贝雷梁在大跨度箱型拱桥施工中的应用

任克明

(中铁五局集团贵州工程有限公司，贵州 贵阳 550001)



贝雷梁在大跨度箱型拱桥施工中的应用

任克明

(中铁五局集团贵州工程有限公司，贵州 贵阳 550001)

通过了贵阳市乌当区高新路南明河大桥大跨度箱型拱施工阐述，论述了贝雷梁在大跨度箱型拱施工中的方便、灵活、快捷等应用优点，从而提高了箱型拱施工的进度和安全，控制了箱型拱的线型施工质量，以供同行参考。

大跨径拱桥；贝雷梁桁架平台；拱架；主拱圈；现浇

1 工程概况

高新路位于贵阳市乌当区，为连接新添寨至东风镇的市政道路，起点与新添大道北段连接，终点位于东风镇，道路全长6.5 km，路面宽12 m，双向四车道。该市政道路跨越南明河，设南明河大桥，桥长174 m，主桥桥型为悬链线箱型拱桥，主拱圈跨越南明河，拱圈跨度为110 m，矢跨比为1/7，计算矢高15.84 m，拱轴系数1.767，拱圈宽12.0 m，高1.65 m，三箱单室结构；拱上建筑物为排架墩柱，梁部为6 m跨度的预制板简支梁。拱圈采用满堂支架浇筑施工，跨南明河采用贝雷梁桁架平台搭设拱架施工。

2 贝雷梁主桁结构设计及施工工艺

2.1 桁架平台及拱架设计

拱圈采用满堂拱架施工，由于起拱线至河床基础高差约有5 m左右，根据现场情况，左、右岸河床无水地段直接对地基进行加固，然后搭设满堂支架；河面流水地段采取修建临时支墩，然后在支墩上搭设贝雷桁梁，再在桁梁上搭设满堂支架。贝雷梁桁架形式为：扩大基础+混凝土支墩+贝雷梁桁架平台，贝雷梁桁架跨度布置为：24 m+24 m+24 m。

支墩基础间距为24 m，支墩高4.0 m，贝雷梁搭设在支墩顶上。

贝雷梁桁架平台采用单排单层加强型组拼，共29组；每组贝雷梁间距为0.45 m，采用45支架连接(标准件)；贝雷梁顶用20a工字钢横联使各组贝雷梁形成整体。

满堂架置于贝雷梁施工平台上，支架采用φ48×3.5 mm钢管进行搭设，钢管脚不设立杆垫座，直接置于贝雷梁顶20 a工字钢横联上，顶面采用调节范围不小于450 mm的可调节顶托作为支撑。钢管拱架立杆顺桥向间距为75 cm(对应于贝雷梁的结点布置，同贝雷梁顶工字钢横联)，横桥向间距45 cm，钢管横杆步距为1.2 m，扫地杆为20 cm。支架中间纵向、横向由底至顶连续设置剪刀撑，其间距不得大于规范要求，并控制剪刀撑的斜杆与地面夹角在45°～60°之间。

2.2 桁架平台及拱架搭设工艺

拱架搭设由下至上进行施工，先施工桁架平台，然后在平台上搭设拱架。

2.3 拱架预压

(1)预压荷载

预压荷载取拱圈混凝土自重的1.2倍，即：(拱圈底重+腹板重+顶板重)×1.2，预压加载程序按照混凝土的浇筑程序对称进行。

预压采用砂袋直接平铺堆放在已铺好的底模板上，故在此不再考虑模板自重。

(2)预压沉降观测点设置

为更好的观测拱架变形，在贝雷梁桁架平台上每跨布置10个观测点。

(3)预压加载程序

预压采用砂袋结合钢筋布置，预压荷载布置按照拱圈混凝土实际荷载分布工况布置。预压分三级进行，其加载分别为预压加载的60%、80%、100%。

(4)预压结果分析

拱架每级加载后及时进行观测，全部荷载加载完成后，每2 h观测一次，观测24 h，变形稳定后进行卸载。

经预压观测，24 m贝雷梁桁架平台沉降最大值位于跨中，沉降量f观测max=36 mm，拱架各部位变形与计算相似，能够满足施工要求。预压荷载拆除后，拱圈底板模板根据预压沉降结果，调整了底模板的预沉降抬高值和线形。

2.4 拱架拆除

拱圈混凝土浇筑合拢后，强度达到设计强度的85%后方可卸架。拱架卸落分步进行，纵向从拱顶向拱脚对称均衡卸落，依次进行，横向同时一起卸落。拱架全部卸落完毕后，按照先支后拆，后支先拆的原则，从上到下拆除拱架和贝雷梁桁架平台。

