旌阳特大桥门式墩跨线贝雷架场外预压试验

陈岳林

1 工程概况

新建铁路成都—绵阳—乐山客运专线旌阳特大桥30号～45号共16个门式桥墩与宝成铁路K603+150～K603+550区间里程段以约3°～4°角度上跨立交。该桥上部结构设计均采用24 m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。门式桥墩帽梁跨度在25m～26.5m之间，柱高为12m～13m。

旌阳特大桥门式墩上跨繁忙的既有宝成铁路以及二重专用线共三股铁路轨道，为保证宝成线及二重专用线的正常通行，充分利用有限的施工场地，经过充分的综合经济效应及社会影响比较，上跨既有线门式墩帽梁采用钢管支柱配合贝雷梁支架体系做底部施工支架，跨线贝雷架采用大型汽车吊单侧跨线吊装方案施工。根据支护体系特点，为确保施工顺利进行，降低安全风险、缩短施工时间，在跨既有线施工前进行场外预压试验研究。

2 钢管柱贝雷梁支架设计方案

钢管柱贝雷梁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。钢管立柱直接支立在门式墩一级承台上，每个门式墩设计用12根钢管柱，每个承台靠既有线内侧横向布置4根，外侧布置2根，支架立柱采用D=630 mm，壁厚10 mm钢管柱，钢管柱与承台基础采用预埋的螺栓连接。为确保钢管支架的稳定，钢管柱间采用［14槽钢制作的横撑和斜撑相连。钢管柱顶安装钢桶砂支座，其上安放工字钢横梁，该横梁由3根Ⅰ40b工字钢并排焊接而成，总长9.0 m，宽0.432 m。贝雷梁采用国产321加强型贝雷片拼装成梁，贝雷架总长33.24 m，总宽5.4 m，结构高度1.7 m，总重64.5 t，各组之间采用专用杆件连接牢固成为整体，如图1所示。

3 贝雷架场外预压试验

3.1 预压试验目的

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梁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，以及保证施工顺利进行，需在正式施工使用前对贝雷梁进行预压试验研究。

3.2 预压试验方案

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，选取特大桥0号桥台前100m长路基作为贝雷架场外试吊与堆载预压的实施场地。该段路基采用CFG桩复合地基加固措施处理，其上铺设60 cm级配碎石垫层，然后按照门式墩设计及支架设计数据，浇筑80 cm厚C30钢筋混凝土支墩基础，在基础上将钢桶砂支座、工字钢横梁以及贝雷梁等按设计的间距及位置依次安装到位。

待吊装完成后，按设计方案铺设方木和竹胶板，其上分级堆载砂袋，直到堆放荷载达到1.2倍帽梁自重。砂袋应预先称重，以便控制加载总重量。砂袋堆放根据梁体重量分布情况布置，分级加载。预压时间视贝雷架变形量而定，控制贝雷架的变形量不大于L/400。

预压观测点采用在贝雷梁主跨两端支点、跨度的1/8，1/4，1/2，3/4，7/8底部及次跨跨度的1/2处底部分别设标志观测点，在每个堆载预压阶段采用水准仪观测下沉变形情况，并做好相关记录。

沉降观测分五步进行:加载前，对支架基础上的各测点测量高程H0，记录入表格;然后对第一步加载约为梁重的30%，测量各测点的高程H1;第二步加载约为梁重的50%，测量各测点的高程H2;第三步加载约为梁重的70%，测量各测点的高程H3;第四步加载约为梁重的100%，测量各测点的高程H4，间隔12 h才能继续加载;第五次加载约为受力范围内梁重的120%，沉降稳定后，维持布载24 h，测量各测点的高程H5;然后进行分级卸载，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。

在每个测点、每级加载后进行沉降量的连续观测，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为A，作为该点在该级荷载下的实际沉降量。注意:如果支点出现沉降值为h，贝雷梁各测点的变形值应为:an=An-h。

3.3 预压试验结果分析

试验共进行12次测量，其中加载预压时测量6次，卸载时测量6次，测试的数据分别如表1，表2所示。

表1 贝雷架预压试验沉降观测记录(加载时)

表2 贝雷架预压试验沉降观测记录(卸载时)

由加载前和卸载后的主跨端部总和沉降量之差可知，支座的最终沉降量为8 mm，沉降的原因主要是荷载加载后，基础沉降和砂支座中的砂被压密实所致。支座基础在加载前和加载后标高差值为7 mm，与最终沉降相差1 mm，这是由于在计算过程中的舍入误差造成的。

在100%荷载下，支座的下沉量约为9 mm，贝雷架也会整体下沉9 mm左右，在施工支模的过程中，应该考虑到这个沉降值，整体垫高9 mm，使得帽梁顶标高在正确的位置。并且在施工的过程中紧密监测贝雷架下沉量，以便随时调整或作为下次浇筑帽梁的参考。

在120%的荷载下，贝雷架主跨跨中的实际挠度为39 mm;在100%的载荷下，贝雷架主跨跨中的实际挠度为36 mm，与贝雷架跨中挠度验算值34.6 mm相差1.4 mm，其值较为真实，且该挠度没有超过L/400=51.2 mm，表明设计满足要求。

4 结语

目前，旌阳特大桥跨既有线16号门式墩的施工已经全部顺利完成，工程质量合格、线形美观、安全可控，充分证明了下部为刚性结构体系的钢管支柱贝雷梁支架体系，对上部柔性梁体结构采用场外预压方案是可行的，钢管柱及贝雷梁的整体承载力也是可以得到保障的。

同时，对于没有进行预压试验研究的钢管支柱部分，应按相关规定进行力学检算以及在施工过程中严格按设计要求进行施工，保证其施工质量达到设计要求。

［1］ 徐世明，李 萍.贝雷架钢管支撑体系在大跨房屋结构中的运用［J］.浙江建筑，2010，27(8):48-50.

［2］ 翟文静，张茂华.贝雷架在桥梁快速施工中的应用［J］.四川建筑，2010(3):167-169.

［3］ 秦 梅.贝雷片支架的变形计算［J］.安徽建筑，2010(3): 118-119.

［4］ 王 刚.贝雷架在现浇连续箱梁中的应用［J］.科技信息，2009(12):256-257.