姚詠川

(汕頭市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，廣東汕頭515000)

深圳市布吉高架主線橋起止里程為K3+082.5～K3+725.5，全長643m，橋?qū)?0m。14～17號橋墩間為(48+80+48)m跨箱梁，在205國道G5101標(biāo)橋梁工程中屬于跨度最大，而且是布吉高架橋的先澆梁，因此具有典型性(圖1)。同時，本段箱梁需要跨越原有的南門墩箱涵，而老南門墩老橋?qū)儆谛枰鸪亟ǖ呐f橋，因此在施工本段箱梁時，不能把支撐架的承載力支撐在老橋橋面上。經(jīng)研究，此處需設(shè)置貝雷梁支架以跨越南門墩老橋。

圖1 (48+80+48m)跨連續(xù)箱梁立面

2 跨南門墩老橋段貝雷梁跨梁設(shè)計方案及計算

2.1 方案設(shè)計概況

在布吉高架橋80m跨下存在現(xiàn)南門墩老橋，老橋結(jié)構(gòu)形式為2×16m T梁，寬度22m。此老橋已嚴(yán)重老化，屬于待拆橋梁，故布吉高架施工梁體的滿堂支撐不能直接架設(shè)在老橋上。擬定方案為:在現(xiàn)有老橋橋頭兩側(cè)、橋梁中心線橋墩蓋梁處各施工一條1.2m×1.2m的鋼筋混凝土地基梁(地梁外邊線間距36m)。以地基梁支座架設(shè)加強型貝雷梁桁架，將梁片通過U型螺栓固定在地梁上。貝雷梁片橫向間距45 cm，彼此間通過貝雷梁專用支撐架連接。貝雷梁上面按支撐間距(60 cm×60 cm)鋪設(shè)20 a工字鋼，上部再架設(shè)滿堂支撐架(圖2，圖 3)。

工程選用的貝雷架標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格尺寸為150 cm×300 cm(高×長)桁片、加強弦桿、縱橫梁及支撐架材質(zhì)為16錳鋼，銷子為30鉻錳鈦鋼，插銷為彈簧鋼。

2.2 設(shè)計驗算說明

(1)驗算內(nèi)容:對貝雷梁受力進(jìn)行驗算，著重為撓度計算，允許撓度為模板構(gòu)件跨度的1/400。

(2)驗算模型:取2跨通長貝雷梁作為驗算對象，模型為均布荷載下的2等跨連續(xù)梁受力模式，查相關(guān)計算手冊得如下參數(shù)(圖4)。

圖2 跨南門墩老橋貝雷梁支撐示意

圖3 跨南門墩老橋貝雷梁支撐斷面

圖4 均布荷載下2跨連續(xù)梁計算模型

最大彎矩為AB、BC兩跨跨中處:Mmax=0.07 qL2

最大剪力為A、C兩支座處:Qmax=0.625 qL

貝雷梁撓度計算公式為:f=0.521 qI4/100 EI

2.3 貝雷架力學(xué)性能

桁片允許彎矩 M=975 kN．m，桁片慣性矩 I=250 500 cm4，16錳鋼的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力及彎曲應(yīng)力為1.3×210=273MPa，16錳鋼的剪應(yīng)力:1.3×120=156MPa，桁片面積 A=25.48 cm2，慣性矩 I=250 500 cm4。

2.4 施工驗算

2.4.1 滿堂式鋼管支撐驗算

每根鋼管立柱所承受的豎向力按其所支承面積內(nèi)的荷載計算，忽略方木自重不計，則上部傳遞的集中力。

(1)I、II二種斷面(支撐間距0.3m×0.6m):

P1=［1.2×(109.2+1.26)+1.4×(2.5+2+2)］×0.3×0.6=25.5 kN

(2)III、IV、V 三種斷面(支撐間距0.3m×0.6m、0.6m×0.6m):

P2=［1.2×(52+0.6)+1.4×(2.5+2+2)］×0.6×0.6=26.00 kN

翼緣板(支撐間距0.9m×0.9m):

P3=［1.2×(13+0.15)+1.4×(2.5+2+2)］×0.9×0.9=20.15 kN

φ48×3.5mm鋼管自重，每米鋼管重量3.84kg，滿堂式鋼管支撐按13.5m高計:

g=13.5×38.4×10－3=0.53 kN

則單根鋼管立柱所承受的最大豎向力為:

N=26+0.53=26.53 kN

驗算其穩(wěn)定性，φ48×3.5mm鋼管的面積A=489mm2，鋼管回轉(zhuǎn)半徑為:

