多跨貝雷梁支架在現(xiàn)澆梁施工中的優(yōu)化技術(shù)

李 科

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 津南 300350）

1．工程概況

隨著目前交通工程建設(shè)的逐步增多，加之愈來(lái)越多的相互交叉、上跨施工，給現(xiàn)澆箱梁尤其是現(xiàn)澆支架施工增加了難度。某公路工程某大橋在D2K029+835.46～D2K029+923.87（22#～23#墩）處采用l-88m簡(jiǎn)支拱橋跨越S318連接線，拱橋結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土簡(jiǎn)支拱結(jié)構(gòu)，計(jì)算跨徑88m，系梁梁長(zhǎng)91.2m,采用現(xiàn)澆施工。

2．原4跨1聯(lián)整體貝雷梁支架方案

現(xiàn)澆系梁施工支架搭設(shè)原設(shè)計(jì)方案為主墩兩端滿堂支架+4跨1聯(lián)貝雷梁。在跨越S318連接線位置設(shè)置凈寬8.13m雙門架，預(yù)留雙向四車道保證車輛臨時(shí)通行，門架立柱采用Ф630螺旋鋼管，S318連接線上路面兩側(cè)各布置1排1*11根，S318連接線中央分隔帶上布置1排1*11根，S318連接線路基外各布置1排1*11根，邊墩上鋼管樁上采用單片I50a工字鋼作為橫向分配梁，中墩上鋼管樁上采用雙片I50a工字鋼作為橫向分配梁?？v向跨臨時(shí)車道采用4跨1聯(lián)貝雷梁，貝雷片采用國(guó)產(chǎn)“321”鋼橋桁架，橫向截面布置根據(jù)系梁具體結(jié)構(gòu)布置，間距為45cm單層貝雷片（上下加強(qiáng)弦桿）。貝雷片縱向每隔2米上下采用［12號(hào)槽鋼作為橫向聯(lián)系，用U型卡扣扣住，將貝雷片連成整體，使每片貝雷片受力均勻。每片貝雷梁長(zhǎng)度66m整幅通長(zhǎng)跨越S318省道。（詳見(jiàn)圖1原整幅貝雷梁搭設(shè)示意圖）。

圖1 原整幅貝雷梁搭設(shè)示意圖

3．原設(shè)計(jì)方案與實(shí)際要求的矛盾

為確保S318連接線的暢通，根據(jù)橋梁線路走向和線路寬度，項(xiàng)目實(shí)施前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行了實(shí)地復(fù)核。經(jīng)量測(cè)，S318連接線道路和順?lè)较蚵访娓摺⒆髾?quán)方向路面低，若按原方案整體4跨1聯(lián)搭設(shè)貝雷梁將使得線路左權(quán)方向通行道凈高僅為3.92m，無(wú)法滿足支架搭設(shè)后既有道路4.2m的限高要求（詳見(jiàn)圖1原整幅貝雷梁搭設(shè)示意圖）。

4．貝雷梁支架方案調(diào)整

系梁底標(biāo)高無(wú)法更改，地面通行凈空達(dá)不到要求，只有更換厚度更薄的貝雷梁或?qū)Ψ桨高M(jìn)行調(diào)整。經(jīng)與國(guó)內(nèi)貝雷梁廠家咨詢，“321”貝雷梁[1]已經(jīng)是目前國(guó)內(nèi)厚度比較薄的貝雷梁了，除非重新研發(fā)設(shè)計(jì)新的桁架梁片，但重新研發(fā)生產(chǎn)桁架梁片的費(fèi)用卻很高，項(xiàng)目部大膽嘗試，將4跨1聯(lián)的整體貝雷梁，改為兩幅2跨2聯(lián)的貝雷梁，具體為：原支架中間1#支墩變?yōu)閮膳胖Ф眨?#支墩和1’#支墩），分別承擔(dān)兩幅貝雷梁相鄰的端部荷載?？鏢318道路和順?lè)较蚺c同側(cè)既有線坡腳上方的兩跨貝雷梁為一幅，因這一側(cè)既有道路標(biāo)高較低，該幅貝雷梁標(biāo)高不變；跨S318連接線左權(quán)方向與同側(cè)既有線坡腳上方的兩跨貝雷梁為一幅，為保證這一側(cè)道路通行凈空，該幅貝雷梁整體提高0.28m，經(jīng)調(diào)整，跨S318連接線兩側(cè)貝雷梁底凈空均滿足通車標(biāo)高要求（詳見(jiàn)圖2分幅貝雷梁搭設(shè)示意圖）。

