前坪水库交通桥施工中贝雷架支撑现浇连续箱梁技术的应用

宋 歌，郝二峰，王慧宾，史新义，赵光辉

（河南省水利第二工程局，450016，郑州）

一、工程概况

前坪水库输水洞进口交通桥为连接输水洞竖井控制段至副坝交通道路的桥梁，上部结构采用4 跨变高现浇连续箱梁，桥梁中心线跨径布置为17.0 m +16.5 m +16.5 m +15.48 m，桥梁全长65.62 m，外立面为常规拱形，梁体混凝土共计860 m3。桥墩为空心墩， 墩身高度分别为34.5 m、20.5 m、6.5 m。 前坪水库输水洞交通桥所处位置地势陡峭，#1、#2、#3 墩柱基础位于边坡开挖的马道上，#1 墩柱高达34.5 m，由于基础位于边坡马道上，如果采用满堂脚手架或钢筒柱支撑贝雷架梁施工， 基础处理难度太大，容易对边坡造成破坏。 材料人工投入大、施工不便、工期较长且施工安全风险大，综合考虑，贝雷架连续梁支撑体系是现浇混凝土箱梁施工中比较经济安全的一种形式。 因此，前坪水库输水洞交通桥现浇箱梁施工中采取了在浇筑#1、#2、#3 桥墩顶层最后一仓时提前预埋贝雷架浇筑，形成连续的贝雷架梁支撑施工方案，较好地解决了施工难题。

二、支撑系统施工方案简述

采用标准的321 贝雷架， 在#1、#2、#3 桥墩顶层最后一仓提前预埋贝雷架，每片贝雷架间距0.45 m(0.9 m)，空心墩左右岸两侧贝雷架梁底部设I40a 工字钢左右侧悬挑2.4 m，并用I20a 工字钢搭设斜支撑； 交通桥共布置30 道贝雷架形成连续的贝雷架梁支撑系统， 贝雷架梁上部布置钢管脚手架及模板。 每道支架采用场外分段拼接， 运到现场一次安装完毕后再按设计荷载的120%进行超载预压。 立模后，一次浇筑成型、一次落架。

三、现浇箱梁支架结构计算

1.支架结构计算方法简述

因为交通桥第 1、2、3 跨的箱梁结构型式和尺寸相同， 长16.5 m，宽14.9 m ， 截面最大高度在箱梁的两个端部，高3.5 m；截面最小高度在箱梁的跨中部位，高度1 m。 为便于计算：①只选择其中的第1 跨箱梁进行荷载分析和计算， 墩柱选择高度最大、具有代表性的#1 墩柱，高34.5 m 进行荷载分析和计算。 ②荷载分析：计算单跨混凝土箱梁荷载（G1=6 492 kN），单跨模板荷载（G2=575.9 kN），单跨钢管支撑架荷载（G3=105.06 kN），单跨工字钢连接梁荷载（G4=95.63 kN），每道贝雷架荷载（G5=57.75 kN），每道横枕梁工字钢荷载(G6=33.02 kN) ，单跨箱梁施工人员、机械、堆放物品竖向的总活荷载（G7=216.05 kN），单跨箱梁混凝土振捣及倾倒的竖向活荷载（G8=432.1 kN），风荷载，单根肋梁线荷载组合值计算（qL=120.54 kN/m），单个空腔梁线荷载组合值计算（qk=217.49 kN/m）， 单个箱梁单侧边悬挑梁线荷载组合值计算（qx=63.24 kN/m）。 ③底板分配横梁强度和刚度验算，确定分配横梁尺寸、间距布置。④贝雷片纵梁强度和刚度验算，确定纵梁长度、数量、间距布置。 ⑤工字钢横梁强度和刚度验算， 确定工字钢横梁尺寸。 ⑥贝雷梁桁架整体稳定性验算。 ⑦悬挑工字钢验算。

2.计算结果

考虑了充足的安全系数后按最不利情况进行计算， 采用标准的321贝雷架，双排单层，在#1、#2、#3 桥墩顶层最后一仓提前预埋22 道贝雷架，每片贝雷架间距450 mm(900 mm)，贝雷架梁底部设I40a 工字钢左右侧悬挑2.4 m， 并用I20a 工字钢搭设斜支撑， 共需布置30 道贝雷架梁方案满足施工要求。

预埋贝雷架梁支撑系统断面图，见图1。

预埋贝雷架梁布置图，见图2。

图1 预埋贝雷架梁支撑系统断面图(单位：m)