支撐橫桿、縱桿的步距均為1.2m，再加頂托自由長度0.35m，并適當(dāng)布置垂直剪刀撐。

查《建筑碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》附錄C－Q235A鋼管軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，得φ=0.744，則強度驗算如下:

穩(wěn)定性驗算:

［N］=φA［σ］=0.744×489×205/1000=74.58 kN≥N=26.53 kN，滿足要求。

2.4.2 荷載計算

此段貝雷架范圍為80m跨(III、IV斷面內(nèi))，每個鋼管支撐下集中荷載F=26.53 kN，相應(yīng)支撐間距為60 cm，而貝雷片間距為0.45m，相應(yīng)轉(zhuǎn)換為均布荷載有:

q=F×0.45/0.6/0.6=33.16 kN/m

最大彎矩:M=0.07 qL2=0.07×33.16×182=752.07 kN．m＜［M］=975 kN．m，滿足要求。

最大剪應(yīng)力:Q=0.375 qL=0.375×33.16×18=223.83 kPa＜［Q］=156MPa×A=405.6 kPa，滿足要求。

最大撓度:f=0.521 qI4/100 EI

=0.521×33.16×18004/(100×2000000×250500)

=3.62 cm＜L/400=1800/400=4.5 cm，滿足要求。

因?qū)嶋H采用的為上下雙加強型弦桿貝雷梁，故實際貝雷梁撓度應(yīng)在計算結(jié)果上除以2，即實際撓度 f=4.5/2=2.25 cm。

由上計算得，該方案承載力滿足要求。

3 貝雷梁上滿堂支架搭設(shè)

(1)支架和腳手架搭設(shè)前，首先進(jìn)行安全技術(shù)交底，架子工必須戴好安全帽，系好安全帶，做好安全防護措施后方可進(jìn)行作業(yè)。

(2)貝雷梁上面按支撐間距(60 cm×60 cm)鋪設(shè)20 a工字鋼，再搭設(shè)滿堂支撐。結(jié)合工程實際確定采用φ48×3mm鋼管搭設(shè)碗扣式滿堂支撐架。立桿間距縱向間距為0.6m，橫向有0.3m、0.6m、0.9m三種間距，冀緣板下部支架排列橫向間距為0.9m，跨中箱梁空心部分的支撐排列橫向間距為0.6m，腹板下部支撐排列橫向間距為0.3m，梁根部位置橫向間距為0.3m。

4 支撐架預(yù)壓

預(yù)壓的目的是消除地基沉降的影響，消除支撐架非彈性變形的影響，檢驗支撐架的穩(wěn)定性、安全性是否滿足施工要求，提供彈性變形數(shù)據(jù)，作為施工的依據(jù)。

4.1 觀測點的設(shè)置及觀測

(1)在各跨的1/2、1/4跨和3/4跨及墩臺橫斷面位置設(shè)高程觀測點;在橋臺和墩柱上設(shè)置地基沉降觀測點。

(2)預(yù)壓觀測:觀測時儀器、水準(zhǔn)點應(yīng)固定，減少系統(tǒng)誤差;對觀測點統(tǒng)一編號登記，作好高程測量記錄。

4.2 預(yù)壓施工

預(yù)壓分三次進(jìn)行，預(yù)壓荷載用編織袋裝砂土按施工荷載均布施壓，第一次加載30%，觀測4～8 h;第二次加載30%，觀測4～8 h;第三次加載40%，觀測48 h，但最終沉降量應(yīng)穩(wěn)定在5mm內(nèi)，方可卸載。

4.3 卸載

卸載時應(yīng)均布卸載。第一次卸載50%，停4～6 h，測2次;第二次卸載50%，測變形恢復(fù)，24 h內(nèi)作三次觀測。并計算彈性壓縮值作為預(yù)留拱值的參考。

支撐架預(yù)壓應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，混凝土澆筑前，必須對兩端連接段支撐架進(jìn)行預(yù)壓，以減小兩端沉降和實際沉降的誤差。

5 結(jié)束語

貝雷梁具有架設(shè)快捷、適應(yīng)性強等特點，在橋梁施工中作為臨時支撐的常用構(gòu)件被越來越廣泛使用，本方案運用貝雷架、滿堂支撐架，將兩種支架有機結(jié)合，充分發(fā)揮兩種支架的優(yōu)勢，為接下來的工序創(chuàng)造了良好的施工條件，保證了工程的順利施工。目前，布吉高架主線橋已經(jīng)順利完工，并投入使用。

［1］ JG166－2008建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］

［2］ 《建筑施工手冊》編寫組．建筑施工手冊(第四版)［M］．中國建筑工業(yè)出版社，2003

［3］ 周水興．路橋施工計算手冊［M］．人民交通出版社，2001