浅析梁柱式贝雷支架在大跨度现浇梁施工中的应用

翟文

摘 要：本文结合新建青连铁路跨胶州湾特大桥跨胶州湾部分梁柱式贝雷梁支架工程实际，介绍了梁柱式贝雷梁支架的施工设计及应用，提升了现场施工速度取得了良好的效果，值得类似结构工程的施工参考。

关键词：贝雷支架;施工设计;支架验算

0 引言

新建青岛至连云港铁路位于胶东半岛南部，国家Ⅰ级建设标准，双线电气化，设计时速为每小时200公里，客货并重，兼顾疏港、城际铁路运输功能。青连铁路跨胶州湾特大桥主要为跨越双埠立交互通、城市道路、管线及胶州湾而设，桥梁跨胶州湾段落起止里程为DK9+663.34-改DK11+664.14，起点处位于胶州湾东岸滩涂内，距离既有堤坝38 m，终点处位于胶州湾西岸滩涂内，距离岸堤15 m。海上部分为40孔50 m简支节段预制箱梁，采用节段预制拼装法施工。

根据招投标文件要求和工地实地调查，为满足节段拼装架桥机组拼及架设空间需求，结合桥梁设置情况及地形条件，将跨胶州湾特大桥151#墩-153#墩边由32 m预制简支箱梁变更为现浇简支箱梁，采用支架现浇法施工。根据现场地势及地质情况，153孔位于胶州湾海滩，施工支架采用梁柱式贝雷支架。

1 支架设计方案

1.1 支架设计方案

支架上部采用钢管贝雷膺架结构，下部基础采用φ630×8 mm的螺旋钢管。

跨胶州湾特大桥152-2#至153#墩支架纵桥向布置4排（其中2排位于承台上，2排位于海滩（填筑），间距5.9 m+6 m+7.6 m。承台立柱横桥向布置四列，间距2.5 m和3.5 m;海滩内立柱横桥向布置6列，间距1.7 m和1.8 m。钢管桩间采用[20a槽钢连接。

钢管柱顶设[12槽钢作落梁装置，横桥向主横梁采用2I40a工字钢;纵梁采用单排单层的贝雷梁，共计13片;其中翼缘板每2片为一组，底板每3片为一组，中间每隔3 m设置90 cm支撑架;腹板处每3片为一组，中间每隔3 m设置45 cm支撑架。贝雷梁上横桥向铺设I20a工字钢作为分配梁，间距0.6 m。I20a分配梁上纵桥向布设15 cm×10 cm方木作纵梁，间距底板处60 cm，腹板处30 cm;上铺设横桥向10 cm×10 cm方木分配梁，间距30 cm。模板均为15 mm厚竹胶板。

在钢管贝雷膺架结构上搭设翼缘板支架，采用Φ48×3.5 mm 碗扣式钢管满堂支架。

1.2 支架设计验算概述

考虑到箱梁纵向变截面，将箱梁端部对应的箱梁截面记为截面I（梁高270 cm，顶板厚度52 cm，腹板厚度70 cm，底板厚度51 cm）;跨中等截面部分对应的箱梁截面记为截面II（梁高270 cm，顶板厚度33 cm，腹板厚度36 cm，底板厚度28 cm）;截面I到截面II的荷载假定为线性变化。

1.3 I25分配梁工字钢

I25工字钢最大组合应力（轴力+弯曲）为：σmax=23 MPa<[σ]=215 MPa。I25工字钢最大变形为：f=-5.6 mm。

1.4 贝雷梁

贝雷梁最大组合应力（轴力+弯曲）为：σmax=200 MPa<[σ]=310 MPa。贝雷梁最大变形为：f=-5.7 mm。

1.5 下部结构

钢管桩最大组合应力（轴力+弯曲）为：σmax=54.6 MPa<[σ]=215 MPa，最大变形为：f=-5.7 mm，最大支反力为567.3 kN。

1.6 钢管桩单桩承载力计算

钢管桩截面为φ630×8 mm，单桩承载力计算公式为：

按照153#墩典型地段分析地质构造及力学特性查阅施工图设计及《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）为：