圖2 分幅貝雷梁搭設(shè)示意圖

5．新方案與原方案的區(qū)別

原整幅4跨1聯(lián)貝雷梁為整體連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，中間支墩主要受負(fù)彎矩，改為兩幅貝雷梁支架后，原支架中間1#支墩改為分幅貝雷梁的兩排支墩，分別變成了兩幅兩跨1聯(lián)連續(xù)聯(lián)的邊墩，這兩排支墩除承受部分負(fù)彎矩外，主要承受貝雷梁上部荷載引起的正彎矩，為驗(yàn)證方案的可行性，取單幅2跨1聯(lián)貝雷梁，采用有限元分析軟件Midas/civil[2]進(jìn)行建模計(jì)算，縱梁的計(jì)算模型如圖3,計(jì)算模型中施加荷載標(biāo)準(zhǔn)值，自重荷載由軟件自動(dòng)計(jì)算，荷載組合由計(jì)算程序完成。

6．新方案驗(yàn)算與調(diào)整

6.1 新方案初始驗(yàn)算

（1）正應(yīng)力

正應(yīng)力結(jié)果取荷載的設(shè)計(jì)值組合，縱梁正應(yīng)力如圖4所示。

最大應(yīng)力在2#墩處，貝雷梁下弦桿，最大剪應(yīng)力:σ=389MPa＞273MPa不滿足要求，需調(diào)整。

（2）剪應(yīng)力

變形計(jì)算結(jié)果取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，縱梁變形分別如圖5所示。

圖5 縱梁剪應(yīng)力圖

最大應(yīng)力在2#墩處，貝雷梁下弦桿，最大剪應(yīng)力:τ=199MPa＜[τ]=208MPa滿足要求。

(3)變形

變形計(jì)算結(jié)果取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，總量的變形如圖6所示。

圖6 縱梁變形圖

最大變形在1#和2#墩中間位置貝雷梁，跨中最大變形v=11.6mm＜[v]=L/400=41.23mm安全。

懸 臂 端最大變 形 v=1.1mm〈[v]二 L/200=4.2mm安全。

分幅后貝雷梁部分邊墩受力滿足要求，新的中間支墩處的貝雷梁上下弦桿以及支撐處的豎桿應(yīng)力均在300MPa以上，其中下弦桿應(yīng)力更是達(dá)到389MPa,應(yīng)力不符合要求。

6.2 新方案調(diào)整

在2#支墩處貝雷梁的(豎向傳力桿)豎桿采用Q345雙槽鋼14a加強(qiáng)，此時(shí)下弦桿應(yīng)力最大，最大應(yīng)力為265.6MPa。以下計(jì)算是將中間支撐處豎桿改為雙槽鋼14a后的計(jì)算結(jié)果。

(1)正應(yīng)力

正應(yīng)力結(jié)果取荷載的設(shè)計(jì)值組合，縱梁正應(yīng)力如圖7所示。

圖7 縱梁正應(yīng)力圖

最大應(yīng)力在2#墩處，貝雷梁下弦桿，彎拉應(yīng)力為σ=265.6MPa＜273MPa滿足要求。

（2）剪應(yīng)力

剪應(yīng)力結(jié)果取荷載的設(shè)計(jì)值組合，縱梁剪應(yīng)力如圖8所示

圖8 縱梁剪應(yīng)力圖

最大應(yīng)力在2#墩處，貝雷梁下弦桿，最大剪應(yīng)力：τ=142MPa＞[τ]=208MPa滿足要求。

(3)變形

變形計(jì)算結(jié)果取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合。

最大變形在1#和2#墩中間位置貝雷梁，跨中最大變形v=11.4mm＜[v]=L/400=41.23mm安全。

懸臂端最大變形v=1.0mm＜[v]=L/200=4.2mm安全。

修改方案后，貝雷梁的最大變形為安全，臨時(shí)墩的最大應(yīng)力為137.3MPa＜215MPa，強(qiáng)度和穩(wěn)定性均滿足要求。

圖9 已澆筑完成的系梁及支架圖

7．結(jié)論

經(jīng)驗(yàn)算，調(diào)整后的分幅搭設(shè)方案滿足承載力和穩(wěn)定性要求，在理論支撐下，該橋簡(jiǎn)支拱現(xiàn)澆系梁付諸實(shí)施，并已圓滿澆筑完成（如圖9已澆筑完成的系梁及支架圖），驗(yàn)證了調(diào)整后的方案符合安全性要求，將貝雷梁支架分幅搭設(shè)的理論假設(shè)轉(zhuǎn)化成為現(xiàn)實(shí)，為貝雷梁支架施工新思路的應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐支撐。