跨河箱梁的贝雷架支架工艺设计及施工*

上海建工二建集团有限公司 上海 200080

1 工程概况

1.1 景王滨中桥贝雷架形式

昆山中环快速化改造工程E-Ⅱ标段主线高架箱梁第16联跨景王滨河，箱梁施工时碗扣支架不能直接搭设在此桥桥面板梁上，所以此联箱梁支架形式需采用贝雷架过河，在贝雷架上搭设碗扣式满堂支架进行箱梁现浇施工。新建景王滨桥跨度20 m，分左右幅，分隔带宽度6.5 m。

跨河支架采用贝雷片搭设，基础利用新建中桥的桥台，在桥台上设置找平钢筋混凝土墩，间距3 m，由于在分隔带位置6.5 m范围没有桥台，因此该处安装1 道4 榀700 mm×300 mm H型钢横梁，其余钢筋混凝土墩上安装1 榀700 mm×300 mm H型钢横梁，然后在型钢横梁上设置贝雷片纵梁，贝雷片纵梁按照45 cm、90 cm间距布置，贝雷片上横桥向设置通长12#工字钢双拼分配梁，支架立杆立于12#工字钢上（图1）。

图1 箱梁16联满堂碗扣式支架立面

1.2 水文、气象、地质情况

本工程位于太湖冲湖积平原工程地质区，地势较平坦，地面高程为1.79～3.50 m，地表水体较发育，河渠较多。

1.3 主要施工技术难点[1]

1）跨河施工难度大。此联箱梁在景王滨中桥上方施工，下方是景王滨河，跨河施工对工程的设计、施工均提出了较高的要求。

2）周边管线复杂[2,3]。由于处于昆山市工厂密集的开发区，工程的地下管线的数量和种类非常多，管线改线工作对施工会有较大的影响。

3）节点工程工期紧。此联箱梁为两端梁端张拉，在施工组织上属节点工程，需优先施工，因此对工期提出了较高的要求。

4）属于高空作业，施工期间安全风险大。高架箱梁施工属于高空作业，两侧设有保通道路，施工空间狭小，两侧均有其他分部工程施工，存在很大的高空坠物的风险，因此施工期间的安全风险非常大[4,5]。

2 主要设计施工技术措施

2.1 贝雷架盖梁支点布置形式

1）利用新建桥台为贝雷架支点，由于新建桥台存在横坡，顶面高低不平，所以不宜直接作为贝雷架支点，需在其上浇筑找平钢筋混凝土墩（长60 cm，宽90 cm，间距3 m），高度根据标高进行调整，枕梁顶面标高为4.25 m，配置相应的构造筋。

2）找平钢筋混凝土墩上安放1 道700 mm×300 mm H型钢横梁，新建桥台处中央为宽6.5 m的中央分隔带，该处钢筋混凝土墩上安装1 道4 榀700 mm×300 mmH型钢横梁，由于桥台台帽宽0.9 m，中央分隔带第4道700 mm×300 mm H型钢放置需设置高3 m的φ609 mm钢管柱（南北共4 道），钢管柱与中桥承台上浇筑20 cm混凝土固定。

2.2 贝雷架布置形式

第16联箱梁跨景王滨贝雷架单联布置，跨度20 m ，贝雷架全长21 m。贝雷片布置为72 排，间距为45～90 cm相间布置，每排贝雷片组合形式为7 m×3 m，贝雷片均为上下弦杆加强型。上面分配梁采用12#双拼工字钢横桥向布置，间距同支架立杆纵距，为90 cm。

图2 箱梁第16联满堂碗扣式支架跨中横断面

3 贝雷架验算

3.1 贝雷架强度、挠度验算

经验算，该结构钢桥所能承受的最大弯矩M总=121 500 kN·m＞Mmax=63 790.7 kN·m，最大剪力Q总=17 654.4 kN＞Qmax=12 150.6 kN，挠度f=27.6 mm＜L/400=52.5 mm，满足要求。所以单跨21 m加强型贝雷架支撑满足设计要求。

3.2 贝雷架上部分配横梁验算

经验算，贝雷架上部分配横梁的最大弯矩Mmax=5.44 kN·m，弯曲应力σ=70.3 MPa＜[σ]=205 MPa，满足要求。挠度ω=0.46 mm＜ [ω]=2.3 mm，满足要求。

3.3 贝雷架下部横梁计算

在分隔带位置6.5 m范围没有桥台，因此该处安装1 道4 榀700 mm×300 mm H型钢横梁，跨度8 m，其特性参数为：E=210 GPa，W=5 760 cm3，I=201 000 cm4。

单侧横梁承受的全部荷载Q=3 637.8 kN。为简化计算，将荷载转化为3 637.8÷8=454.7 kN/m的线荷载。

强度σ=157 MPa＜[σ]=205 MPa，验算合格。

挠度ω=14.3 mm ＜L/400=20 mm，验算合格。

3.4 φ609 mm钢管柱计算

钢管立柱采用外径609 mm，壁厚14 mm的钢管，截面积A=261.695 cm2，跨度8 m，高度3 m。钢管柱抗压强度σ=179.84 MPa＜[σ] = 205.00 MPa，满足要求。

