贝雷梁支架体系在混凝土系杆拱桥施工中的应用

严朝锋

(中铁二十局集团 第一工程有限公司，江苏 苏州 215151)

1 施工方案

泰东河大桥位于江苏省广山镇，为下承式预应力混凝土刚性系杆拱桥，跨越通航的三级航道，设计通航标准为70 m×7 m，最高通航水位2.87 m。桥梁全长536.88 m，主跨长82.4 m，主跨计算跨径 L=80.3 m。拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/5，矢高为16.06 m。拱肋采用等截面“I”字型截面，拱肋高1.4 m，宽1.2 m。系杆采用等截面箱梁，桥面单向2%横坡通过横梁高度的变化调整。拱肋、风撑、桥面板为钢筋混凝土结构;横梁、系梁为预应力混凝土结构。

这种桥梁的建设一般采用满堂支架施工方法，该方法技术上比较成熟，操作比较简便，但在较长时间内妨碍航道的通行，对于交通量较大的航道不宜采用此方法。近年来无支架施工工艺在大交通量航道的系杆拱桥建设中得到了尝试应用，该工艺对航道的通航能力影响较小，但造价较高。在施工中经过方案比选和经济比对，采用的施工方案为:利用钢管桩基础和临时支墩组成支撑体系，其上搭设上下6排加强型贝雷片构成支架体系施工平台，保证支架下通航航道。在支架上利用两台100 t浮吊拼装系杆和拱肋。

2 施工工艺

2.1 支架体系布置

支架体系的支承结构采用临时支墩，全桥共设六处临时支墩，编号按照路线前进方向依次为临1#→临6#，见图 1。

1)临1#和临6#基础利用主墩承台，临5#在驳岸上，基础采用钢筋混凝土扩大基础，临2#、临3#、临4#墩均在水中，采用钢管桩基础。φ600 mm×8 mm钢管桩的有效入土深度不小于12 m。

图1 临时支墩的立面布置(尺寸单位:cm，高程:m)

2)临 1#、临 5#和临 6#支墩采用 φ600 mm × 12 mm的钢护筒，临2#、临3#、临4#支墩均采用贝雷梁，共需三层，以满足通航净空要求。为了保证钢管桩受力均匀，先用4根30#工字钢组合制作的分配梁安装于钢管桩的顶部，其上再设置纵向贝雷梁。

3)按6个临时支墩的布置，支架体系纵梁的跨度组合为(5.70+21.35+24.69+18.96+5.38)m。

临时支架水中共设三跨，北侧边跨和中跨临时支墩外侧设置导航桩和防撞桩。横桥向边支墩每片系杆下设6排上下加强贝雷片，中间支墩每片系杆下设6排上下加强贝雷片，全桥共4×6排，中间用横向拉杆、支撑架联结。贝雷纵梁底高程为8.487 m，贝雷梁顶面离系杆底面的距离为60 cm左右。

为了尽量避免在施工过程中由于弹性变形和非弹性变形引起的高程误差，在施工过程中必须设置预拱度。在两边两个湿接头设置2 cm，中间两个湿接头设置7 cm的预拱度。

4)拼装拱肋用贝雷支架的布置范围在拱肋正投影范围内，长度46.5 m，故跨径布置为(18+15+18)m，见图2。为了兼顾风撑的安装，采用4片贝雷梁，宽度布置为(90+90+90)cm。在支架顶面用型钢和方木制作适合于拱肋弧线的支垫，以保证拱肋安装就位时，支承面接触平顺。为了增强贝雷支架承受水平力的能力，需在各上、下贝雷片接触部位设置纵向、横向或斜支撑。

为了确保支架在整个施工过程中的安全性，搭设时局部需再增加加强支撑架(在6#和10#中横梁上设置缆风和支撑架)，确保支架整体的刚度和稳定性。

图2 拱肋支架布设

2.2 沉降观测

施工期间在钢管桩基础上设观测点，系杆支点及拱肋支点处设沉降观测点，随时用水准仪监测支架沉降情况。经监测，施工中最大累计沉降量为24 mm，满足施工要求。

2.3 系杆安装

采用两台100 t浮吊安装构件，施工中严格按照设计要求和规定的施工顺序进行安装，主要步骤如下:

1)安装系杆 在支架上现浇上游侧拱片端块件，利用浮吊安装系杆预制块。系杆支点采用15 cm×15 cm的方木组成的木垛。为保证木垛的整体稳定性，采用φ20 mm的圆钢、10#槽钢相结合的办法组成箍圈将木垛箍紧。安装前，应在木垛上确定构件平面位置线和底面高程，以保证安装块件的位置准确。当各个块件就位后，用油顶精确调整高程，同时检查顺直度和垂直度。如果平面位置发生误差或误差超过检验标准的规定时，可采用浮吊进行调整，不得采用水平牵引的方法调整，以防造成支架横向变形或倾覆。由于系杆吊装工作量大，无法在短时间内完成，因此每就位好一根系杆后立即将其湿接头处钢筋与其相邻系杆钢筋做部分焊接，以防止系杆倾覆。当各个系杆构件位置调整至符合要求后进行钢筋焊接，穿入预应力束后，进行系杆湿接头的混凝土浇筑施工。系杆分段见图3。

