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贝雷梁施工支架设计
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内容提示：结合一座上跨深圳市地铁3号线高架桥及G205国道的预应力混凝土连续箱梁,详细介绍了贝雷梁施工支架的设计,采用合理的计算理论、模型进行了理论分析及结构安全计算,以期为今后连续梁桥的设计及施工积累经验。
1 工程概况
横坪公路ZK1+219.65跨线桥上跨深圳市地铁3号线及深惠公路,主桥为(28.8+42.5+28.8)m预应力混凝土现浇连续箱梁,东西引桥均为20m~22m的预应力混凝土简支空心板(结构简支、桥面连续),桥梁全长519.3m,左右幅分离,斜交角15°,单幅桥宽16.25m,桥梁面积1.69×104m2。主桥根部梁高2.6m,跨中梁高1.6m。由于主桥上跨交通繁忙的G205国道及正在建设中的地铁3号线高架桥,为保证G205国道双向六车道通行及不影响地铁3号线高架桥的正常施工,充分利用有限的施工场地,经过充分的综合经济效应及社会影响分析,主跨采用贝雷梁做底部施工支架,边跨行车道采用钢管支架做底部施工支架,其余部分采用满堂支架施工。（参考《建筑中文网》）
2 结构安全性分析
2.1 贝雷梁安全性分析
主跨纵向设22组贝雷梁,可按3跨(11.25+15+11.25)m的连续梁进行结构安全分析。
单片贝雷梁:IX=250497.2cm4,WX=3578.5cm3,E=2.1×105MPa,容许弯矩MX=788.2kN·m,容许剪力QX=245.2kN。
2.1.1 每片贝雷梁荷载计算
现浇箱梁结构自重:8.454kN/m~18.015kN/m(中间小,两头大,呈抛物线分布);模板:0.31kN/m;人、机荷载:0.44kN/m;振捣混凝土产生的荷载:0.88kN/m;贝雷梁上钢管支架:1.08kN/m;贝雷梁上方木:0.10kN/m。
2.1.2 单片贝雷梁验算结果
可以将贝雷梁分成30个单元,31个节点,按图1计算模型进行安全性验算。
1)弯矩验算。单片贝雷梁的弯矩包络图如图2所示,最大弯矩259kN·m发生在支点负弯矩区,小于容许弯矩788.2kN·m。
2)剪力验算。单片贝雷梁的剪力包络图如图3所示,最大剪力107kN在支点处,小于容许剪力245.2kN。
3)位移验算。长期挠度值在消除结构自重产生的长期挠度值后梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600。6.5-3.5=3.0<15000/600=25mm。满足规范要求。
4)支点反力如表1所示。
2.2 贝雷架墙验算安全性分析
2.2.1 受力分析
由表1知,在中支点10,22处反力最大;最底层贝雷架片受力最大。故只需按支承在弹性地基上的梁验算中支点最底层3m单片贝雷架即可。为偏保守计算,取底层3组1排3片(共计9片)承受一个支点处所有上部荷载。
2.2.2 荷载计算
1)22片贝雷梁上荷载分配给底层贝雷架片N1=474.3kN/片。
2)贝雷架片自重N2=19×2.7/9=5.7kN/片。单个贝雷架片受到的均布荷载q=(N1+N2)/3=(474.3+5.7)/3=160kN/m。
2.2.3 贝雷架墙验算结果
1)反力计算:R=ql/2=160×3/2=240kN<QX=245.2kN(可);
2)弯矩计算:M=ql2/8=160×32/8=180kN<MX=788.2kN(可);
3)挠度计算:f=5ql4/(384EIX)=5×160×34/(384×2.1×105×106×250497.2×10-8)=3.2×10-7m<fX=l/1000=3/1000=3×10-3m(可)。
3 贝雷梁施工方法
3.1 施工贝雷架墙基础
计算贝雷架墙基础应承受的荷载,开挖支墩基础基坑,根据地质条件判断其承载力满足设计要求后进行基底清理,并浇筑混凝土条形基础。
3.2 摆放贝雷架墙垫梁
根据贝雷架墙基础设计图纸放出纵、横垫梁位置,并用墨线弹出。按墨线摆放纵、横垫梁,并用螺栓连接,纵、横垫梁应水平放置,局部不平处应用钢板垫平,以保证均匀受力。然后安装贝雷架墙底座。
3.3 吊装贝雷架墙
贝雷架墙6m或9m为一节,每个贝雷架墙3组,每组由3片贝雷片拼装而成,每组先在施工现场拼好,然后再吊装。贝雷架墙应分层组装,及时安装各贝雷片之间连接杆件。安装好一层后再吊装上一层,直至设计标高。吊装最后一节贝雷支墩时应将墩顶纵垫梁与贝雷片阳头连接好后一起吊装。
