钢管柱贝雷梁支架场外预压及吊装作业的应用

何学锐 苏华友 陈岳林

1、西南科技大学，绵阳 621010；2、中铁五局路桥公司，广州 511458

钢管柱贝雷梁支架场外预压及吊装作业的应用

何学锐1苏华友1陈岳林2

1、西南科技大学，绵阳 621010；2、中铁五局路桥公司，广州 511458

在保证现浇梁支架施工安全的前提下，验证支架场外预压及吊装作业的可行性。根据工程实际情况，采用钢管柱贝雷梁支架局部场外预压及吊装作业的方式，检验贝雷梁的承载能力，同时获得支架非弹性变形和弹性变形值，作为施工预留拱度的依据。场外预压与施工实测数值基本一致，证明了此法具有可行性，总结了贝雷梁吊装作业的经验。

钢管柱;贝雷梁;预压;吊装

钢管柱贝雷梁支架搭设完成后，在帽梁混凝土施工之前，必须进行等载预压。支架预压常用的加载材料和方式有：砂袋加载、水箱加载、钢锭及钢筋加载等[1～3]，这些加载方式属于原位预压的方式。然而旌阳特大桥16跨门式墩上跨繁忙的既有宝成铁路，无法断道施工。在进行门式墩帽梁施工时宝成铁路照常运营，其行车速度快，密度大，行车集中时段约3～5分钟一趟，宝成铁路运营部门要求火车通过时铁路沿线停止施工。故钢管柱贝雷梁支架不适宜采用原位预压的方式进行施工。根据支护体系特点，为降低安全风险、缩短工期，节约成本，经过充分的综合经济效应及社会影响比较，将该支架在施工现场以外进行预压试验后，再采用大型汽车吊单侧跨线吊装作业搭设现浇梁支架。

1.工程概况

新建铁路成都至绵阳至乐山客运专线旌阳特大桥位于四川省德阳市境内，该桥第30#～45#共16个门式桥墩与宝成铁路K603+150～K603+550区间里程段以约3°～4o角度上跨立交。桥梁上部结构设计均采用24m预制简支箱梁，下部结构设计均采用钻孔桩承台基础、门式桥墩结构。

跨既有线门式墩帽梁支架采用钢管柱贝雷梁支架体系。该支架主要由承台基础、钢管柱、砂支座、工字钢分配梁、贝雷梁承重梁等组成。贝雷梁采用国产 321加强型贝雷片拼装成梁，跨中部分18排贝雷梁分为4个小组：第一组：4排总重12. 3吨；第二组：5排总重15.3吨；第三组：5排总重15.3吨；第四组：4排总重12.3吨。

待贝雷梁在场外预压合格之后，采用大型汽车吊将跨中4组贝雷梁吊装到钢管柱支架之上。然后铺设底模，绑扎钢筋，设置预应力管道，安装侧模，浇筑混凝土，预应力施工。根据工程量及工期要求，贝雷梁采用4套，钢管柱采用7套进行帽梁的施工。

2.贝雷梁场外预压方法

2.1 预压目的及内容

为收集钢管柱贝雷架弹性变形和非弹性变形的实际数值，作为设置门式桥墩帽梁立模的抛高预拱值数据的参考，确保主要承力结构贝雷架及钢管柱支护体系的受力结构稳定、安全性能满足施工要求，保证施工顺利进行，必须在正式使用前对贝雷梁进行预压试验。由于帽梁支架基础为门式墩承台基础，支柱为直径630mm壁厚为10mm的钢管，其非弹性变形和沉降可忽略不计，因此本次不将其列入预压项目，只对贝雷梁及砂支座进行预压。

2.2 预压场地及准备工作

根据现场场地吊装条件及地基承载力要求等因素综合考虑，选取旌阳特大桥0#桥台前100米长路基作为贝雷梁场外试吊与预压的实施场地。该段路基采用为CFG桩复合地基加固措施处理，其上铺设60cm级配碎石垫层，然后按照门式墩及支架设计数据，浇筑80cm厚C30混凝土支柱基础。将砂支座安放到相应的位置，并安放工字钢梁，吊装贝雷架到位。

2.3 荷载材料及荷载方法

荷载试验材料采用砂袋。预压荷载按新浇混凝土自重、施工人员、模板及机械设备总和计算为650t，按1.2倍预压值为780t。支架预压采用分级加载方式，荷载按预压值的30%，50%，70%，100%，120%分为5级加载，当达到100%荷载时持续24小时，120%荷载时至少持续12小时。每完成一级加载，均由现场测量员采用水准仪对所有测点进行一次测量，并做好详细记录。卸载方式跟加载方式相反，每完成一级卸载，也对所有测点进行一次测量，并做好详细记录。

