、贝雷梁及门式支架在现浇箱梁中运用 云南省第二建筑工程公司 卢国兵 摘要：在城市高架桥建设中，对跨既有公路桥箱梁挂篮施工如运用贝雷梁及门式 支架满堂浇筑，可以缩短工期，降低工程造价、降低安全风险。 关键词：贝雷梁 门式支架 现浇箱梁 运用 前言： 在城市高架桥建设中，桥梁往往沿既有公路线进行建造，高架桥箱梁一般采用满堂脚手架搭设进行现浇施工，在跨既有公路桥河段采用挂篮悬浇施工，对跨既有公路桥箱梁挂篮施工如运用贝雷梁及门式支架满堂浇筑，可以缩短施工工期，降低工程造价，降低安全风险。 贝雷梁是用贝雷片架纵向连接，贝雷架之间以发窗作为连接构件，相互组成的桁梁，具有施工方便，承受荷载大的特点。 一、工程

2、概况与高架桥结构 杭州地铁1号线高架桥工程位于杭州市东北部，主要位于乔农路与杭浦高速公路之间的01省道上，小部分线路紧邻01省道西侧。起于乔司站，右线桩号K33+320.072，止于乔司北站汽车城站之间的U型槽，右线桩号K36+329.98，全长3009.908m，包括1个车站和2段区间。 C56C59跨乔司港处高架桥采用40+70+40m三跨变截面预应力混凝土连续梁，位于01省道公路和跨乔司港桥中央，箱梁线路处于半径为350米圆曲线和缓和曲线上，箱梁底板面呈二次抛物线变化。箱梁变截面设计采用箱梁底板、顶板宽度不变，腹板斜度变化，腹板成渐变曲面。 C56C59跨乔司港连续箱梁施工设计采用挂篮悬

3、臂浇筑施工工艺，箱梁标准宽度为9.8m，从距C56号墩中心15m处开始变宽，宽度由9.8m变至10.194m。箱梁跨中梁高1.9m，中支点处梁高4.1m，边支点处梁高1.9m，箱梁底版采用二次抛物线接顺。截面形式采用单箱单室斜腹板断面。顶板厚28cm，底板厚度由跨中的30cm采用二次抛物线逐渐增大至根部的70cm；腹板厚度：15号块为0.7m，79号块为0.50m，在6号块件范围内由0.70m按直线变化到0.50m。 箱梁节段划分：全桥共有2个T构结构（C57、C58墩），T构结构从墩顶向两侧分块依次为0号块（长10m，重332.7吨），15号块（每节长4.0m，重分别为98.1吨、90吨、8

4、2.9吨、77.3吨和73.2吨）；67号块（每节长 4.5m，重分别为75.8吨和70.8吨），8号块为合拢段（长2.0m，重31.3吨），9号边跨现浇段4.0m，重80.4吨。 在C57C58跨段箱梁下方处为01省道跨港公路桥，公路桥采用133=39m预应力混凝土空心板桥，空心板桥下部结构采用桩基盖梁，拟建箱梁投影在空心板桥左右范围内。 根据现场实际条件，为降低工程造价，缩短施工工期，降低施工安全风险，征得建设相关单位同意，C57C58连续箱梁挂篮节段悬臂浇筑工艺变更为支架支撑现浇施工工艺，箱梁结构不变化，现浇施工顺序仍按挂篮节段逐段施工。 变更后总体方案：跨公路桥段支撑系统采用贝雷梁架空

5、公路桥桥面，贝雷梁上布置工字钢，工字钢上搭设门式支架，支架上安装模板，贝雷梁支点设置在空心板盖梁处。 支撑系统荷载传递顺序：结构及施工荷载模板横向方木楞纵向多钢管檩条顶托及调节钢管门架调节底座工字钢贝雷梁方木支点桥面盖梁桩基持力层。 二、贝雷梁布置与验算 1、贝雷梁布置 C57C58墩跨乔司港133=39m米空心板桥段，采用“321”公路钢桥桁架贝雷梁对桥面进行架空，架空高度20cm，贝雷梁支点布置在空心板桥盖梁处板面上，纵向跨度与公路空心板桥跨径相同相同，即313米，横向截面布置根据箱梁结构和公路空心板桥结构，布置见下图： 断面图 纵面图 平面图 2、贝雷梁力学验算 C57C58跨连续梁悬臂

