分析貝雷架在大跨徑拱橋施工中的應(yīng)用

白青毅

(貴州路橋集團(tuán)有限公司)

分析貝雷架在大跨徑拱橋施工中的應(yīng)用

白青毅

(貴州路橋集團(tuán)有限公司)

貝雷架在大跨徑拱橋施工中的應(yīng)用，不僅大大提高了拱橋的施工效率，而且非常的經(jīng)濟(jì)，大大縮短了拱橋施工的工期。先是對(duì)工程概況進(jìn)行了概述，又詳細(xì)闡述了拱橋施工方案，最后分析介紹了貝雷架設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵技術(shù)。

分析;貝雷架;大跨徑拱橋;施工;應(yīng)用

我國(guó)地域遼闊，地形條件極為復(fù)雜，存在著很多的山區(qū)地區(qū)，深溝峽谷也較多，為了推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，將山區(qū)更好的與外界聯(lián)系在一起，就需要進(jìn)行公路的施工建設(shè)，復(fù)雜的地形條件就增加了公路施工的難度，需要在之中進(jìn)行橋梁的架設(shè)，充分考慮公路施工資金成本的投入以及橋梁工程美觀，橋梁多是以拱橋?yàn)橹鳎诠皹虻氖┕そㄔO(shè)過(guò)程中，砌筑拱圈時(shí)，底模是必不可少的工藝，因此施工人員要特別注意拱架樣式的選擇，以保證拱橋的施工質(zhì)量。在大跨徑拱橋的施工建設(shè)過(guò)程中，需要很大的資金成本投入，且對(duì)于建筑材料的消耗也極為嚴(yán)重，施工時(shí)間也長(zhǎng)，不管是從經(jīng)濟(jì)上還是從時(shí)間上進(jìn)行考慮，都不太適合。貝雷架在大跨徑拱橋施工中的應(yīng)用，不僅大大節(jié)省了建筑材料，減少了資金成本的投入，而且還能夠抵抗洪水和季節(jié)等不良因素的影響，被廣泛的應(yīng)用于我國(guó)的大跨徑拱橋施工中。

1 工程概況

在某公路的施工過(guò)程中，需要跨越一條大河，在拱橋的設(shè)計(jì)過(guò)程中橋高在49.6 m左右，橋?qū)? m左右，而拱橋的長(zhǎng)度已經(jīng)超過(guò)了百米是105 m，將拱橋的初步荷載設(shè)計(jì)為汽車20級(jí)，掛車是100級(jí)，拱橋的形狀選擇為變截面拱橋，空洞長(zhǎng)度為85 m，拱橋的主拱圈厚度是1.6 m和2.18 m，這分別是拱頂和拱腳位置的拱圈厚度，變化系數(shù)嚴(yán)格控制在0.5左右，拱橋所具備的拱軸系數(shù)要控制在2.24，跨越比例控制在1∶5，在對(duì)拱橋的主拱圈進(jìn)行施工時(shí)，需要使用的是C35混凝土，強(qiáng)度要達(dá)到60 MPa以上，拱橋兩側(cè)的橋頭要存在著30 cm左右的混凝土等級(jí)為C30的水頭，在拱橋的主拱圈施工過(guò)程中應(yīng)用貝雷架，大大縮短了拱橋的施工工期，節(jié)省了資金成本和建筑材料。對(duì)拱橋施工的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，拱橋的主拱圈在施工的過(guò)程中，橫向上發(fā)生偏離最嚴(yán)重的區(qū)域在19 mm左右，而下?lián)献畲蟮倪_(dá)到了95 mm，但是都在拱橋施工允許的范圍內(nèi)。

2 拱橋施工方案

2.1 貝雷架方案的確定

在拱橋拱架方案選擇的過(guò)程中，將幾種拱架類型進(jìn)行了分析比較，分別是疊合木拱架、貝雷鋼拱架、滿堂式木拱架以及桁架式木拱架等，分別從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多個(gè)方面進(jìn)行了比較，如果使用木支架的話，不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)楣皹蚋?、重量和跨度都大，需要消耗的木材量也多，?jīng)過(guò)粗略的計(jì)算在1 298 m3左右，且安全性能低，且我國(guó)已經(jīng)有在拱橋施工中使用貝雷架成功的案例在，有施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，更何況貝雷架所需的資金成本非常低，還可以進(jìn)行租，就有效的降低了拱橋施工所需的資金成本投入。經(jīng)過(guò)公證人員反復(fù)的比對(duì)之后，貝雷架方案是最理想的拱橋施工方案。

2.2 貝雷架的設(shè)計(jì)