地质情况 厚度/m 底深/m σ/kPa τj/kPa

杂填土 2 2 20 25

淤泥质粉质黏土 2 4 60 15

中砂 2 6 220 25

粉质黏土 3 9 120 30

中砂 2 10 220 40

粉质黏土 2 12 160 55

中砂 2.5 15 300 60

现场采用DZ90振动锤最大激振力为57T以此作为单桩承载力控制指标，忽略钢管桩桩端承载力，按照570 kN单桩承载力反算入土深度为16 m，计算如下：

Ra=0.5×3.14×0.63×（2×25+2×15+2×25+3×30+2×40+2×55+3×60）=583 kN>F=567.3 kN

根据施工地质的差异，施工过程中控制钢管桩打入深度为16 m左右，以最大激振力57T作为承载力控制指标进行控制。

2 支架搭设施工

测设预埋钢板标高，根据支架钢管柱设计长度，在施工现场对钢管桩接接长，单根钢管柱整体吊装就位。利用汽车吊将连接的钢管移动对中，确保2根钢管在一条轴线上;连接接头满焊，并用20 cm×10 cm×1.2 cm钢板加固帮焊。测设钢管柱在预埋钢板位置中心点，用钢圆规根据钢管半径确定钢管立柱的外边框的轮廓，在外轮廓线上确定4个控制点，并焊接定位三角板。钢管柱起吊安装过程中及时校正钢管垂直度。钢管柱底与承台（条形基础）预埋钢板采用角焊缝连接，并用8块25 cm×10 cm×1.2 cm的钢板对称加焊固定。

测设钢管桩桩顶标高，安装落梁装置，落梁装置采用[12槽钢，并与柱顶钢板焊接固定;若横梁与落梁装置之间有孔隙时，采用适当厚度的钢板填塞密实并焊接牢固。横桥向桩顶主横梁安装，采用双拼I40a工字钢间断焊连接。横梁安装前测量其轴线位置并做好标记，横梁吊装就位后与桩顶落梁装置焊接牢固，安装误差控制在20 mm内。根据设计要求，在主横梁上测设纵梁的位置，纵梁采用贝雷梁作分配梁，贝雷梁按设计图逐片组装，整孔吊装就位。翼缘板处每2片为一组，腹板和底板处每3片为一组，中间每隔3 m设置90 cm支撑架，防止侧倾，使用吊车逐孔吊装就位。贝雷梁使用[10槽钢做限位挡板，焊接在横梁上，同时横梁对应贝雷梁节点处用[10槽鋼加固处理。贝雷梁上横桥向布置I20a工字钢，间距0.6 m。考虑到单根工字钢长度为13 m，可采用单根长7 m和6 m工字钢交替布置。翼缘板碗扣支架的剪刀撑、交叉支撑等加固件与立杆和水平杆等同步安装，扣件、锁臂等安装齐全并及时拧紧，扣件螺栓的拧紧扭力矩不小于40 N·m、且不大于65 N·m。支架四周及中间纵、横向每隔四排从底到顶连续设置竖向剪刀撑，剪刀撑水平面倾角在45°～60°。剪刀撑采用与支架立杆规格相同的钢管，用旋转扣件与立杆扣接;当剪刀撑不能与立杆扣接时，与该立杆相邻的水平杆扣接;扣接点距碗扣节点的距离不大于15 cm。每根剪刀撑钢管的长度不宜小于6 m，扣接的立杆和水平杆数量不得小于4根。剪刀撑采用搭接接长，搭接长度大于100 cm，搭接处等间距设置3个旋转扣件扣紧，扣件边缘至杆端的距离大于10 cm。各层支架安装过程中，及时校正立杆间距、垂直度、纵横向直线度和水平杆水平度等，避免误差累积导致支架质量不合格。立杆顶托上的下层承重方木接头设置在顶托上，否则采用绑条钉牢，并加垫木支垫;同一断面上的承重方木接头数量不超过50%。上层方木交错搭接在下层方木上。

3 结束语

在跨胶州湾特大桥153孔现浇梁施工过程中，采用的自行设计验算的贝雷钢管桩支架取得了良好的效果，为现浇梁的安全施工提供了科学依据，提升了现场施工质量。贝雷支架具有承载能力大、刚度大、稳定性好的特点，适合大跨径梁体，具有安装拆除速度快，拼装容易缩短工期的特点，可以推广应用到类似施工项目中。

参考文献：

[1]TB10110-2011，铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程[S].

[2]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].

[3]TZ203-2008，客货共线铁路桥涵工程施工技术指南[S].