6、浇筑按挂篮设计节段施工，每一节段完成浇筑、进行预应力张拉完毕后，节段支架拆除（除0号节段支架外），在本箱梁施工过程中，贝雷梁承受荷载为单节段箱梁现浇施工荷载。 箱梁节段混凝土施工时分2次浇筑，第一次先浇筑底板和腹板混凝土，第2次浇筑顶板混凝土。为简化计算，确保安全，假定箱梁混凝土一次性浇筑。考虑到截面横向不均匀，每排贝雷片受力情况不一样，两侧翼板处荷载为底板处的1/3不到，考虑到模板、方木及工字钢横向联系能分散一部分荷载，所以取6片贝雷片进行验算。 对连续箱梁每节段荷载进行分析，贝雷梁承受变截面箱梁节段对应荷载见下表： 连续梁两T构对称浇筑，依据公路桥与箱梁高架桥投影位置关系，各节段浇筑时，贝

7、雷梁荷载分布位置见下图： 6片贝雷梁承受最大弯矩为?M?6?788.2?4729.2KN?m，最大剪力 ?Q?6?245.2?1471.2KN，利用力学求解器，箱梁各节段浇筑时，贝雷梁承受 弯矩、剪力见下图： 1）、浇筑3号节段，弯矩截图： 剪力截图： 2）、浇筑4号节段，弯矩截图 剪力截图： 3）、浇筑5号节段，弯矩截图 剪力截图： 4）、浇筑6号节段，弯矩截图 剪力截图： 5）、浇筑7号节段，弯矩截图 剪力截图： 6）、浇筑合拢段段，弯矩截图 剪力截图： 从上弯矩、剪力截图中看出，在箱梁各节段浇筑过程中，贝雷梁所承受的弯矩、剪力都小于允许值，故采用此方案布置贝雷梁，能满足箱梁现浇施工要求。

8、 三、门式支架布置与验算 贝雷梁上方布置32a工字钢，工字钢长度8.5米，间距1米，工字钢上方采用反扣可调顶托，可调顶托上布置门式支架。 假定连续梁以14号截面为等截面连续梁，14号截面梁高2.8米，在该工程邻近跨中， C29C33连续梁梁高最大3.65米，门架承受最大荷载为81KN/榀，为确保施工安全，简化计算，假定每榀门架受力均衡，并以C29C33连续梁中门架受力最大荷载计算，32a钢最大跨度为2.4米，以简支梁作计算，受力如下图： 32a工字钢截面抵抗矩：W?692.5?103mm3 32a工字钢截面惯性矩：I?11080?104mm4 钢材容许应力fm为205N/mm2，容许抗剪应力f

9、v为120N/mm2，容许挠度w?1l?16mm，采用SMSOLVER力学求解器进行求解，弯矩截图如下： 150 最大弯矩Mmax?63.8?106N?mm， Mmax63.8?106 2?92.1N/mm?fm，能满足要求。 3W692.5?10 工字钢端头最大剪力为120.15KN，剪应力110800000 ?max?V?SZ/?IZ?b1?120.15?103?397.24?103/?11080?104?9.5?45.3N/mm2 小于容许剪应力，能满足施工要求。钢管最大位移为1.7mm，小于容许值，能满足要求。 四、公路桥梁力学验算 根据公路管理部门提供的上跨公路桥竣工图纸显示，该桥宽