2.4 沉降观测方法及结果

预压观测点设置在贝雷梁主跨两端及跨度的1/8、1/4、1/2、3/4、7/8底部[4]，分别用红油漆标记，并采用水准仪观测下沉变形情况。

沉降观测分六步进行：加载前，测量支架上的各测点高程H0，记录入表格；第一级加载至约为帽梁总重的30%，测量各测点的高程H1；第二级加载至约为帽梁总重的50%，测量各测点的高程H2；第三级加载至约为帽梁总重的70%，测量各测点的高程H3；第四级加载至约为帽梁总重的100%，测量各测点的高程H4，此后间隔12小时才能继续加载。第五级加载至约为帽梁总重的120%，待沉降稳定后，维持布载24小时，再分级卸载，分级卸载前需测量各测点高程H5。卸载过程的操作基本与加载过程相反，当卸载完后测量各测点高程h0。

以每个测点、每级加载后对沉降量进行连续观测直到沉降稳定。取沉降稳定后的观测值，作为该级荷载下的最终沉降观测值。得到的观测值与零荷载时的观测值之差a，作为该点在该级荷载下的实际沉降量。

通过对4套贝雷梁支架的预压结果，支架均未发生整体侧向位移，支架杆件无压弯变形，地基未发生沉陷、裂缝等情况。

根据测量数据计算得到非弹性变形为16mm，弹性变形为34mm。根据非弹性变形值和弹性变形值，在底模上设置预拱度50mm，这一数值与帽梁浇筑后跨中实测平均弯沉值48mm很接近，可认为支架场外预压是可行的。

3.贝雷梁吊装方案优化

跨既有线吊装作业时需要向宝成铁路运营部门申请一个施工区段内铁路停运的时间段，叫做“天窗”时间，也叫作“天窗点”，一般为120分钟，吊装作业必须在该时间段内完成。

为减少“天窗”要点次数，减少施工对铁路运营的影响，跨中部分贝雷梁采用两台180t以上汽车吊在两个工作面同时独立进行吊装作业，“天窗”要点数量比采用一台吊车减少一半。同时，相邻两个墩的中心间距均为24.75m，而汽车吊的吊装半径为22米，采用QAY180吊车可以把一个墩的贝雷梁直接转移到相邻的另一个墩上，而不用先将贝雷梁下吊到地面之后再将其上吊至相邻的另一个墩上，此过程称为“平吊”。这样就能进一步减少“天窗”要点次数。

按一般程序施工时，将贝雷梁上吊至钢管柱支架上，共需上吊16次。待帽梁施工完毕后，再将其下吊至地面进行拆除施工，共需下吊16次。16架门式墩钢管柱吊装、拆除各需16次。即采用一般方法吊装时共需申请“天窗点”64次。

当采用两台吊车同时施工且采取平吊等措施时，首先将4套贝雷梁分别上吊至33#、37#、38#、42#钢管柱支架上，共需上吊2次。然后待上述帽梁施工完毕，再将其平吊至临近的钢管柱支架进行下一组帽梁的施工，共需平吊6次。待全部门式墩帽梁施工完毕后，再将4套贝雷梁下吊至地面进行拆除施工，共需下吊2次。另外，16架门式墩钢管柱吊装、拆除施工时，采取两个同时防护，防护 “天窗点”次数各需8次。即按照优化后的方案进行吊装作业共需申请“天窗点”26次。

采用优化后的方案可大大减少“天窗”要点次数，最大可能的保证了宝成铁路的正常运营并降低了安全风险。

4.结语

采用钢管柱贝雷梁支架场外预压及吊装作业法搭设现浇梁支架，所施工的帽梁质量可靠、线形美观，证明了贝雷梁支架采用场外预压是可行的，钢管柱及贝雷梁的承载力也是可以得到保障的。16架门市墩帽梁的施工已经顺利完成，吊装作业施工过程中没有发生任何安全事故，在保证宝成铁路行车安全方面成果显著。该法不受既有线运营的影响，安全、简便、可靠，大大加快了施工进度，为今后类似桥梁的支架预压问题提供了宝贵的经验。

[1]翁国强,楼渭林.水压法在现浇箱梁支架预压上的应用[J].交通科技,2004,(06)

[2]刘云.现浇连续梁中支架预压施工技术研究[J].中国城市经济,2011,(14)

[3]李明忠，吴福涛.水荷载预压和砂袋预压在现浇箱梁高支架预压中的应用[J].华南港口,2007,(03)

[4]万金辉.现浇支架预压沉降观测方案[J].科技信息,2009,(09)

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.030