李 毅， 楊 君 磊， 鄧 樹 密

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

貝雷梁支架在毗河一期供水書永分干渠渡槽施工中的應用

李 毅， 楊 君 磊， 鄧 樹 密

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

結合毗河供水一期書永分干渠渡槽特點以及現場地形條件，通過對落地式滿堂腳手架和貝雷梁懸空式支架進行比較，提出了將貝雷梁作為支撐架構的槽身現澆支架體系，通過有限元模擬計算，鋼管柱、貝雷梁支架在強度和穩(wěn)定性方面均能滿足施工要求，采用此法既可保證槽身施工質量，還可加快施工進度、降低施工成本，可為類似工程提供參考。

毗河供水；書永分干渠；梁式渡槽；貝雷梁支架；有限元計算

1 工程概況

書永分干渠屬于毗河供水一期工程蟠書灌區(qū)范圍渠系，由安岳縣書房壩水庫引水至安岳縣岳新鄉(xiāng)，渠系全長39.137 km，分為五個流量段,第一流量段流量為8.5 m3/s、第二流量段流量為7.9 m3/s、第三流量段流量為7.3 m3/s、第四流量段流量為6.3 m3/s、第五流量段流量為3.56 m3/s。工程包括隧洞27條、渡槽10座、明(暗)渠41段、倒虹吸1座、取水口1座、分水閘3座。

書永分干渠10座渡槽總長3.01 km，包括汪家溝渡槽、易家壩渡槽、大溝灣渡槽、唐家堰渡槽、岳陽河渡槽、觀音埔渡槽、官家溝渡槽、羅家溝渡槽、許家壩渡槽、高石梯渡槽；明(暗)渠41段，全長11.34 km；倒虹吸1座，全長0.331 km。渡槽均設計為排架柱梁式結構，除跨公路及較寬的溝渠之外，渡槽跨度一般為15 m，排架柱設計為單、雙排，橫截面尺寸為45 cm×70 cm，渡槽槽身距離現有地面平均高度為10 m,最高為32.5 m，混凝土強度等級為C25，槽身為U型薄壁結構，斷面尺寸為4.32 m×3.26 m。

施工區(qū)域處于丘陵溝壑中，部分渡槽還需穿越國道、省道和其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路，現場地形多數較平直，地形坡度較緩，地面附著物較多，上部土層埋深5～10 m，下部基巖為粉砂質泥巖，特性屬軟巖～較軟巖，抗壓強度一般在30 MPa以內。

2 現澆支架方案的選擇

根據渡槽所處位置的地形、地貌特點，結合項目實際情況，可供選擇的現澆支架主要有滿堂扣件式(碗口式)鋼管架和鋼管柱加貝雷梁組合支架。雖然現場地形條件滿足施工作業(yè)要求，但由于渡槽經過區(qū)域多數為農田，農作物較多，地基較軟，地質條件差，渡槽跨度一般為15 m，若采用滿堂支架，需要大面積進行地基處理，消耗的材料數量多，部分穿越公路的跨度超過15 m，采用滿堂支架勢必影響交通，且有幾處由于地形起伏差較大及渡槽高程限制，距離實際地面高度將超過30 m。在這種高度下搭設滿堂支架地步寬度增大，消耗的材料更多且安全隱患較大。項目部根據現場地形地貌及工期要求，對滿堂支架和貝雷梁懸空支架進行了技術經濟比較分析，最終認為采用鋼管柱加貝雷梁的現澆支架最科學、合理。

3 貝雷梁支架的設計

項目部提出的貝雷梁方案是利用渡槽承臺作為受力基礎，外側搭設鋼管柱作為支承，然后通過工字鋼橫梁、貝雷梁、分配梁搭建形成組合支架。具體情況見圖1。

4 貝雷梁支架安全穩(wěn)定性驗算

技術人員借助midas civil有限元軟件對貝雷梁進行了數字模擬分析，整個支架約2 500個單元。實施步驟為：根據貝雷梁桿件斷面特性，采用midas civil有限元軟件，按照梁單元和桿件單元分別模擬支架屬性，先生成節(jié)點，再生成單元的方式建立工程實體幾何模型，按照簡支梁條件模擬貝雷梁支架的約束及荷載，分析計算邊界條件下鋼管柱、貝雷梁、分配梁等主要桿件的應力與變形；最后對計算結果進行處理，輸出圖表或曲線。

圖1 渡槽支架立面圖

通過數字模擬得知貝雷梁結構中最大位移為23.5 mm，出現在中間兩片貝雷片的跨中。最大撓度為23.5 mm，小于最大允許撓度[v]= 15 000/400=37.5(mm)，滿足要求。 橫向分配梁I16的最大位移為0.22 mm,亦小于最大允許撓度[v]=1 824/400=4.56(mm),滿足要求。

根據有限元計算結果，綜合考慮施工荷載，為消除支架的彈性變形及非彈性變形、運行荷載預拱度(脫架后渡槽產生的彈性撓度)及后期混凝土的收縮徐變，獲得理想的成橋線形，技術人員采用二次拋物線進行預拱度分配，經計算得知跨中預拱度為30 mm。