10、36.5米，分成左右两线，跨度313米，与路线夹角45。施工分为两部分，一部分为原来01省道老桥，宽度26.5米；一部分为01省道改建老桥两侧扩宽桥，左、右桥扩宽各4.5米。公路桥设计荷载：汽车-20级，挂车-100，单桩承载力2300KN。公路桥结构采用C50预应力混凝土空心板、C40混凝土盖梁墩柱，?1.0mC30钻孔灌注桩基础，空心板在盖梁处为实芯端梁，桥台采用桩式桥台。 箱梁在公路桥投影处采用贝雷片梁架空，支点设在公路桥盖梁、桥台桥面处，空心板在桥台、盖梁处支点处为C50混凝土实心体，很显然能满足贝雷片梁抗压强度要求，故只对公路桥盖梁强度及桩基承载验算即可。 1、盖梁强度验算 贝雷片梁

11、平面布置如下图： 从贝雷片梁强度验算中可知，在箱梁中间的3片贝雷片梁承受箱梁大部分荷载，翼板底贝雷片梁承受小部分荷载，考虑到工字钢横向联系有部分荷载分散，而桥面有钢筋混凝土铺装层，也有荷载分散作用，可以认为工字钢横向联系分散荷载通过桥面铺装分散，对于两桩之间盖梁只有箱梁翼板处荷载作用在盖梁上，而箱梁大部分荷载通过中间两个3片贝雷梁分别作用在公路桥两盖梁边侧，故对盖梁边侧悬臂进行强度验算即可。 根据余杭公路局管理处提供的公路桥竣工图纸，盖梁为C40砼，截面高 1.0m，宽1.2m。盖梁配筋：受拉钢筋为24根25螺纹钢，受压钢筋为12根25螺纹钢。 盖梁支撑截面抗弯强度按双筋截面计算： 受压区高度

12、x按下式计算 Rabx?R'gA'g?RgAg 19.1?1200?x?300?12?490.625?300?24?490.625 x?77.06mm?2a'?100mm 保护层厚度a?a'?50mm 取x?2a'?100mm得 Mu1?1 ?sRgAg(h0?a')?1?300?24?490.625?(1150?50)1.25 ?3108.6?106N?mm?3108.6kN?m 再按单筋矩形截面计算： Rabx?RgAg 19.1?1200?x?300?24?490.625 x?154.12mm?jgh0?0.55?1150?632.5mm

13、Mu2?Rg x?300154.12?Ag?h0?24?490.625?1150?s2?1.252? ?3032.13?106N?mm?3032.13kN?m ?Mu1?Mu2 ?Mu?Mu2?3032.13kN?m 在施工过程，为确保公路桥结构安全，假定连续箱梁以最大14号节段截面为等截面箱梁一次性浇筑，从贝雷片梁强度验算中可知，箱梁最大截面贝雷片梁荷载q?227.2KN/m，贝雷片梁单幅桥面荷载为q?113.6KN/m。 公路桥空心板自重：空心板截面为0.45m2，单块板重152KN，盖梁4.25米范围有4块板。 取箱梁截面最大荷载，在盖梁纵向前后6.5米、横向4.25米范围内荷载： F?

14、N/S?113.6?13?152?4?13?4.25?37.7KN/m2 贝雷片梁、混凝土空心板作用盖梁处横向荷载： q?Fl?37.7?13?483.6KN/m。 盖梁边侧悬臂长为2.5米，贝雷片最外侧至盖梁墩柱边距离为1.5米，为保证安全，取悬臂距离为2.5米，最大弯矩： Mmax?121ql?483.6?2.52?1511.3KN?m，小于盖梁设计值，盖梁强度22 能满足要求，故在桥面布置贝雷梁进行施工，公路桥盖梁结构安全。 2、桩基强度验算 根据公路局管理处提供的公路桥竣工图纸，桥台单桩承载力为2300KN，桥墩单桩承载力为2800KN。在此计算中，仍假定连续箱梁以最大14号节段截面为