3.5 混凝土方墩计算

在老桥盖梁上间隔3 m设置1 根600 mm×900 mm的钢筋混凝土方墩，其长度l0=2 100 mm，纵向钢筋最小配筋率ρmin=0.5%，选用φ16 mm的HRB335级钢筋，箍筋选用φ12 mm的HPB235级闭合式复合箍筋，间距200 mm。

4 实施过程

4.1 贝雷架施工流程

总体施工流程：施工放样→下部基础→立柱、板墙→型钢盖梁安装→找平枕梁→贝雷桁架拼装→中跨吊装→两边边跨吊装→整体连接加固→分配梁布置。

4.2 桥台上钢筋混凝土设置

由于新建桥台存在横坡，顶面高低不平，所以不宜直接作为贝雷架支点，需在其上浇筑找平钢筋混凝土墩（长60 cm、宽90 cm、间距3 m），高度根据标高进行调整。枕梁顶面标高为4.26 m，配置相应的构造筋。

4.3 型钢盖梁安装

由于在分隔带位置6.5 m范围没有桥台，因此该处安装1 道3 榀700 mm×300 mm H型钢横梁，其余钢筋混凝土墩上安装1 榀700 mm×300 mm H型钢横梁。钢结构在施工焊接过程中注意事项如下：

1）当焊接作业环境温度在-10～0 ℃时，应采取加热或防护措施，应将焊接接头和焊接表面各方向大于或等于2倍钢板厚且不小于100 mm范围内的母材，加热到规定的最低预热温度且不低于20 ℃后再试焊。

2）定位焊焊缝的厚度不应小于3 mm，不宜超过设计焊缝厚度的2/3且不超过8 mm；长度宜不小于40 mm和接头中较薄部件厚度的4 倍；其间距宜为300～600 mm。

3）当引弧板、引出板和衬垫板为钢材时，应选用屈服强度不大于被焊接钢材标称强度的钢材，且焊接性相近。

4）采用的焊接工艺和焊接顺序应使构件的变形和收缩最小，根据构件焊缝的布置，可采用下列控制变形的焊接顺序：

（1） 对接接头、T形接头和十字接头，在构件放置条件允许或易于翻转的情况下，宜双面对称焊接；有对称截面的条件，宜对称于构件中性轴焊接；有对称连接杆件的节点，宜对称于节点轴线同时对称焊接；

（2） 非对称双面坡口焊缝，宜先焊深坡口侧、然后焊满浅坡口侧、最后完成深坡口侧焊缝。特厚板宜增加轮流对称焊接的循环次数；

（3）长焊缝宜采用分段退焊法或多人对称焊接法；

（4）宜采用跳焊法，避免构件局部热量集中。

5）构件装配焊接时应先焊收缩量较大的接头，后焊收缩量较小的接头，接头应在拘束较小的状态下焊接。

4.4 贝雷主梁拼组

1）贝雷主梁在平整场地内拼装，下面垫枕木，用吊车将贝雷逐片吊起，用贝雷桁架销子相互连接拼组。

2）根据每跨跨径和组距确定每组贝雷片拼装的长度和排数，用相应的支撑架和支撑架螺栓将单排贝雷片连成整体，并将加强弦杆安装于贝雷架上，形成贝雷片组。

3）为保证梁的刚度，贝雷片、支撑架之间采用接头错位连接，这样可减少由于贝雷片接头变形产生的主梁位移。

4）连接贝雷片的所有螺栓、螺帽必须拧紧，涂上黄油的贝雷销子穿到位后，必须插好保险销。

5）在盖梁上测量出每组贝雷片的放置位置，用吊车将贝雷组吊装就位，3 跨的每组在最终能通长连接成整体必须连成整体。

6）每组贝雷组之间采用φ48 mm×3.5 mm钢管与扣件连接作剪刀撑，以加强组之间的稳定性，避免在受压时发生横向位移，同时每组贝雷片在盖梁处用8#槽钢制成的小龙门作定位焊接。

4.5 贝雷主梁吊装

4.5.1 吊装布置

贝雷组分节制作和吊装，经验收合格后方能吊装使用。贝雷组起吊采用两点吊方式，两点分别为距离端部3 m处，钢丝绳固定在立杆的螺孔内。采用1 台750 kN汽车吊将钢筋笼水平起吊，起吊时用吊车大钩将两点处的钢丝绳控制在45°角垂直吊起，空中翻转，吊装至盖梁上。

4.5.2 汽车吊停放点地基处理

在吊装贝雷组时，汽车吊停放在北侧15联位置，支撑腿下设置枕木。

4.6 贝雷架预压

4.6.1 贝雷架预压目的

为确保箱梁现浇施工安全，需对搭设的贝雷架进行重载试验预压以检验贝雷架的承载能力和挠度值。通过模拟贝雷架在箱梁施工时的加载过程来分析、验证贝雷架及其附属结构的弹性变形，消除其非弹性变形。通过其沉降数据结果及规律来指导贝雷架施工中的支架模板预拱度值、沉降控制要求及其箱梁混凝土分层浇筑的顺序，并据此基本评判箱梁施工的安全性。