貝雷架的梁高是固定的，很小只有1.5 m，且所具備的剛度也很有限，因此在貝雷架的設(shè)計(jì)過(guò)程中，將無(wú)中間支撐的貝雷架和斜拉貝雷架進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)斜拉貝雷架能夠有效提高貝雷架所具備的抗彎剛度，如果在貝雷架使用的過(guò)程中遇到不對(duì)稱的荷載的話，斜拉貝雷架能夠?qū)ω惱准艿淖冃芜M(jìn)行有效控制，但是對(duì)鋼索的張拉提出了很高的要求，在鋼索的斜拉過(guò)程中需要借助專業(yè)的機(jī)械設(shè)備，并使用大噸位的地錨，以保證斜拉貝雷架的穩(wěn)定性;而無(wú)中間支撐的貝雷架在提高承載問(wèn)題時(shí)，只需要增加貝雷架的片數(shù)即可，能夠限制貝雷架的變形，又不需要專業(yè)機(jī)械設(shè)備的幫助，且操作方便，工藝簡(jiǎn)單，因此選擇使用無(wú)中間支撐的貝雷架進(jìn)行拱橋的施工。

3 貝雷架設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 貝雷架的設(shè)計(jì)

(1)貝雷架受力分析

在施工橋的施工過(guò)程中存在著活栽與恒栽兩種荷載力都施加在貝雷架上，且貝雷架在使用的過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生位移，根據(jù)實(shí)際情況可以將拱橋的拱圈和貝雷架的拱架都分成節(jié)段，且活栽與恒栽兩種荷載力都施加拱架節(jié)段的中心位置。

(2)貝雷架的荷載計(jì)算

①恒載

貝雷架所承受的恒栽中主要包括三個(gè)方面:橫向聯(lián)接桿自身的重量、貝雷架自身的重量以及模板的重量?？梢愿鶕?jù)拱橋的寬度、貝雷架中橫向布置的貝雷架數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，還要從模板的重量進(jìn)行考慮，拱橋中模板的重量包括很多方面，例如:衡量、木楔、夾板以及弓形木等。

②活載

貝雷架上所承受的活栽具有很大的可變性，包括多個(gè)方面:施工人員的重量、機(jī)械設(shè)備的重量、風(fēng)力等。

3.2 貝雷架的施工要點(diǎn)

在主拱圈的施工過(guò)程中，要注意荷載施加的對(duì)稱性和均勻性，并在貝雷架制作的過(guò)程中要分別在上弦桿頂面和下拉桿地面進(jìn)行鋼板的焊貼，大小控制在100×10 mm左右，以提高貝雷架所具備的剛度;在貝雷架上的縱向制作中，要注意放大樣1∶1的使用，并將直線階段的長(zhǎng)度嚴(yán)格控制在6 cm，通過(guò)8號(hào)槽鋼或者是6.3的角鋼來(lái)形成貝雷架上的橫向聯(lián)系，將其與貝雷架中的貝雷梁相連接，從而提高貝雷架的穩(wěn)定性和整體的受力能力，用螺栓擰緊。一般情況下，在貝雷架中扣索的制作過(guò)程中，通常都是使用截面是L/4和L/8進(jìn)行，能夠?qū)ω惱准艿淖冃斡行Э刂啤?/p>

3.3 主拱圈的施工的關(guān)鍵點(diǎn)

在主拱圈施工的過(guò)程中，要將厚度嚴(yán)格控制在40～60 cm這個(gè)范圍內(nèi)，不僅有利于挑選建筑材料的進(jìn)行，而且還能夠減輕貝雷架所承擔(dān)的荷載;一般情況下，在進(jìn)行主拱圈的施工時(shí)，都是先進(jìn)性中間帶的砌筑，寬度要嚴(yán)格控制在3.0 m，并在中間帶施工完成之后，對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，在中間帶的混凝土強(qiáng)度占到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的比例大于70%時(shí)，才能夠進(jìn)行下一帶的砌筑，以保證主拱圈施工的順利進(jìn)行。在主拱圈施工的過(guò)程中需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，以調(diào)整荷載加載的力度和方案，以保證貝雷架受力和變形的均勻性和對(duì)稱性。

3.4 貝雷架豎向撓度的計(jì)算

貝雷架在拱橋施工過(guò)程中應(yīng)用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)變形，貝雷架的變形不只受到荷載的影響，還受到溫度、濕度等環(huán)境因素的影響。而拱圈在施工過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)不同程度的下沉變形。一是拱圈自身重量帶來(lái)的彈性撓度;二是溫度影響拱圈而出現(xiàn)的彈性變形;三是由于某一部分發(fā)生位移而給拱圈帶來(lái)了彈性變形;四是混凝土收縮而產(chǎn)生的拱圈彈性變形等。對(duì)拱圈施工過(guò)程中的影響因素進(jìn)行綜合考慮之后，拱圈在豎向撓度的數(shù)值要嚴(yán)格控制在14.9 cm左右。

根據(jù)拱圈的豎向撓度值，可以使用二次拋物線方程來(lái)進(jìn)行貝雷架預(yù)拱度的計(jì)算，為15 cm。

4 結(jié)語(yǔ)

貝雷架在大跨徑拱橋施工中的應(yīng)用，不僅減少了資金成本的投入，而且還有效降低了建筑材料的消耗，在拱橋的施工過(guò)程中，可以整體平移進(jìn)行下一段的施工，不用進(jìn)行重新的搭建，加快了拱橋的施工速度，提高了拱橋建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。貝雷架具備良好的剛度和整體性，且重量輕，在我國(guó)拱橋施工過(guò)程中獲得了廣泛的應(yīng)用。

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1008-3383(2014)03-0130-01

2013-12-17