分析贝雷架在大跨径拱桥施工中的应用

2014-08-15白青毅

黑龙江交通科技 2014年3期

关键词：贝雷拱圈跨径

白青毅

(贵州路桥集团有限公司)

分析贝雷架在大跨径拱桥施工中的应用

白青毅

(贵州路桥集团有限公司)

贝雷架在大跨径拱桥施工中的应用，不仅大大提高了拱桥的施工效率，而且非常的经济，大大缩短了拱桥施工的工期。先是对工程概况进行了概述，又详细阐述了拱桥施工方案，最后分析介绍了贝雷架设计和施工的关键技术。

分析;贝雷架;大跨径拱桥;施工;应用

我国地域辽阔，地形条件极为复杂，存在着很多的山区地区，深沟峡谷也较多，为了推动当地经济的发展，将山区更好的与外界联系在一起，就需要进行公路的施工建设，复杂的地形条件就增加了公路施工的难度，需要在之中进行桥梁的架设，充分考虑公路施工资金成本的投入以及桥梁工程美观，桥梁多是以拱桥为主，而在拱桥的施工建设过程中，砌筑拱圈时，底模是必不可少的工艺，因此施工人员要特别注意拱架样式的选择，以保证拱桥的施工质量。在大跨径拱桥的施工建设过程中，需要很大的资金成本投入，且对于建筑材料的消耗也极为严重，施工时间也长，不管是从经济上还是从时间上进行考虑，都不太适合。贝雷架在大跨径拱桥施工中的应用，不仅大大节省了建筑材料，减少了资金成本的投入，而且还能够抵抗洪水和季节等不良因素的影响，被广泛的应用于我国的大跨径拱桥施工中。

1 工程概况

在某公路的施工过程中，需要跨越一条大河，在拱桥的设计过程中桥高在49.6 m左右，桥宽8 m左右，而拱桥的长度已经超过了百米是105 m，将拱桥的初步荷载设计为汽车20级，挂车是100级，拱桥的形状选择为变截面拱桥，空洞长度为85 m，拱桥的主拱圈厚度是1.6 m和2.18 m，这分别是拱顶和拱脚位置的拱圈厚度，变化系数严格控制在0.5左右，拱桥所具备的拱轴系数要控制在2.24，跨越比例控制在1∶5，在对拱桥的主拱圈进行施工时，需要使用的是C35混凝土，强度要达到60 MPa以上，拱桥两侧的桥头要存在着30 cm左右的混凝土等级为C30的水头，在拱桥的主拱圈施工过程中应用贝雷架，大大缩短了拱桥的施工工期，节省了资金成本和建筑材料。对拱桥施工的有关数据进行分析发现，拱桥的主拱圈在施工的过程中，横向上发生偏离最严重的区域在19 mm左右，而下挠最大的达到了95 mm，但是都在拱桥施工允许的范围内。

2 拱桥施工方案

2.1 贝雷架方案的确定

在拱桥拱架方案选择的过程中，将几种拱架类型进行了分析比较，分别是叠合木拱架、贝雷钢拱架、满堂式木拱架以及桁架式木拱架等，分别从经济、技术等多个方面进行了比较，如果使用木支架的话，不现实，因为拱桥高、重量和跨度都大，需要消耗的木材量也多，经过粗略的计算在1 298 m3左右，且安全性能低，且我国已经有在拱桥施工中使用贝雷架成功的案例在，有施工经验可以借鉴，更何况贝雷架所需的资金成本非常低，还可以进行租，就有效的降低了拱桥施工所需的资金成本投入。经过公证人员反复的比对之后，贝雷架方案是最理想的拱桥施工方案。