拱上建筑物施工需在拱架卸落完毕后进行。

3 贝雷梁桁架受力计算

3.1 钢管拱架检算

当步距为1.2 m时，长细比λ=L/i=1 200/15.76=76，查附录得φ=0.807，则[N]=φA[σ]=0.807×489×140=6 036 N=60 kN，考虑钢管重复使用，立杆容许承载力取为[N]=30 kN。

立杆顺桥向间距为75 cm，横桥向间距为45 cm，按最不利荷载计算，假设拱顶处拱圈底板、腹板、顶板混凝土重量均全部由立杆承担，立杆承担的荷载为。

P=混凝土自重+模板自重+施工人员机具+倾倒混凝土产生的冲击力+振捣混凝土产生的荷载+钢管自重=15.73+0.253+1.266+1.013+1.013+0.78=20.235 kN

故P=20.235 kN<[N]=30 kN，满堂架钢管立杆满足要求。

3.2 贝雷梁桁架受力检算

(1)24 m跨度贝雷梁对应拱圈施工各工况荷载计算：

①拱圈自重

Q混凝土=底板自重+腹板自重+顶板自重=3.757×24.237×26×2+0.896×24.237×26=5 299.66 kN

Q混凝土荷载由29组单排单层加强型贝雷梁承载，每组贝雷梁上分配的均布荷载q1为

q1=Q混凝土/29/24=5 299.66÷29÷24=7.61 kN/m

②拱架自重

根据钢管架的搭设高度，按照最不利荷载验算取拱顶范围拱架最高的一跨进行验算(拱顶处拱架高h=13.115 m)，24 m贝雷梁桁架平台对应的拱架自重为

Q钢管=0.04×13.115×1.5×31×33 =805.00 kN(1根立杆自重乘以1.5系数已包括大小横杆、斜撑、剪刀撑及扣件)

Q钢管由29组单排单层加强型贝雷梁承载，每组贝雷梁分配的均布荷载q2为

q2=Q钢管/29/24=805.00÷29÷24=1.16 kN/m

③模板自重

模板自重取q3=0.538 kN/m

④施工人员机具荷载

施工人员机具荷载取q4=1.266 kN/m

⑤工字钢横联自重

24 m跨贝雷梁上布置32根20a工字钢横联，间距为0.75 m，工字钢自重为

Q工字钢=32×14×27.93 =12 512.64=125.13 kN

Q工字钢由29组单排单层加强型贝雷梁承载，每组贝雷梁分配的均布荷载为

q5=12.5126÷29÷24=0.52 kN/m

⑥贝雷梁自重

每组321贝雷片杆件自重取q6=1.65 kN/m

(2)各工况荷载对贝雷梁产生的弯矩、剪力计算

活载分配系数取1.4，静载分配系数取1.2。

Mmax= 1.2q1L2/8+1.2q2L2/8+1.2q3L2/8+1.4q4L2/8+1.2q5L2/8+1.2q6L2/8=1 119.312 kN·m

Tmax=1.2q1L/2+1.2q2L/2+1.2q3L/2+1.4q4L/2+1.2q5L/2+1.2q6L/2=186.552 kN

(3)检算结论

由装配式公路钢桥多用途使用手册，查得单排单层加强型贝雷桁架梁的物理参数

[M]=1 687.5 kN·m [T]=245.2 kN

Mmax=1 119.312 kN·m<[M]=1 687.5 kN·m，故24 m贝雷梁抗弯矩满足设计要求。

Tmax=186.552 kN<[T]=245.2 kN，故24 m贝雷梁抗剪力满足设计要求。

(4)挠度计算

24 m贝雷梁在各工况荷载下产生的挠度

fmax=5ql4/384EI=5×12.744×244÷(384×2 425 224.48)=0.022 7 m≈23 mm

故，24 m贝雷梁在各施工工况荷载作用下挠度满足规范要求，结构安全。

4 拱架浇筑拱圈混凝土效果

拱架经过设计、受力计算、加载预压等工序后，底板、腹板、顶板混凝土浇筑施工安全顺利完工。经施工监测，拱圈混凝土浇筑过程中，贝雷梁最大沉降量为34 mm，小于堆载预压沉降量36 mm。

拱架拆除后，经对整个箱型拱圈进行拱轴线测量，测量成果与设计拱轴线对比，已完工的拱轴线满足设计要求。

5 结 论

通过南明河大桥箱型拱桥的施工，对万能杆件与贝雷梁在施工方案的设计比选，择优采用了贝雷梁作为跨河的桁架，安全、快速的完成了箱型拱圈的施工任务，提高了施工进度，充分证明了贝雷梁在大跨度箱型拱桥施工应用上受力稳定、安全可靠，安装方便、灵活、快速。

[1] 周水兴.路桥施工计算手册[M].人民交通出版社.

2017-01-23

任克明(1975-)，男，贵州雷山人，工程师，从事公路、铁路、市政工程施工技术。

U448.22

C

1008-3383(2017)05-0098-02