图3 系杆分段(单位:m)

2)安装 2#、6#、10#、14#中横梁，张拉上述中横梁和端横梁第一批钢束 待系杆湿接头强度达到设计强度的 90%(≥45 MPa)以上后安装 2#、6#、10#、14#中横梁。横梁安装搁置的支点设在系杆内侧的贝雷纵梁顶面，用方木配木楔支垫，以便于拆卸。吊装顺序为2#→6#→10#→14#，安装就位后，采用与系杆相同的方法进行精确调整。符合要求后浇筑湿接头，每根横梁的湿接头应同时对称浇筑。施工时，采用2套模板，2#、14#中横梁的湿接头同时浇筑，拆模后浇筑靠近跨中的6#、10#中横梁的湿接头。待湿接头达到设计规定的张拉强度后，张拉上述中横梁和端横梁第一批钢束，钢束锚下张拉控制应力为0.75 fPK。

3)对称张拉系杆第一批 N5、N6、N7、N8预应力钢束 张拉时混凝土强度应在设计强度的90%以上，钢束锚下张拉控制应力为0.72 fPK。采用4台千斤顶两端左右对称同步张拉。

2.4 拱肋、吊杆安装

1)在临时贝雷支架上搭设拱肋支架，安装拱肋中段，合龙拱肋，并安装风撑 由于拱肋支架较高，为增加其整体稳定性，层与层之间连接除用 φ16 mm的“U”型卡外，还采用φ20 mm的圆钢做拉杆上下方向连接。在支墩纵向两侧各设置2道钢丝绳来做缆风绳，缆风绳与贝雷支架间用手拉葫芦拉紧。拱肋支点的下半部分同系杆一样采用15 cm×15 cm的方木组成木垛，上半部分采用事先用型钢做好的三角架。

构件固定后，可进行拱肋湿接头的浇筑，待拱肋湿接头混凝土强度达到设计强度的90%(≥45 MPa)以上后安装风撑。风撑采用100 t浮吊按先跨端后跨中的顺序安装，风撑安装搁置点在拱肋支架上。

2)安装吊杆 风撑吊装就位后，应尽快进行湿接头的浇筑，以保证主桥总体框架的稳定。在风撑湿接头强度达到设计强度的90%以上后，即可拆除部分拱肋支架，采用浮吊进行吊杆的安装。吊杆安装和预应力施加必须严格按设计规定的顺序进行，以保证拱肋受力合理。

3)张拉吊杆钢束 吊杆编号自左向右依次为1#～ 15#，吊杆张拉顺序 8#→4#、12#→6#、10#→2#、14#→7#、9#→5#、11#→3#、13#→1#、15#。吊杆预应力采用一端张拉，张拉端位于拱肋处。吊杆共分二次张拉，第一次张拉在吊杆安装完成后进行;第二次张拉在系杆第一批预应力束 N5、N6、N7、N8张拉后进行，张拉至锚下控制应力的100%。

2.5 后续施工

1)对称张拉系杆第二批 N1、N4、N9、N12预应力钢束，锚下张拉控制应力为0.72 fPK。系杆采用两端对称张拉。

2)拆除临时支架。

3)安装行车道板，现浇中横梁二期混凝土。

4)对称张拉系杆第三批 N2、N3、N10、N11预应力钢束，钢束锚下张拉控制应力为0.72 fPK。

5)现浇桥面10 cm厚整体化混凝土。

6)浇注桥面铺装、安装防撞护栏。

3 结语

采用贝雷梁支架体系施工刚性混凝土系杆拱桥，结构合理，技术先进，经济实用，施工速度快。对航道的通航能力影响较小，未对过往船只及两岸居民的生活造成不便，未影响当地水上经济的发展。应用该方法，实际产生直接经济效益为:少投入的支架(钢管桩)费用约31.4万元;节省工时费约4.5万元;节省海事部门断航维护费用20万元;累计降低成本55.9万元。

［1］杨仲杰，胡永，丁靖，等.超宽桥面主桥边跨现浇段支架设计与施工［J］.铁道建筑，2007(5):4-6.

［2］陈琳.下承式钢管混凝土系杆拱桥支架施工技术［J］.铁道建筑，2007(1):26-28.

［3］毛瑞祥.公路桥涵设计手册［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］李廉锟.结构力学(第三版)［M］.北京:高等教育出版社，1996.

［5］中华人民共和国交通部.JTJ014-2000 公路桥涵施工技术规范［S］.北京:人民交通出版社，2000.