图2 预埋贝雷架梁布置图(单位：mm)

四、贝雷架梁施工方法

贝雷架梁底部设I40a 工字钢左右侧悬挑2.4 m， 并用I20a 工字钢搭设斜支撑，立模后一起浇筑。

贝雷架进场后先在地面组装半幅桥面宽度， 组成框架进行地面预压，根据计算，预压总荷载为298 t(包含动荷载及静荷载)，预压无安全风险后进行贝雷架梁搭设。

贝雷片上部增设加强弦杆，并用I14a 工字钢作横向拉结，左右侧贝雷片用450 mm(900 mm)支撑架连接，底部贝雷架梁用450 mm(900 mm)支撑架作水平连接，增加抗扭能力，使贝雷架梁形成一个整体，上部工字钢间距0.6 m(便于模板支撑脚手架布置)，下部支撑架间距3 m。 贝雷架梁上部布置钢管脚手架及模板。

在进水塔下游侧预埋14 根I40a工字钢悬挑梁， 作为贝雷架梁在进水塔处的支撑点。 在I40a 工字钢上面设置3 根I40a 工字钢焊为一组，作为贝雷架的枕梁。 工字钢枕梁悬挑出桥侧面1.5 m，以便于桥梁施工时搭设防护脚手架及贝雷架梁拆除使用。

贝雷架梁进场后先在现场进行组装，每两根贝雷架梁组装成一个贝雷架梁单元 （14.5 m×0.45 m×1.5 m），其重量为 3.7 t。 上游侧（第 1、2 跨）采用 250 t·m 塔吊吊装，下游（第 3 跨）采用35 t 吊车吊装。 每安装一道贝雷架梁单元均采用斜撑固定或采用工字钢拉结，防止倾倒。

贝雷架梁顶部满堂支撑架搭设：贝雷架梁顶部敷设I14a 工字钢作横向拉结，排距0.6 m 形成支撑平台。 支撑架立杆纵距及横距对应I14a 工字钢布置， 均按排距0.6 m、 步距0.9 m搭设。 立杆底部与工字钢焊接，支撑架与I14a 工字钢纵横拉结成整体支撑系统。 立杆满设纵横扫地杆，立杆顶端满设纵横水平杆和水平剪刀撑。立杆顶端安装可调式U 形支托，先在支托内安装横向方木，再按设计间距和标高安装纵向方木。 满堂架搭设范围超出箱梁有效面积0.6 m2， 为安全超宽，脚手架搭设符合施工工艺和拼装技术要求。

桥墩顶部预埋贝雷架位置水平筋与主筋结点进行全部绑扎，如遇主筋与贝雷架冲突的位置，主筋在两道贝雷架中间进行加密，加密钢筋型号采用原图纸中设计型号， 并进行锚固，锚固长度不小于40 d。 预埋贝雷架位置以下1 m 范围内桥墩水平筋、斜插筋采用C22 钢筋进行替换，加强并确保预埋贝雷架底部钢筋混凝土的支撑能力。

五、支撑架预压

为检验支撑架变形及地基沉降对现浇箱梁线形的影响，在贝雷架梁组装完毕后进行支撑架预压。 贝雷架梁底部用台车钢梁作为支撑点，预压采用吨包袋，预压范围为半幅桥面宽度，重量不小于箱梁总重的1.2 倍。在拌和站场内备砂石料，人工（8 人）配合1 台50 挖掘机装料，采用 1 台 35 t吊车均匀吊装和拆卸吨包袋。 按照预计加载总重量分4 级累计加载，第一次60%，第二次80%，第三次100%，第四次120%。

观测过程中每观测一次均找监理工程师抽检，期间按照加载及卸载步骤分别测得各级荷载下的模板下沉量及地面下沉量。 在卸载后全面测得各测点的回弹，分别计算出支架弹性变形值和非弹性变形值，根据弹性变形值计算箱梁模板预拱量。

