王 夢 龍

(中鐵十五局集團有限公司，上?！?00070)

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貝雷支架在跨航道拱橋施工中的應(yīng)用

王 夢 龍

(中鐵十五局集團有限公司，上海200070)

結(jié)合工程實例，介紹了跨航道拱橋施工中貝雷支架的設(shè)計方案，通過荷載計算、工況分析及受力分析，對貝雷支架進行了設(shè)計檢算，確保了貝雷支架在跨航道拱橋施工中的安全有效性。

貝雷支架，拱橋，荷載，受力分析

1　概述

系桿拱橋作為拱橋家族中的一員，是一種集拱與梁優(yōu)點于一身的橋型，它將拱與梁兩種基本結(jié)構(gòu)形式組合在一起，共同承受荷載，充分發(fā)揮梁受彎、拱受壓的結(jié)構(gòu)性能和組合作用。上海某公路立交橋在9號～10號孔上跨龍泉港，上部結(jié)構(gòu)為下承式鋼管混凝土簡支系桿拱橋。拱肋的理論計算跨徑為80 m，計算矢高16 m，矢跨比1/5。橋面結(jié)構(gòu)采用縱橫梁體系、整體橋面板。兩側(cè)系梁采用矩形預(yù)應(yīng)力實體梁，高1.8 m，寬1.6 m，全長83.2 m。2道端橫梁為單箱雙室截面，13道中橫梁為T形截面，上翼緣板為厚28 cm整體橋面板。本橋系桿拱的施工方法為“先梁后拱”，即先在支架上現(xiàn)澆主梁(含縱、橫梁和橋面板)，而后架設(shè)鋼管拱肋，泵送管內(nèi)混凝土成拱，再施工吊桿，拆除支架成橋。

2　支架設(shè)計

利用水中臨時支墩、陸上臨時支墩作為支撐點，搭設(shè)加強型321型貝雷桁架形成主梁施工支架。支架的結(jié)構(gòu)形式自9號橋墩至10號橋墩方向依次為滿堂腳手管支架+1-17.91 m的321型貝雷梁+1-24 m的321型貝雷梁+1-17.91 m的321型貝雷梁+滿堂腳手管支架。支架設(shè)計布置圖見圖1。

2.1水中臨時支墩

每個水中臨時支墩布置單排10根壁厚14 mm φ609鋼管樁。其中，系梁下的鋼管樁間距為2 m，其余鋼管樁間距均為2.4 m。單根樁長35 m，入土深度不小于25 m。φ609鋼管之間采取[300槽鋼的剪刀撐連接穩(wěn)固。鋼管樁頂采用雙拼H400加勁型鋼作為貝雷梁的橫向底梁。

2.2陸上臨時支墩

陸上臨時支墩基礎(chǔ)采用C30鋼筋混凝土擴大型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，頂寬1.0 m，底寬3.0 m，長23.4 mm，內(nèi)置2層鋼筋網(wǎng)片。支墩采用單排10根φ609鋼管，布置情況同水中支墩。

2.3貝雷支架結(jié)構(gòu)

貝雷支架采用單層加強型321型貝雷桁架。貝雷支架在橫截面上均布置58片貝雷桁架。其中，在兩側(cè)的系梁下2 m范圍內(nèi)分別布置10片間距22.5 cm的貝雷片作為承重結(jié)構(gòu)；橋面板下方布置36片間距45 cm貝雷片作為承重結(jié)構(gòu)；兩側(cè)人行道下各布置1片貝雷片，其與相鄰貝雷片間距為90 cm。

3　設(shè)計檢算

3.1荷載計算

根據(jù)施工圖紙及翻樣計算，拱橋主體結(jié)構(gòu)總重量5 012.25 t。貝雷桁架構(gòu)件重量表見表1。

表1　貝雷桁架構(gòu)件重量表

單排單層加強型321貝雷桁架的容許剪力[Q]=245.2 kN，容許彎矩[M]=1 687.5 kN·m，慣性矩I=5.774 344×10-3m4，彈性模量根據(jù)經(jīng)驗選值E=1.7×108kN/m2。各荷載值計算表見表2。

表2　各荷載值計算表

3.2工況分析

主梁混凝土分兩個節(jié)段進行澆筑施工，第一節(jié)段為兩端拱腳段，第二階段為跨中段，兩節(jié)段之間設(shè)置寬度為1.50 m的合龍段。主梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對下部結(jié)構(gòu)的荷載視為均布荷載受力，其中兩側(cè)系梁部分的均布荷載不等同于橋梁中線部分的均布荷載。

三跨貝雷梁為連續(xù)布置。計算模型為三不等跨梁。其中，兩邊跨的跨徑均為l1=17.91 m，中跨的跨徑l2=24 m，n=l2/l1=1.34。

貝雷支架的受力分析分為兩種工況進行，第一種工況為主梁混凝土第一節(jié)段混凝土澆筑完成之后且第二階段未澆筑時，第二種工況為主梁混凝土全部澆筑完成(即主梁合龍段混凝土澆筑完成)且縱向預(yù)應(yīng)力鋼束未進行張拉時。

