貝雷梁桁架在渡槽施工中的應(yīng)用

藍(lán)天緣

（崇左市左江治旱工程管理中心，廣西 崇左 532200）

1 工程概況

馱英水庫(kù)灌區(qū)工程寧明干渠（樁號(hào)N0+000.00～N45+613）全長(zhǎng)45.613 km，渠首引水流量3.87 m3/s，渠首設(shè)計(jì)水位為176.30 m，渠末設(shè)計(jì)水位148.42 m。渠道及渠系建筑物為5 級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇，計(jì)劃工期1186天（日歷天）。渡槽38 座，總長(zhǎng)度為9.65 km。其中渡槽槽身單跨跨度為12 m，共22座，共計(jì)336跨，總長(zhǎng)4.032 km，凈空內(nèi)半徑1.25 m，上部直線段高度0.6 m，槽身壁厚14 cm，渡槽槽身為簡(jiǎn)支梁式U型薄殼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土強(qiáng)度為C30W6F100。

工程地點(diǎn)位于崇左市寧明縣那堪、海淵、北江、東安4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，線路沿山腹線（半山坡）施工，特別是渡槽位置跨越?jīng)_溝、公路及河渠，地形起伏較大，墩槽最高34.5 m，平均墩高約15 m，渡槽沿線地形坡度平均20°左右，施工地形條件差，機(jī)械及材料運(yùn)輸較困難。

2 施工方案選擇

由于施工現(xiàn)場(chǎng)交通、地形及場(chǎng)地條件限制，基本排除了預(yù)制槽身吊裝方案，那么只剩下常規(guī)滿堂架做支撐，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑的方案。滿堂架搭設(shè)對(duì)基礎(chǔ)要求嚴(yán)格，需要平整場(chǎng)地、澆筑墊層混凝土等措施保證基礎(chǔ)面滿足槽身及支撐體重量，但就目前在斜坡面進(jìn)行基礎(chǔ)平整及架體搭設(shè)無(wú)形中增加了施工難度和架體搭設(shè)時(shí)間，影響工程進(jìn)度。如何加快腳手架搭設(shè)速度或采用新工藝、新技術(shù)替代腳手架支撐體系成為本項(xiàng)目渡槽施工的一大難題。

經(jīng)過(guò)項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)，研究查閱具有相同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的現(xiàn)澆橋梁施工方案，以及結(jié)合公路工程中普遍使用的貝雷梁桁架鋼橋，技術(shù)人員最后提出，能否用貝雷梁桁架代替滿堂腳手架做支撐體系。

提出問題后，技術(shù)人員積極與貝雷梁桁架生產(chǎn)廠家進(jìn)行聯(lián)系，并查閱貝雷梁桁架圖集及受力驗(yàn)算，最終根據(jù)渡槽跨度、尺寸，決定采用標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁桁架與非標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁桁架懸掛端組合成適用于本工程渡槽施工的貝雷梁桁架。

3 貝雷梁桁架結(jié)構(gòu)

貝雷梁桁架使用的材質(zhì)為高強(qiáng)度16錳鋼，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)為1.5 m（高）×3 m（長(zhǎng)）（見圖1），使用過(guò)程中根據(jù)長(zhǎng)度要求，采用3 m 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)進(jìn)行拼裝連接，一般由雙排或三排拼裝連接成一組使用，單排不單獨(dú)使用，標(biāo)準(zhǔn)雙排連接寬度為90 cm。項(xiàng)目渡槽槽墩寬度3.9 m，為使貝雷梁拼裝方便，易于拆卸吊裝，故擬在本工程中采用3 組雙排單層加強(qiáng)型貝雷梁桁架做支撐（見圖2）。

3.1 貝雷梁桁架支撐體系結(jié)構(gòu)設(shè)置

圖1 貝雷梁桁架

圖2 三組雙排單層加強(qiáng)型貝雷梁桁架結(jié)構(gòu)圖

貝雷梁桁架根據(jù)墩柱間尺寸采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)桁架單元和非標(biāo)準(zhǔn)桁架通過(guò)銷子連接拼裝，貝雷梁頂部直接支撐槽身模板底模和側(cè)模，兩端懸掛端于墩帽上，懸掛端頭鋪設(shè)0.2 m×3.4 m×0.01 m鋼板，使貝雷梁上受到的荷載均勻的通過(guò)鋼板傳遞至墩柱上，防止受力不均造成局部墩柱混凝土損壞。懸掛端頭與鋼板間配置Φ0.12 m×0.16 m鋼桶沙箱，沙箱的作用是混凝土澆筑完成后，通過(guò)沙箱預(yù)留孔將沙箱內(nèi)沙子漏掉，降低沙箱高度從而降低貝雷梁高度，為貝雷梁與模板間創(chuàng)造空隙，便于貝雷梁吊裝移動(dòng)。貝雷梁桁架支撐槽身鋼模板斷面圖見圖3。

圖3 貝雷梁桁架支撐槽身鋼模板斷面圖

3.2 貝雷梁桁架結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算

選取12 m 跨度渡槽槽身，槽身砼截面面積為1.367 m2，單跨長(zhǎng)度為12 m，計(jì)算出渡槽所需混凝土方量為：1.367×12=16.404 m3；1 m3混凝土重約2500 kg，故渡槽所需混凝土重為：16.404×2500=41 010.00 kg；槽身模板重量為19 050 kg。

