现浇箱梁中贝雷支架的施工设计研究

谢道怀

摘 要：支架是现浇箱梁项目施工中的重点、难点，鉴于此，文章以坂中互通C匝道桥项目为例，该项目桥梁为现浇箱梁结构，通过分析其贝雷支架设计及荷载计算，希望可以为类似现浇箱梁项目施工积累经验。

关键词：现浇箱梁;贝雷支架;设计;计算

中图分类号：U445.4 文献标识码：A

0 引言

现浇箱梁在形状及线状方面具有可任意决定性，因此，在现代桥梁工程中应用比较广泛。但是现浇箱梁的施工工序比较复杂，且技术要求及质量要求比较高，尤其是支架设计及施工，对整个现浇箱梁的质量影响非常大。因此，对现浇箱梁贝雷支架施工设计展开研究对解决现浇箱梁支架设计施工难题具有非常重要的现实意义。

1 工程概况

本文以坂中互通C匝道桥项目为例展开论述，其起点桩号为CK0+709.571，终点桩号为CK0+770.571，桥长61 m。桥梁结构形式为27 m+20 m预应力砼连续梁。采用现浇箱梁。标准桥面宽度为9.5 m，其横向布置为0.5 m（防撞栏杆）+9.5 m（行车道）+0.5 m（防撞栏杆）。

该项目的第一跨上部采用的是单箱两室的预制混凝土现浇箱梁，跨径为27 m，梁高度为1.6 m，等宽段的箱梁顶部宽度为12 m，底板的宽度为9 m，且顶板及底板的厚度均为25 cm;跨中位置腹板的厚度为45 cm，对中横梁两边0.3 m范围内的腹板及端横梁2.5 m范围内的腹板进行了加厚处理，均增加厚度到95 cm。另外，中横梁与端横梁的厚度分别为0.3 m、1.2 m，横梁部位的横桥距离支座中心7.3 m，桥面横坡为单向坡6.00%。

2 支架设计要点

2.1 钢管桩基础

该项目的第一跨为跨径27 m、宽度12 m的等截面标准现浇梁，为保证桥梁的稳定性及安全性，在跨中位置设置有一个中支墩，且以间距2.0 m为准进行中支墩钢桩布置。按同样的方法进行边支墩钢管桩布置，且边支墩的钢管桩中心距离对应中支墩钢桩中心10 m。每个中支墩：钢管桩φ60*0.8 cm、5根，钢管桩间距按2.25 m布置。用2I36b、L>1 150 cm的工字钢制作了横梁，并安装到钢管桩上，对横梁安装贝雷支架，高度为Hm，贝雷支架的具体情况见图1所示。

2.2 支架纵梁

支架纵梁是选择使用国产贝雷片支架拼装制作而成的，两排为一组。支架结构均采用简支布置。

0#台～1#墩：跨中设一个中支墩。0#台～首个中支墩～1#墩贝雷纵梁的间距都是10 m，且是由15排单层贝雷纵梁组合而成的;贝雷纵梁组与组间距为1.8 m，除了第7片、第8片、第9片外，每组排距均为0.45 m外，其余均按1.0 m等间距布置。

3 贝雷架荷载计算

3.1 贝雷支架纵梁在均布荷载下的计算

本计算按最不利因素考虑，取第一跨进行验算。

3.1.1 荷载组合

（1）底板计算有效宽度按9 m计，在AutoCAD中进行计算得出，混凝土自重为：

q1=（374.4×1+263.02×0.75）/1.75=326.7 kN/m

q2=（215.44×1.75+182.13×10.5）/12.25=186.93 kN/m

q3=（182.13×0.55+240.5×0.3+374.4×0.15）/1=

228.51 kN/m

如下图2：

（2）模板自重：

1）底模和侧模取7.5 kN/m3，弧形架采用外径48 mm、壁厚3.0 mm普通钢管和8号槽钢，8号槽钢8.04 kg/m，钢管每米自重3.33 kg/m。

7.5×10.8×0.012+[（6.15×8.04+5.26×3.33）×10×2]