3.4 吊装贝雷架墙顶贝雷梁
贝雷架墙顶贝雷梁由22组长39m的双排单层贝雷梁组成,每组由26片贝雷片拼装而成,每组先在施工现场拼好,然后再吊装,及时安装各贝雷片之间连接杆件,并与贝雷架墙连接。
3.5 检查验收
检查各部分是否连接牢固,确定各部位已按要求连接好后再吊装贝雷纵梁及以上的支架模板,进行下一步工序作业。
4 施工时安全注意事项
1)地基处理:贝雷架墙基础基坑开挖后,应注意检查地质是否符合设计要求,若满足要求应及时浇筑混凝土,并做好排水设施,避免雨水浸泡及积水,以保证地基承载力及限制下沉量。2)浇筑混凝土基础前应控制好其顶面标高及其平整度,因为贝雷支墩均由定型构件组拼而成,其长度是相对固定的,墩顶标高只能由支墩基础、纵横垫梁及贝雷片节数调整。3)吊装贝雷支墩应分层组装,切忌图快而单组贝雷一次吊装到顶,因为贝雷片之间均为铰接,各组贝雷之间也是通过拉杆(角钢)用螺栓连接,单组贝雷稳定性差,只有通过用连接杆件将各组贝雷连接成整体后才稳定可靠。4)吊装贝雷纵梁之前应注意检查贝雷片之间各插销是否插好,连接角钢螺栓是否拧紧,纵梁、横垫梁之间连接是否牢固可靠。5)贝雷片搭设与拆除过程中,施工人员必须要戴安全帽扎安全带,严禁酒后上架作业。6)用吊车吊装、拆除贝雷支墩时应派专人指挥吊车,严禁吊车大臂碰撞贝雷梁及其基础。
5 结语
通过严密科学的施工组织及实施,该桥于2008年10月顺利建成并通车。施工方案经实践证明切实可行。1)贝雷片支墩单片贝雷重量轻(270kg),人工可搬动,可用人工先行分段组装,再用吊车吊装,可节省吊车台班。2)贝雷片可租用,只需加工部分连接角钢后即可组装,一次投入小。3)贝雷片为定型构件,组拼简单可靠,周转速度快,周转次数多,减少工程成本。4)本桥施工时采用由贝雷片组成的临时墩基础及横梁,施工速度快,对桥下交通影响小,保证了桥下G205国道的双向六车道通行能力及地铁3号线的正常施工。
参考文献:
[1] 喻忠全.装配式公路钢桥使用手册[M].北京:交通部交通战备办公室,1998:57.
[2] 易声维,唐昭霖.贝雷片在现浇混凝土箱梁墩旁临时支墩的应用[J].西部探矿工程,2002(S1):360-362.
[3] 张俊义.桥梁施工常用数据手册[M].北京:人民交通出版社,2005:668-672. 来源: 《建筑中文网》.
横坪公路ZK1+219.65跨线桥上跨深圳市地铁3号线及深惠公路,主桥为(28.8+42.5+28.8)m预应力混凝土现浇连续箱梁,东西引桥均为20m~22m的预应力混凝土简支空心板(结构简支、桥面连续),桥梁全长519.3m,左右幅分离,斜交角15°,单幅桥宽16.25m,桥梁面积1.69×104m2。主桥根部梁高2.6m,跨中梁高1.6m。由于主桥上跨交通繁忙的G205国道及正在建设中的地铁3号线高架桥,为保证G205国道双向六车道通行及不影响地铁3号线高架桥的正常施工,充分利用有限的施工场地,经过充分的综合经济效应及社会影响分析,主跨采用贝雷梁做底部施工支架,边跨行车道采用钢管支架做底部施工支架,其余部分采用满堂支架施工。（参考《建筑中文网》）
2 结构安全性分析
2.1 贝雷梁安全性分析
主跨纵向设22组贝雷梁,可按3跨(11.25+15+11.25)m的连续梁进行结构安全分析。
单片贝雷梁:IX=250497.2cm4,WX=3578.5cm3,E=2.1×105MPa,容许弯矩MX=788.2kN·m,容许剪力QX=245.2kN。
2.1.1 每片贝雷梁荷载计算
现浇箱梁结构自重:8.454kN/m~18.015kN/m(中间小,两头大,呈抛物线分布);模板:0.31kN/m;人、机荷载:0.44kN/m;振捣混凝土产生的荷载:0.88kN/m;贝雷梁上钢管支架:1.08kN/m;贝雷梁上方木:0.10kN/m。
2.1.2 单片贝雷梁验算结果
可以将贝雷梁分成30个单元,31个节点,按图1计算模型进行安全性验算。
1)弯矩验算。单片贝雷梁的弯矩包络图如图2所示,最大弯矩259kN·m发生在支点负弯矩区,小于容许弯矩788.2kN·m。
2)剪力验算。单片贝雷梁的剪力包络图如图3所示,最大剪力107kN在支点处,小于容许剪力245.2kN。
3)位移验算。长期挠度值在消除结构自重产生的长期挠度值后梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600。6.5-3.5=3.0<15000/600=25mm。满足规范要求。