4.6.2 贝雷架预压方法

贝雷支架预压在其搭设完成、验收通过、分配梁铺设好以后进行。预压材料拟采用砂袋或钢筋等材料。根据事先计算的相应部位的质量来放置荷载压重，预压质量为贝雷架所承受上部荷载，上部荷载包括箱梁自重恒载、钢管支架、木方模板、施工活荷载及贝雷自重。

1）加载及卸载顺序：支架预压进行分级加载，拟采用三级加载，依次为单元内预压荷载值的60%、80%、100%进行加载及卸载，并测得各级荷载下的测点的变形值。

2）加载方法及预压时间要求如下：

（1）预压拟采用钢筋预压。

（2）预压加载采用分级加载，按比例分配到贝雷架横梁上，堆载所用的荷载采用250 kN汽车吊吊运，运输过程须保证下放荷载轻放，不得冲撞贝雷架，且均匀摆放在贝雷架上。在吊车将荷载运至贝雷架上时，不得在同一处出现集中堆载。做到每次运至模板上的荷载均匀分布至贝雷架上，再上吊另一堆荷载。在加载过程中需要做到连续性，一次性加载完成。

（3）每级加载完成后，应先停止下一级加载，并每间隔12 h对贝雷架沉降量进行一次监测。当贝雷架顶部监测点12 h的非弹性沉降量平均值小于2 mm时，可进行下一级加载。在全部加载完成后的贝雷架预压监测过程中，满足下列条件之一时，可判定贝雷架合格：各监测点最初24 h的沉降量平均值小于1 mm；各监测点最初72 h的沉降量平均值小于3 mm，且预压时间不少于3 d。堆载时，要设有专人对贝雷架的变形及沉降进行观测，如出现贝雷架的较大沉降变形，立即停止加载，并查找原因，对存在问题进行处理更换，整改后方可继续进行堆载。

（4）观测点设置上下2 层，分别布设在贝雷架的盖梁上和分配梁上，纵桥向设置在每跨贝雷架跨中、1/4跨处和两侧端部5 个断面，每个断面上下层各设置3 个点，共6 个点，每跨共30 个点。

（5）为了找出贝雷架和盖梁在上部荷载作用下的塑性、弹性变形以及沉降，贝雷架的监测内容包括：加载之前监测点标高；每级加载后监测点标高；加载至120%后每间隔24 h监测点标高；卸载6 h后监测点标高。

（6）根据试验测得的数据进行分析，对本工程所设计的预应力现浇箱梁模板支架进行混凝土浇筑时产生的变形进行有效的控制。可依据变形量调整箱梁预拱度的底标高，实现混凝土浇筑完成后能达到设计所要求的梁底标高。

（7）支架预压为一次性卸载，预压荷载应对称、均衡、同步卸载。

4.7 支架拆除

4.7.1 施工工艺流程

卸落底模→支架拆除→贝雷架斜撑拆除→贝雷组桁架分离吊运→盖梁割除→贝雷片分离堆放→完成拆除

4.7.2 卸落底模支架

待箱梁张拉压浆4 d后，将钢管支架调节段高度降下来，拆除底模（包括竹胶板、木方等），然后拆除钢管支架。

4.7.3 拆除贝雷桁架

首先将小龙门（贝雷梁和盖梁连接）割除，拆除斜撑，贝雷桁架采用2 台250 kN吊车将其横向拖出来，然后用吊车将贝雷桁架吊到指定地点，逐节拆除贝雷桁架。

4.7.4 型钢的拆除

1）将700 mm×300 mm H型钢焊接连接处部位割除，用吊车将700 mm×300 mm H型钢吊到指定地点。

2）钢筋混凝土找平枕梁采用空压机凿除清理。

5 实施效果

1）测量检测情况：贝雷片根据加载后72 h内的沉降量监测数据及卸载6 h后的弹性变形量监测数据，最终非弹性变形量均控制在4 mm以内，符合设计规范要求。

2）经济效果：通过采取贝雷架取代传统的地面硬化后搭设支架的形式。通过采用该种形式直接节约成本15%，间接减少了钢材、电、油的能源损耗。

3）进度效果：通过采取贝雷架取代传统的地面硬化后搭设支架的形式，加快了支架的安装拆卸流程。通过采用该模板体系，提前1 个月完成了此联箱梁的施工。

4）质量安全效果：达到预计的质量目标，并且在箱梁施工中无任何安全事故发生。

6 结语

在此工程中我们在有限的空间和时间里，通过合理的技术变更及选择不同的施工方法，施工过程中切实落实设计和规范要求，加上人机料的合理搭配，最后工程得以保质保量按时完成。

从现场实施情况来看，本工程箱梁各项数据符合要求并通过验收，且周边建筑物、管线保护完好，并通过合理的施工方案确定及施工组织安排节约了工期、节省了成本，得到了业主等单位的好评。