市政桥梁施工中的贝雷支架的设计与技术应用
时间：2022-03-15 05:47:23
【摘要】2施工方案的选择 本跨线桥与金龙路交叉并上跨，此“十”字路口各方向车流量特别大，新建桥梁在此处设置了跨度为38m的箱梁结构，施工中必须采用大跨度的架体结构来跨越，确保交通畅...
摘要：贝雷支架承载力大,结构灵活,拆装方便,可多次重复使用,所以在桥梁施工中得到广泛应用。通过介绍重庆某大道跨线桥现浇箱梁时，采用大跨度贝雷架上跨现有公路、确保交通的施工工艺。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1前言
贝雷支架现浇梁施工就是用贝雷片组装成箱梁施工的支撑平台，在贝雷架上进行箱梁模板安装、模板预压、钢筋安装、砼浇筑、预应力初张拉等施工项目。它与移动模架制梁的主要区别在于：支撑系统与模板系统是分离的，且没有液压和走行系统。
2施工方案的选择
本跨线桥与金龙路交叉并上跨，此“十”字路口各方向车流量特别大，新建桥梁在此处设置了跨度为38m的箱梁结构，施工中必须采用大跨度的架体结构来跨越，确保交通畅通。
型钢门洞的方案由于预留跨径受限，设置连续多跨支架则有行车撞击架体的安全隐患，且对行车视线不利，故排除此方案。
贝雷支架具有有效净跨较大、抗弯能力和刚度较好的特点，经多方论证，特在此跨中20.4m净跨范围内，用贝雷桁架跨越行车道。
3贝雷架系统的布置及设计
3.1贝雷支架系统布置
贝雷支架系统由纵向贝雷梁和横向万能杆件支墩组成。从上到下各部位顺序、型号和高度见表1和图1。
3.1.1基础：剔除原路面，对原路基1.5m深度范围内软基用砂碎石换填，浇筑11m×3m×0.3m的C30钢筋砼整体基础。在基础上铺设600mm×600mm×20mm厚钢板，以均匀承受钢管砂筒传递的荷载。
承载力：σ=6000000÷2÷33=90.9kpa＜[σ0]（总荷载600吨，计6000000牛顿，传递给2个基础，每个基础面积为11m×3m=33 m2），密实碎石土 [σ0]为800~1000 kpa，满足要求。
图1
3.1.2拆卸用钢管砂筒：壁厚10mm、直径Ф140、长度150mm与壁厚12mm、直径Ф180、长度180mm的两种钢筒制作成一组，其组合长度为250mm。每个支墩下12组，总计24组。为增加砂筒截面面积，Ф140内用C40砼进行填充，现验算截面积最小的Ф140砂筒应力：
每个砂筒N=600÷24 =25T/个（贝雷架上部各种荷载总和为600吨，共计24个砂筒），横截面积A= 3.14×702mm =15393.804mm 2，
σ=N/A=16.2Mpa＜[σ0]，C40钢管砼能满足强度要求。
3.1.3万能杆件支墩：标准的2m×2m万能杆件与板件，外包尺寸高度为4125mm。
3.1.4万能杆件顶分配梁： 2I45b型钢分配梁。
3.1.5贝雷梁下分配梁： 3组2I25b型钢。
3.1.6贝雷梁：纵向贝雷架采用双排单层贝雷桁架，横向布置14组，共112片，每片高度为1.7m，贝雷桁片单元外形尺寸为1500mm×3000mm×80mm，重量280kg，Ф50插销剪力Q=50t。单元组内用交叉角钢连成整体，加强支架整体刚度和稳定性。
3.1.7贝雷梁上型钢分配梁： I16型钢，布置于贝雷梁节点上，作为箱梁底模分配梁。
3.1.8木枋： 100mm×100mm木枋铺设在型钢分配梁上，间距600mm。
3.1.9 钢管及50木枋：横铺于100mm×100mm的木枋上，支撑箱梁底模，木枋为100mm×50mm，间距300mm,为增加其刚度，中间加密搁置Ф50钢管。
3.1.10箱梁底模板： 12mm厚桥用覆膜竹胶合板。
3.2贝雷架系统的验算
本跨现浇支架采用贝雷梁布置，净跨径20.4米，通行净高大于5米，计算跨径22.4米，总长24.12米。贝雷梁横向布置14片，均为单层加强型，支墩为万能杆件。贝雷梁用量：50T；万能杆件用量：15T，型钢分配梁：16T，本系统共81T。
3.2.1计算荷载
箱梁砼全断面浇筑荷载1.05+600kg/m2（模板、支架及施工荷载）组合
3.2.2贝雷梁上分配计算
按计算荷载取1m长度计算，型钢分配梁采用Ⅰ16,布置于贝雷梁节点上，计算得各贝雷桁片处每米反力如图2（单位：T）。由于结构对称，以下均取一半计算。
图2
分配梁间距1.4m，其应力如图3（单位：Mpa）。
图3
3.3贝雷梁计算
横向布置14片，总长度24.12米，计算跨径22.4米，根据以上计算结果，加强型最大受力为q=2.1t/m，内力如图4：
图4