15、等截面箱梁一次性浇筑，从上图可以看出，最不利的桥墩为1和2墩，靠桥梁中间分隔带处墩柱承受荷载最大，边桩基承载力： N?37.7?13?4.25?1?1.2?4.25?26?2215.5KN 小于桥墩单桩承载力为2800KN，故在桥面布置贝雷梁进行施工，桥梁桩基安全。 综上计算所述，按本方案在公路桥上布置贝雷片梁采用支架进行高架桥箱梁现浇施工，公路桥结构安全，能满足箱梁现浇施工。 五、贝雷梁安装和门式支架搭设 贝雷片纵向每3m左右用门框架横向联系，用U形卡扣扣住，把贝雷片联成整体，形成梁体。贝雷片上方布置32a工字钢，间距1米，门架采用可调顶托反扣在工字钢上。贝雷片梁支点采用两层十字交叉方木，尺

16、寸为20cm（厚）120cm（长）贝雷梁宽+10cm襟边。 门式支架采用HR100重型门式支架，规格： 1.91.0米，材质：Q235A，单榀门架极限荷载150KN。门架纵向间距1m，横桥向0.9m。 六、支架预压与监测 1、模架预压 为检验支架的整体稳定性和公路桥基础实际承载能力是否满足施工要求，通过支架预压，得出加载后公路桥沉降量和贝雷梁实际挠度，根据预压结果设置一定的预拱度。 预压材料采用未拆封的成卷钢绞线，利用吊车吊至箱梁底模上。预压加载分2阶段，第1次加载箱梁自重的80%，观测24h，稳定后，第2次加载箱梁自重的120%，观测至少3天，沉降量稳定后进行卸载。 由于连续箱梁纵向变截面变

17、化，荷载分布不相等，荷载加载前，先对跨公路桥箱梁部分进行节段划分，算出每节段的箱梁自重，按箱梁结构在底模上划出荷载分布位置。 2、观测点布置及观测 1）、支架沉降观测 在支架搭设完成后（所有的剪刀撑搭设好，方木摆好），在上底模前，先布置观测点，3跨公路桥上方设置3个断面（贝雷梁支点处），每个断面3个监测点（底板1个点，翼板2个点），用细铅丝吊线锤（2Kg），铅丝上端与测点处的方木固定牢，下面与地面悬空距离约20cm，待模板顶面标高调整到预定高程后，箱梁模板安装就位，所有的测点的铅丝上做同一标高的标记。支架的沉降量原始标记高程-现标记高程（水准仪测得）。 2）、贝雷梁挠度观测 贝雷梁安装完毕后，

18、在3跨跨中每片贝雷架布置标高观测点，并观测原始高程，第1次、第2次加载后观测，确定贝雷架加载后实际挠度。 3）、公路桥墩柱沉降监测 支模架施工之前，在公路桥墩桥面贝雷梁支撑处设置观测点，每个断面2个点，布置在两幅桥面两贝雷梁中间。贝雷梁布置前测出桥面观测点标高，第1次预压加载后测出标高，与贝雷梁布置前观测的标高进行比较，确定桥墩沉降量，第1次加载后，保持荷载12天，观测桥墩沉降量，如沉降速度2.0mm/d应停止第二次加载，制定加固方案后再加载。 在预压及施工过程中，为确保公路桥安全，除对公路桥桥墩柱沉降监测外，对桥梁盖梁和支点处空心板梁进行监测，当出现裂纹时，停止加载或进一步施工加载，确定原因

19、，制定加固方案进行加固后再施工。 4）、沉降观测点布置 4）、支架预压沉降观测记录结果 七、结果 该工程运用上述方案后，效果显著，工期大大缩短，因为支架一次性搭设，节约钢制挂篮加工、吊装及行走时间；造价降低，支架比挂篮制作及安装费用低得多；安全风险降低，一次搭设支架，不存在挂篮坠落风险。 参考文献 【1】、公路桥梁施工技术规范（JGJ041-2000） 【3】、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）； 【4】、建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范（JGJ128-2000）； 【5】、 HR新型可调重型门式脚手架（国家专利号：ZL00221703.1）标准。 【6】、 钢结构设计规范（GB50017-2003） 施工图片