2.2 贝雷架的设计

贝雷架的梁高是固定的，很小只有1.5 m，且所具备的刚度也很有限，因此在贝雷架的设计过程中，将无中间支撑的贝雷架和斜拉贝雷架进行了对比，发现斜拉贝雷架能够有效提高贝雷架所具备的抗弯刚度，如果在贝雷架使用的过程中遇到不对称的荷载的话，斜拉贝雷架能够对贝雷架的变形进行有效控制，但是对钢索的张拉提出了很高的要求，在钢索的斜拉过程中需要借助专业的机械设备，并使用大吨位的地锚，以保证斜拉贝雷架的稳定性;而无中间支撑的贝雷架在提高承载问题时，只需要增加贝雷架的片数即可，能够限制贝雷架的变形，又不需要专业机械设备的帮助，且操作方便，工艺简单，因此选择使用无中间支撑的贝雷架进行拱桥的施工。

3 贝雷架设计和施工的关键技术

3.1 贝雷架的设计

(1)贝雷架受力分析

在施工桥的施工过程中存在着活栽与恒栽两种荷载力都施加在贝雷架上，且贝雷架在使用的过程中没有发生位移，根据实际情况可以将拱桥的拱圈和贝雷架的拱架都分成节段，且活栽与恒栽两种荷载力都施加拱架节段的中心位置。

(2)贝雷架的荷载计算

①恒载

贝雷架所承受的恒栽中主要包括三个方面:横向联接杆自身的重量、贝雷架自身的重量以及模板的重量。可以根据拱桥的宽度、贝雷架中横向布置的贝雷架数量进行计算，还要从模板的重量进行考虑，拱桥中模板的重量包括很多方面，例如:衡量、木楔、夹板以及弓形木等。

②活载

贝雷架上所承受的活栽具有很大的可变性，包括多个方面:施工人员的重量、机械设备的重量、风力等。

3.2 贝雷架的施工要点

在主拱圈的施工过程中，要注意荷载施加的对称性和均匀性，并在贝雷架制作的过程中要分别在上弦杆顶面和下拉杆地面进行钢板的焊贴，大小控制在100×10 mm左右，以提高贝雷架所具备的刚度;在贝雷架上的纵向制作中，要注意放大样1∶1的使用，并将直线阶段的长度严格控制在6 cm，通过8号槽钢或者是6.3的角钢来形成贝雷架上的横向联系，将其与贝雷架中的贝雷梁相连接，从而提高贝雷架的稳定性和整体的受力能力，用螺栓拧紧。一般情况下，在贝雷架中扣索的制作过程中，通常都是使用截面是L/4和L/8进行，能够对贝雷架的变形有效控制。

3.3 主拱圈的施工的关键点

在主拱圈施工的过程中，要将厚度严格控制在40～60 cm这个范围内，不仅有利于挑选建筑材料的进行，而且还能够减轻贝雷架所承担的荷载;一般情况下，在进行主拱圈的施工时，都是先进性中间带的砌筑，宽度要严格控制在3.0 m，并在中间带施工完成之后，对其进行维护，在中间带的混凝土强度占到设计强度的比例大于70%时，才能够进行下一带的砌筑，以保证主拱圈施工的顺利进行。在主拱圈施工的过程中需要进行数据的监测，以调整荷载加载的力度和方案，以保证贝雷架受力和变形的均匀性和对称性。

3.4 贝雷架竖向挠度的计算

贝雷架在拱桥施工过程中应用时，会出现变形，贝雷架的变形不只受到荷载的影响，还受到温度、湿度等环境因素的影响。而拱圈在施工过程中也会出现不同程度的下沉变形。一是拱圈自身重量带来的弹性挠度;二是温度影响拱圈而出现的弹性变形;三是由于某一部分发生位移而给拱圈带来了弹性变形;四是混凝土收缩而产生的拱圈弹性变形等。对拱圈施工过程中的影响因素进行综合考虑之后，拱圈在竖向挠度的数值要严格控制在14.9 cm左右。

根据拱圈的竖向挠度值，可以使用二次抛物线方程来进行贝雷架预拱度的计算，为15 cm。