/1 000=2.31 kN/m

2）内模取7.5 kN/m3，7.5×（1×16.13×0.012+20×0.1

×0.1+2×16.13×0.1×0.1）=5.37 kN/m，模板总线荷载2.31

+5.37=7.68 kN/m

（3）10×10 cm方木自重：

7.5×0.1×0.1×1×16=1.2 kN/m

（4）[18槽钢自重：[18槽钢重量10.1 kg/m，按1 m范围以2根进行计算：

（11.5×10.1×10）×2=2.32 kN/m

（5）贝雷纵梁：贝雷自重取1 kN/m，1×11=11 kN/m，各構件均布荷载为：

7.68+1.2+2.32+11=22.2 kN/m

则组合荷载为：

q1=（326.7+22.2）×1.2+（36+22.2）×1.4=418.68+81.48

=500.16 kN/m

q2=（186.93+22.2）×1.2+（36+22.2）×1.4=250.96+81.48

=332.44 kN/m

q3=（228.51+22.2）×1.2+（36+22.2）×1.4=300.85+81.48

=382.33 kN/m

3.1.2 验算强度

贝雷片力学性能为：

I=250 500 cm4

W=3 578.5 cm3

[M]=78.82 t·m

[Q]=24.52 t

受力情况见下图3：

（1）AB：

1）纵梁最大弯距：

Mmax=q2l2/8=332.44×12.252/8=623.6 t·m

单片贝雷片承受弯矩：

M=623.6/11=56.69 t·m<[M]=78.82 t·m

满足要求。

2）纵梁最大剪力：

A支点：Qmax=500.16×1.75/2+12.25×332.44/2=247.38 t

B支点：Qmax=382.33×1.0/2+12.25×332.44/2=222.74 t

单片贝雷片容许剪力：

A支点：Q=247.38/11=22.49 t<[Q]=24.52 t

B支点：Q=222.74/11=20.25 t<[Q]=24.52 t

满足要求。

3.1.3 挠度验算

AB跨12.25 m贝雷纵梁最大挠度：

fmax=5q2l4/（384EI）=5×332.44×12.254/（384×2.1×

106×250 500×11）=1.68 cm

[f]=L/400=1 225/400=3.06 cm

fmax<[f]

满足规范要求。

3.2 单片贝雷片最不利荷载计算

从图4贝雷梁横断面图中可以看出，C跨、D跨之间从两侧往中间数，第二片贝雷支架所承受的混凝土面积、荷载均最大，位于最不利荷载位置。

其中两片贝雷各承重：

q=[（37.86×1+34.00×2.5+30.14×11.05+33.79×0.3+37.86×0.15）/15]×2.6=（5.411+3.4785+3.865）×2.6=31.45 kN/m

模板自重：7.5×4.39×0.012=0.40 kN/m

10×10 cm方木自重：7.5×0.1×0.1×10=0.75 kN/m

[18槽钢自重：（1×10.1×10）×2=0.20 kN/m

贝雷自重：1×1=1 kN/m

各构件均布荷载为：0.40+0.75+0.20+1=2.35 kN/m

最大剪力：

Qmax=ql/2=（31.45+2.35）×12.25/2=207.0<[Q]=245.2 kN/m

满足要求。

最大弯矩：Mmax=ql2/8=（31.45+2.35）×12.252/8=634.01<[M]=788.2 kN/m

满足要求。

最大挠度：fmax=5ql4/（384EI）=[5×（31.45+2.35）×12.254/（384×2.1×106×250 500）]=1.88 cm

[f]=L/400=1 225/400=3.06 cm

fmax<[f]

滿足规范要求。

3.3 贝雷支架稳定性计算

因为贝雷支架在纵向上未受到大的动载荷影响，只是在混凝土振捣过程中存在较小的侧向力，比较稳定。所以不用计算贝雷支架的纵向稳定性，只需要计算贝雷支架的横向稳定性。

贝雷支架的横向水平推力主要来自于风的荷载作用，因此需对水平方向推力进行验算。

根据《公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004》（P28页4.3.7款、P28页附表A），支架为临时结构，按1/10频率计算：

基本风速V10=25.7 m/s

基本风压W10=0.4 kN/m2

r=0.012 017e-0.000 1z=0.012 017e-0.000 1×10=0.012

Vd=k2k5V10=1.28×1.38×25.7=45.396 m/s

Wd=（rVd2）/（2×g）=（0.012×45.396 2）÷（2×9.81）=1.260 kN/m2

支架+梁高按2.5 m实体计算，则：

Fwh=K0K1K3WdAwh=0.75×1.7×1.0×1.260×15×2.5=60.2 kN

满足要求。

4 支架预压

（1）支架安装及底板模板安装完成后，开始加载预压工作。加载预压预采取人工装满沙袋，并使用16 t汽车吊辅助将沙袋吊至指定位置及高度堆码，预压重量以1.2倍设计重量为准。

（2）预压工作分为两级实施。第一级荷载以总荷载为准。加载第一级荷载之后，维持一天并实时观测记录数据，第二天再做最后一级荷载加载工作。依据预压沉降观测的值来确定最后一级荷载的具体需要维持多长时间，每隔12小时观测一次预压沉降情况，观测24小时过程中，排架变形量在设计要求的变形量范围内，便可以卸载。

（3）预压的过程中要注意做好全程支架沉降观测工作，这样可以实时了解和掌握地基承载力及支架承受梁体荷载的能力强弱，也有利于防止支架出现非弹性变形、方木间的间隙或地基瞬时沉降等情况。同时观测到的支架预压沉降值也可以为预拱值设置工作提供可靠的参考，从而促使贝雷支架设计及施工实现预期的质量目标。

5 总结

综上所述，在现浇箱梁施工中，必须要结合实际需要认真设计及比选支架方案，为后续支架高效优质施工奠定基础。同时，也要根据成熟的支架设计方案对技术人员进行详细的技术交底，并严格控制支架现场施工质量，制定完善的支架检验验收程序，并规范开展检验验收工作，确保支架质量，进而促使整个现浇箱梁施工实现预期质量及效益目标。

参考文献：

[1]姜玉山.公路桥梁施工中现浇箱梁施工技术探讨[J].绿色环保建材，2021（4）：87-88.

[2]陈火星.钢管柱和贝雷梁支架体系在跨越景观水系现浇箱梁施工中的应用[J].广东建材，2020（10）：70-72.

[3]刘朝.钢管和贝雷片组合式支架在现浇箱梁施工中的应用[J].交通世界，2021（Z1）：168-169.