拱腳位于橋墩處，且此處由橋梁支座和滿堂腳手管支架作為支撐，因此在支架受力計算時暫不考慮拱腳、端橫梁及滿堂腳手管支架段的結(jié)構(gòu)荷載影響。

拱肋安裝在系梁的第一次張拉之后進行施工，因此在支架受力計算時暫不考慮拱肋安裝的施工荷載和拱肋及管內(nèi)混凝土的荷載。

橋面系及附屬結(jié)構(gòu)施工均在拱橋結(jié)構(gòu)全部完成后進行，因此在支架受力計算時暫不考慮橋面系及附屬結(jié)構(gòu)的荷載影響。

貝雷支架主要承受的荷載包括：系梁自重、中橫梁自重、整體橋面板自重、現(xiàn)澆模板自重、模板支撐體系自重、貝雷梁自重以及施工荷載等荷載。

3.3工況一支架受力分析

支架兩側(cè)受力情況相同，中跨所受荷載忽略不計，僅對一側(cè)邊跨的受力情況進行分析。分析對象為三不等跨梁的兩邊跨受相同的均布荷載影響。

1)荷載計算。

a.系梁處10片貝雷梁所受線荷載值為：q=1.3×[(q1+q3+q4+q7+q8)×1.6+q5×10]=127.013 9 kN/m。

工況一系梁處貝雷梁受力圖見圖2。

b.橋梁中線部位36片貝雷梁所受線荷載值為：q=1.3×[(q2+q3+q4+q7+q8)×17.2+q6×36]=533.193 7 kN/m。

工況一橋梁中部貝雷梁受力圖見圖3。

2)受力分析見表3。

表3　工況一受力分析計算表

3)結(jié)論。

最大剪力Qmax=121.942 kN<[Q]=245.2 kN，滿足要求。

最大彎矩Mmax=502.168 kN·m<[M]=1 687.5 kN·m，滿足要求。

最大撓度fmax=17.3 mm<[f]=l1/400=44.8 mm,滿足要求。

3.4工況二支架受力分析

分析對象為三不等跨梁受相同的均布荷載影響，兩邊跨跨徑相等，主跨所受均布荷載同工況一的均布荷載。

1)荷載計算。

a.加勁縱梁處10片貝雷梁所受線荷載值為：

q=127.013 9 kN/m。

工況二系梁處貝雷梁受力圖見圖4。

b.橋梁中線部位36片貝雷梁所受線荷載值為：

q=533.193 7 kN/m。

工況二橋梁中部貝雷梁受力圖見圖5。

2)受力分析見表4，表5。

表4　工況二24 m跨受力分析計算表

表5　工況二17.91 m跨受力分析計算表

3)結(jié)論。

最大剪力Qmax=185.685 kN<[Q]=245.2 kN，滿足要求。

最大彎矩Mmax=717.382 kN·m<[M]=1 687.5 kN·m，滿足要求。

最大撓度fmax=55.9 mm<[f]=l2/400=60 mm,滿足要求。

3.5鋼管樁承載力驗算

每個水中墩承重為185.685×56=10 398.36 kN，每根鋼管承重F=1 039.836 kN；鋼管樁持力長度為25 m，每延米摩擦力為25 kN/m2，則每個鋼管樁容許承載力[F]=πDln=1 195.769 kN；F<[F]，滿足要求。

4　結(jié)語

在現(xiàn)場施工中，經(jīng)技術(shù)管理人員嚴格按照施工方案執(zhí)行檢查和核對，該橋已順利施工完畢并通車，支架也已拆除回收。貝雷支架在跨航道的拱橋現(xiàn)澆梁施工中得到了有效利用，為類似橋梁施工提供了借鑒和指導作用。

[1]黃紹金,劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]建筑施工手冊(第4版)編寫組.建筑施工手冊(縮印本)[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[3]向中富.新編橋梁施工工程師手冊[M].北京：人民交通出版社，2011.

[4]顧安邦，孫國柱.公路橋涵設(shè)計手冊：拱橋[M].北京：人民交通出版社，2000.

Application of bailey trestle in river-crossing arch bridge construction

Wang Menglong

(ChinaRailway15thBureauGroupCo.,Ltd,Shanghai200070,China)

Combining with engineering examples, the paper introduces bailey trestle design scheme in river-crossing arch bridge construction. Through load calculation, working condition analysis and force analysis, it designs and calculates the bailey trestle, guarantees the safety and effectiveness of bailey trestle in river-crossing arch bridge construction.

bailey trestle, arch bridge, load, force analysis

1009-6825(2016)23-0168-03

2016-06-10

王夢龍(1983- )，男，工程師

U448.22

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