施工人員、小型振搗設(shè)備及人行通道等設(shè)施，考慮1.2 系數(shù)，總荷載Q 為：Q=（41 010+19 050）×9.8×1.2=706 305.6 N；均布荷載Q 為：q=Q/12=706 305.6/12=58 858.8 N/m。

渡槽簡(jiǎn)支梁剪力和彎矩圖見圖4。

圖4 渡槽簡(jiǎn)支梁剪力和彎矩圖

3.2.1 彎矩計(jì)算

由簡(jiǎn)支梁剪力和彎矩圖得均布荷載梁跨中正彎矩的公式為：

Mmax=qL2/8=58 858.8×122/8=1 059 458.4 N.m=1 059.458 kN·m

共3 組貝雷架，故每組貝雷架為1 059.458/3=353.15 kN·m

3.2.2 剪力計(jì)算

由簡(jiǎn)支梁剪力和彎矩圖得剪力的計(jì)算公式為：

Fs=qL/2=58 858.8×12/2=353 152.80N=353.15kN

共3 組貝雷梁桁架，每組貝雷架為353.15/3=117.72 kN，桁架結(jié)構(gòu)容許內(nèi)力表見表1。

結(jié)構(gòu)型式彎矩/（kN·m）剪力/kN標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)型加強(qiáng)結(jié)構(gòu)型單排單層788 245雙排單層1576 490三排單層2246 698雙排雙層3265 490三排雙層4653 698單排單層1687 245雙排單層3 375 490三排單層4809 698雙排雙層6750 490三排雙層9618 698

由表1 可知，選用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)型三組雙排單層桁架完全可以滿足結(jié)構(gòu)安全要求。

3.2.3 撓度計(jì)算

均布荷載下貝雷梁撓度按下式計(jì)算：

式中：y 為撓度；q 為貝雷梁上所受的均布荷載，kN/m；L 為跨度，m；EI 為抗彎剛度，根據(jù)貝雷梁材料的幾何特性表（見表2）可知雙排單層加強(qiáng)型的抗彎剛度EI=2 425 224.48 kN·m2。

結(jié)構(gòu)構(gòu)造單排單層雙排單層三排單層雙排雙層三排雙層不加強(qiáng)加強(qiáng)不加強(qiáng)加強(qiáng)不加強(qiáng)加強(qiáng)不加強(qiáng)加強(qiáng)不加強(qiáng)加強(qiáng)抗彎截面模量/cm3 3 578.5 7 699.1 7 157.1 15 398.3 10 735.6 23 097.4 14 817.9 30 641.7 22 226.8 45 962.6截面慣性矩/cm3 250 497.2 577 434.4 500 994.4 1 154 868.8 751 491.6 1 732 303.2 2 148 588.8 4 596 255.2 3 222 883.2 6 894 390抗彎剛度/（kN·m2）526 044.12 1 212 612.24 1 052 088.24 2 425 224.48 1 578 132.36 3 637 836.72 4 512 036.48 9 652 135.92 6 768 054.72 14 478 219

3.3 貝雷梁桁架在本工程應(yīng)用效果

本工程渡槽因地形條件限制，只能采用現(xiàn)澆槽身的方案，施工前期根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行了滿堂腳手架支撐成本分析，按照平均槽身高度12 m，寬度3.8 m計(jì)算，每跨滿堂腳手架需要人工搭設(shè)2 d，拆除1 d，共3 d；采用貝雷梁桁架吊裝3組懸掛于墩柱上，預(yù)計(jì)吊裝1 d，拆除1 d，共計(jì)2 d；計(jì)劃用貝雷梁桁架做渡槽槽身體系每跨比滿堂腳手架節(jié)省1 d。

實(shí)際施工過(guò)程中，貝雷梁桁架實(shí)現(xiàn)了安全、快速安裝及拆除，安裝僅需0.5 d，拆除也只需0.5 d，施工效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滿堂腳手架施工方案。

根據(jù)實(shí)際施工效果統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目采用貝雷梁桁架做支撐進(jìn)行槽身混凝土澆筑，1 跨12 m 槽身從吊裝貝雷—梁支設(shè)模板—綁扎鋼筋—澆筑混凝土最快4 d可完成，平均5 d完成1跨槽身，采用滿堂腳手架做支撐進(jìn)行槽身混凝土澆筑，同樣12 m跨槽身從支設(shè)滿堂架—支設(shè)模板—綁扎鋼筋—澆筑混凝土最快6 d可完成，平均7 d完成1跨槽身，從施工效率和設(shè)備人員配置上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于滿堂腳手架。

4 結(jié)語(yǔ)

貝雷梁桁架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)輸方便、架設(shè)快捷載重量大、互換性好、適應(yīng)性強(qiáng)，組合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性好等特點(diǎn)，是橋梁、渡槽等具有高空、大跨度特點(diǎn)的項(xiàng)目施工首選支撐方案。本項(xiàng)目渡槽采用貝雷梁桁架法進(jìn)行施工，施工過(guò)程順利、吊裝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)安全、效率高，體現(xiàn)出了貝雷梁桁架的優(yōu)點(diǎn)，可為類似項(xiàng)目提供參考。