4)支点反力如表1所示。
2.2 贝雷架墙验算安全性分析
2.2.1 受力分析
由表1知,在中支点10,22处反力最大;最底层贝雷架片受力最大。故只需按支承在弹性地基上的梁验算中支点最底层3m单片贝雷架即可。为偏保守计算,取底层3组1排3片(共计9片)承受一个支点处所有上部荷载。
2.2.2 荷载计算
1)22片贝雷梁上荷载分配给底层贝雷架片N1=474.3kN/片。
2)贝雷架片自重N2=19×2.7/9=5.7kN/片。单个贝雷架片受到的均布荷载q=(N1+N2)/3=(474.3+5.7)/3=160kN/m。
2.2.3 贝雷架墙验算结果
1)反力计算:R=ql/2=160×3/2=240kN<QX=245.2kN(可);
2)弯矩计算:M=ql2/8=160×32/8=180kN<MX=788.2kN(可);
3)挠度计算:f=5ql4/(384EIX)=5×160×34/(384×2.1×105×106×250497.2×10-8)=3.2×10-7m<fX=l/1000=3/1000=3×10-3m(可)。
3 贝雷梁施工方法
3.1 施工贝雷架墙基础
计算贝雷架墙基础应承受的荷载,开挖支墩基础基坑,根据地质条件判断其承载力满足设计要求后进行基底清理,并浇筑混凝土条形基础。
3.2 摆放贝雷架墙垫梁
根据贝雷架墙基础设计图纸放出纵、横垫梁位置,并用墨线弹出。按墨线摆放纵、横垫梁,并用螺栓连接,纵、横垫梁应水平放置,局部不平处应用钢板垫平,以保证均匀受力。然后安装贝雷架墙底座。
3.3 吊装贝雷架墙
贝雷架墙6m或9m为一节,每个贝雷架墙3组,每组由3片贝雷片拼装而成,每组先在施工现场拼好,然后再吊装。贝雷架墙应分层组装,及时安装各贝雷片之间连接杆件。安装好一层后再吊装上一层,直至设计标高。吊装最后一节贝雷支墩时应将墩顶纵垫梁与贝雷片阳头连接好后一起吊装。
3.4 吊装贝雷架墙顶贝雷梁
贝雷架墙顶贝雷梁由22组长39m的双排单层贝雷梁组成,每组由26片贝雷片拼装而成,每组先在施工现场拼好,然后再吊装,及时安装各贝雷片之间连接杆件,并与贝雷架墙连接。
3.5 检查验收
检查各部分是否连接牢固,确定各部位已按要求连接好后再吊装贝雷纵梁及以上的支架模板,进行下一步工序作业。
4 施工时安全注意事项
1)地基处理:贝雷架墙基础基坑开挖后,应注意检查地质是否符合设计要求,若满足要求应及时浇筑混凝土,并做好排水设施,避免雨水浸泡及积水,以保证地基承载力及限制下沉量。2)浇筑混凝土基础前应控制好其顶面标高及其平整度,因为贝雷支墩均由定型构件组拼而成,其长度是相对固定的,墩顶标高只能由支墩基础、纵横垫梁及贝雷片节数调整。3)吊装贝雷支墩应分层组装,切忌图快而单组贝雷一次吊装到顶,因为贝雷片之间均为铰接,各组贝雷之间也是通过拉杆(角钢)用螺栓连接,单组贝雷稳定性差,只有通过用连接杆件将各组贝雷连接成整体后才稳定可靠。4)吊装贝雷纵梁之前应注意检查贝雷片之间各插销是否插好,连接角钢螺栓是否拧紧,纵梁、横垫梁之间连接是否牢固可靠。5)贝雷片搭设与拆除过程中,施工人员必须要戴安全帽扎安全带,严禁酒后上架作业。6)用吊车吊装、拆除贝雷支墩时应派专人指挥吊车,严禁吊车大臂碰撞贝雷梁及其基础。
5 结语
通过严密科学的施工组织及实施,该桥于2008年10月顺利建成并通车。施工方案经实践证明切实可行。1)贝雷片支墩单片贝雷重量轻(270kg),人工可搬动,可用人工先行分段组装,再用吊车吊装,可节省吊车台班。2)贝雷片可租用,只需加工部分连接角钢后即可组装,一次投入小。3)贝雷片为定型构件,组拼简单可靠,周转速度快,周转次数多,减少工程成本。4)本桥施工时采用由贝雷片组成的临时墩基础及横梁,施工速度快,对桥下交通影响小,保证了桥下G205国道的双向六车道通行能力及地铁3号线的正常施工。
参考文献:
[1] 喻忠全.装配式公路钢桥使用手册[M].北京:交通部交通战备办公室,1998:57.
[2] 易声维,唐昭霖.贝雷片在现浇混凝土箱梁墩旁临时支墩的应用[J].西部探矿工程,2002(S1):360-362.
[3] 张俊义.桥梁施工常用数据手册[M].北京:人民交通出版社,2005:668-672. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201003/14301.htm
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