贝雷架及其附属构件进场后需进行联合验收，确保厂家提供的贝雷架结构、材质、规格、尺寸与预压试验所用贝雷架一致。

六、箱梁混凝土浇筑

混凝土经拌和站集中拌制后用10 m3混凝土搅拌车运至浇筑现场，根据现场实际地形， 第1、2 跨箱梁采用地泵浇筑，第3、4 跨箱梁采用汽车泵。浇筑时从下游侧往上游侧进行浇筑，先用汽车泵对#4、#3 墩顶部箱梁两端底板最低处进行分层浇筑， 再用地泵对#2、#1 墩及进水塔牛腿顶部箱梁两端底板最低处进行分层浇筑。 箱梁浇筑时， 沿梁高方向水平分层摊铺、振捣，分两次浇筑。 分次浇筑时，先浇底板及腹板根部， 在腹板根部浇筑的混凝土初凝前浇筑腹板上部和顶板。 浇筑底板及腹板根部时单跨浇筑， 每跨两端向中间顶拱推进， 每端均匀布设3 台50 mm 振捣棒。 腹板上部及顶板浇筑同样采用底板浇筑顺序进行。

混凝土浇筑完毕 12～18 小时后开始遮盖棉毡进行人工养护，养护不少于14 天。

七、支撑架系统、贝雷架、悬挑梁拆除

1.支撑架系统拆除

箱梁浇筑时， 现场制作混凝土标准试块，现场同条件养护，待混凝土强度达到设计标准时方可拆除支撑架。

当现场同条件养护的混凝土试块抗压强度达到箱梁设计值时，方可进行模板及支撑系统的拆除。

支撑架拆除时周边应设置隔离区并设置明显标志， 配备专业人员，确保拆除工程顺利进行。 做到有序有节，拆除材料堆码整齐，便于调运。

2.贝雷架拆除

箱梁强度满足设计要求，同时上部结构附属设施施工完毕后，方可拆除贝雷架。 拆除时从贝雷架梁一侧向另一侧依次拆除。 拆除第1 道贝雷架梁时先在第2 道贝雷架梁上利用横向拉结的I14a 工字钢作为支撑平台，采用竹笆进行工作平台的铺设并固定牢固，两侧用钢管（Φ48×3.0 mm）搭设不低于1.2 m 的安全护栏。

贝雷架拆除时利用箱梁底部预埋的钢管（Φ48×3.0 mm）并在桥面安装卷扬机(5 t)，用钢丝绳穿过钢管后将贝雷架固定 (钢丝绳与预埋钢管之间设置定滑轮，防止钢丝绳与预埋钢管之间的磨损)。 塔吊挂钩一端同样用钢丝绳（Φ18 mm）对贝雷架进行固定。 采用手持式切割机对桥墩处预埋贝雷架进行切割。 切割后卷扬机吊起贝雷架后下落钢丝绳，塔吊一端缓慢摆动挂钩将贝雷架牵引出箱梁底部工作面后吊起贝雷架并解除卷扬机固定在贝雷架上的钢丝绳， 利用塔吊将贝雷架吊装至376 m 平台后拆卸和运输，按此方法依次拆除每组贝雷架。

最后一道贝雷架梁拆除时在桥面支35 t 吊车，操作人员利用吊篮进行贝雷架梁切割工作，切割前必须用卷扬机及塔吊对贝雷架梁固定后才能进行，切割后操作人员到达安全地方后方可进行贝雷架梁的拆卸。

3.悬挑梁拆除

在悬挑梁工字钢安装时，预先在端头处开孔。 通过搭设的操作平台先将悬挑工字钢与墙体接合处割开，在桥梁两侧悬挂吊篮，人工在工字钢梁端头开孔处穿钢丝绳， 一端采用250 t·m 的塔吊起吊， 另一端采用 35 t 吊车起吊，塔吊与吊车相互配合，将工字钢整体吊至376 m 平台。

八、结 语

前坪水库输水洞交通桥采用预埋贝雷架支撑方案进行交通桥箱梁混凝土浇筑，其主要优点有：①仅在墩身顶部即可完成贝雷架支撑系统，不受下部地形和地质条件的影响，满足施工工况的要求。 ②支架强度高，结构受力明确； 可在桥外进行组合，积木式拼装，在桥墩原位完成现浇制梁，适合于超高、大跨径现浇箱梁的施工。 ③施工简单、安全风险低，加快了施工进度。 ④节约成本。 预埋贝雷架支撑方案估算投资57.17 万元，设计钢站柱支撑+贝雷架梁方案估算投资122.28 万元，减少投资65.11 万元。

连续的贝雷架梁支撑系统现浇箱梁施工工法，在重荷载、高墩柱、跨度大的情况下比较适用，可以省去地基处理时间和费用，避免钢站柱吊装和焊接过程中的安全风险。 采用桁架单元积木式拼装和整体落架技术，简便、快捷、安全，值得应用推广。