5 貝雷梁支架的搭設

5.1 搭設步驟

該渡槽支架主要是利用灌注樁頂承臺作為支承，通過搭設鋼管柱、貝雷梁等構件形成受力支架體系并采取分段吊裝的方法，分段長度為1～5 m，采用25 t汽車吊實施吊裝工作。首先進行鋼管柱安裝，鋼管柱底座與承臺采用膨脹螺栓固定，每隔3 m與排架柱采用鋼筋抱箍加固，防止其偏移和傾覆；鋼管柱頂端放置100 t機械千斤頂，采用焊接限位鋼板等方式將千斤頂固定，防止其偏移和傾覆；千斤頂上部橫向放置單根I40橫梁，橫梁采用槽鋼抱箍與排架柱連接，防止橫梁偏移和傾覆；橫梁上部縱向鋪設3組貝雷梁，與橫梁接觸點設置限位鋼板，防止偏移； 3組貝雷梁放置橫梁后，按照橫向75 cm間距鋪設分配梁，兩端不足75 cm則緊靠貝雷梁端頭放置；完成上述桿件安裝和節(jié)點加固后，即可開始進行槽身模板的安裝。渡槽槽身模板采用定型鋼模，由底模、外模、外模支撐、內模、內模支撐架組成(圖2)。

圖2 槽身模板加固圖

5.2 卸荷方式

貝雷梁支架體系采用千斤頂卸荷，千斤頂放置在鋼管柱頂端中心位置，作為重要受力點承載上部荷載，根據荷載計算取值。單跨計算支架強度時組合荷載約為180 t，4根鋼管柱頂端為主要著力點，設置4臺100 t機械千斤頂，可滿足承載要求。

5.3 安全技術措施

鋼管柱采用φ500×10鋼管，豎向采用法蘭盤螺栓連接，連接螺栓采用D=25 mm，L=100 mm的高強螺栓，法蘭盤及鋼板預留16個φ28螺栓孔。

鋼管柱采用25 t吊車及人工輔助進行安裝，連接前需對鋼管柱的垂直度進行嚴格的檢查和控制，最常用的方法為吊垂球法，也可以采用儀器進行現場觀測、指導安裝，以確保鋼管柱安裝的垂直度。

鋼管柱主要承受豎向軸力，因此必須嚴格控制安裝垂直度；為了防止縱向偏移，每隔3 m設置一道φ25鋼筋抱箍與排架柱連接牢固；鋼管柱底座設置高強膨脹螺栓與承臺連接固定，防止柱體橫向偏移。

直徑500 mm、壁厚1 cm的鋼管柱單m重量為120 kg，高度超過5 m后，必須搭設防護支架，以方便作業(yè)人員安裝和拆卸柱體。為確保卸荷及標高調整使用的千斤頂工作安全可靠，千斤頂必需放置在鋼管柱頂端中心位置，并采用限位鋼板防止其傾覆。4臺千斤頂并用，必須由4名作業(yè)人員同時進行千斤頂的上升和下降工作，確保升降速度保持同步；千斤頂兩側放置木枋，防止千斤頂“疲勞”而突然回縮下降，引起支架偏移。

上升時應注意升降套筒的上升高度，當升降套筒上出現紅色警告線時，表示已舉升至該千斤頂的額定高度，應立即停止起升，否則千斤頂將遭受破壞，同時可能引起危險。

下降時將撐牙推向下降方向，再插入手柄往返扳動，千斤頂的升降套筒隨即漸漸下降。

為了防止工字鋼橫梁偏移和傾覆，采用自制槽鋼抱箍將橫梁與排架柱連接牢固，橫梁頂面與底面設置槽鋼抱箍作為與排架緊固的連接桿件。抱箍的主要桿件包含縱橫向連接桿、高強螺栓、搭接鋼板等；縱向連接桿緊貼排架兩側設置，采用10#槽鋼制作；為防止橫梁不受損，橫梁頂面與底面利用搭接鋼板與縱向連接桿實施螺栓連接，搭接鋼板厚度為1 cm，與橫梁焊接牢固。

在貝雷梁上橫向鋪設I16a分配梁，其作用是便于在其上部鋪設槽身底模，分配梁長度為6 m，間距為75 cm，分配梁材料采用25 t吊車吊裝至貝雷梁頂部，按照設計間距人工均勻擺放和固定；分配梁采用U型螺桿與貝雷梁連接牢固，交錯布置。

6 結 語

(1)毗河一期供水書永分干渠受地形條件影響，采用了10座渡槽連接隧洞和明渠，總長度超過3 km，平均高度超過10 m。對此，采用鋼管柱加貝雷梁的現澆支架進行槽身建筑與傳統(tǒng)的滿堂鋼管腳手架比較不僅是經濟的，而且在質量安全控制方面也是有效的，該方案在本工程渡槽施工中發(fā)揮了重要作用。

(2)鋼管柱加貝雷梁現澆支架與滿堂鋼管腳手架相比，具有地基處理量小、變形小、整體穩(wěn)定性好和施工速度快、效率高等優(yōu)點，代表了渡槽現澆支架法施工先進的技術發(fā)展方向，值得今后在類似工程中推廣使用。

TV52;[TV92]

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1001-2184(2017)05-0009-03

2017-08-20

李 毅(1970-)，男，重慶忠縣人，工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

楊君磊(1989-)，男，湖北枝江人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

鄧樹密(1971-)，男，四川廣安人，教授級高級工程師，從事水利水電、房屋建筑和市政工程施工技術與管理工作.

(責任編輯李燕輝)