根据《装配式公路钢桥》（2001年6月出版）P59“桁架内力容许表”表3-6知：双排单层加强型容许内力［M］=337.5t.m,［Q］=49.05t，弯距小于容许值，剪力在支座处最大，实际支撑点为三处，剪力分散后可满足要求。
装配式贝雷架钢桥挠度一般由两部分组成：单销间隙产生的非弹性挠度和各种荷载引起的弹性挠度，两次叠加为桥梁总挠度。非弹性挠度只对安装过程产生影响，弹性挠度则是模板体系设置预拱度和砼裂缝控制时必须考虑的变形量。
非弹性挠度的计算公式为：=d
式中：—简支桥跨的非弹性挠度（cm）；d—桁架拼装单位的长度（cm）；
n—每一跨的桁架拼装单位数；
a—相邻两跨拼装单位之间由销孔间隙产生的相对转角（弧度）：a=
式中：—单销与销孔之间的间隙（mm）；h—桁架拼装单位的高度（mm）。
本支架跨度为24.12m，每跨由8个桁架单位组成，即n=8；贝雷架桁架拼装单位长度d=3m，高度h=1.5m；单销与销孔之间的间隙=1mm，则f0=3.2cm。
弹性挠度采用《装配式公路钢桥》P34“桁架梁的弹性挠度计算”公式，将贝雷片单元体实腹梁挠度和实腹梁剪切挠度进行叠加即可。
经计算，挠度=5.0cm，容许挠度［f］=L/400=5.6cm，满足要求。
3.4贝雷梁下分配梁计算
采用3组2Ⅰ25b型钢，按一组受力计算，结果偏安全，其应力如图5。
图5
最大应力σ=152.1Mpa＜［σ］1.3=188Mpa，根据桥规，临时结构容许应力提高1.3，反力如图6。
图6
万能杆件顶分配梁计算
采用2I45b型钢，按集中荷载作用于跨中计算，M=PL/4,根据以上计算结果，有M=64.8×2÷4=32.4t.m
σ=32.4×100000÷(2×1500)=108Mpa＜〔σ〕=1450 Mpa
万能杆件计算
杆件配置，横杆为2N1,竖杆为4N4，斜杆为2N3和2N5。
计算内力见图7。
图7
反力图见图8。
图8
2N1允许轴力为63.3、-72.5,2N3允许轴力为34.3,4N4允许轴力为59、-66.8,内力均满足使用要求。
4贝雷架的搭设与安装
4.1支墩安装
万能杆件支墩采用20T吊车配合提升就位，现场人工安装和连接。其安装大样详见图9。
图9
4.2贝雷梁的安装
先单片拼装成组桁架，再用吊车提升至支墩顶就位、组合及固定连接。
5模板安装
采用覆膜竹胶合板，板缝贴双面胶，防止漏浆。受车行道净空高度制约，且支墩的万能杆件利用已有成品，其高度为4m，故贝雷架顶部与箱梁底模板之间无法用螺杆进行调节，只能在木枋与底板间用楔子调整其标高。
6贝雷架的拆除
支墩、分配梁及贝雷梁均采用刚性接触，待钢管砂筒泄砂后，架体竖向存在间隙，以便于架体拆除。
7技术措施
7.1压载试验
支架和模板安装完成后，应进行支架预压试验。其目的有三个：一是检验贝雷架是否满足受力要求；二是消除支架的非弹性变形；三是实测跨中挠度，验算贝雷架理论挠度，为设置预拱度提供依据，保证箱梁线型。
7.1.1布荷原则：满足荷载要求，预压重量不得小于施工重量的120％。
7.1.2材料选择：为防止污染和损伤模板，预压材料为袋装河砂，容重为1400kg/m3。
7.1.3荷载施加：在渐变段、端横隔梁和腹板加厚处，其荷载应相应增加，详见图10。
图10
7.1.4预压观测：按端部、1/3跨和跨中进行观测点断面布置，以腹板处为主。
加载前测量最初标高，加载到第一次砼浇筑的荷载时，持荷3小时，观测支架变形，无异常情况，再施加剩余荷载，持续观测24小时，每4小时观测一次，然后卸荷。
7.2底模预拱度设置
箱梁支架预压时，贝雷架产生下挠，因此施工前，底模应留设预拱度，其起拱依据为支架预压试验实测挠度，综合考虑理论计算变形和地基情况。预拱度为抛物线设置。
8体会
8.1本工艺施工进度快、机械化作业程度高，取得了良好的经济效益。
8.2为利用已有万能杆件材料，但为了保证行车道净空高度，无法设置高度调节螺杆，不利于底模标高调节，为架体拆除带来很大困难。
8.3应注意计算和收集箱梁分次浇筑时贝雷架的挠度值，防止二次挠度值过大，使砼产生裂缝。
8.4减小贝雷架弯矩变形措施：由于贝雷片本身受力有限，大跨度挠度变形大，在条件允许的情况下，应设置中间支墩减小跨度。
9结束语
本工程采用贝雷架施工，取得了可喜的成绩，主要有以下几点：
9.1解决了对架体 “大跨度、宽视野、高净空”特殊要求的技术难题。
9.2施工进度快、机械化程度高。
9.3与落地脚手架相比，减少大面积的地基处理及脚手架拆卸安装的繁琐工序。
9.4该工艺应用广、发展前景远大。若对该系统稍作改进，在中小跨径连续桥梁施工中将具有较大的优势，值得推广。
