花馬湖大橋工程中貝雷梁鋼管柱和盤扣式組合支架體系應用研究

邵元龍 邵佳雯

1.中鐵十一局集團第四工程有限公司 湖北 武漢 430000

2.武漢理工大學 湖北 武漢 430000

貝雷梁又稱桁架，貝雷梁鋼管柱可以承受拉力或壓力，應用在橋梁工程中可以充分利用材料強度，減輕結構重量，節約施工成本，提高工程結構剛度。貝雷梁鋼管柱和盤扣式組合支架體系自下而上由鋼管立柱、貝雷梁、底模、側模及支撐等組成。該支架體系搭設施工速度快、結構穩定，具有較高的安全性和經濟性?；R湖大橋工程對支架體系承載力、施工質量、施工安全等要求較高，利用貝雷梁鋼管柱和盤扣式組合支架體系良好的抗變形性能、穩定性以及承載力，可以解決該橋梁工程建設環節的關鍵問題。

1 工程概況

花馬湖大橋全長2 4 0 3.5 m，全橋共1 5 聯，橋梁孔跨布置為2×40+（42+60+42）+2×40+3×40+5×（4×40）+（55+5×80+55）+4×40+2×（3×40）+（42+60+42）+3×40m，橋梁整幅布置，左右幅對稱，總橋寬3 0 ～3 7.5 m。標段施工范圍為西段引橋（K0+617.25～K1+684），引橋上部結構采用預應力混凝土現澆箱梁，共計16聯箱梁需要現澆施工，分布范圍1～8聯（左右幅0-26#墩），孔跨布置形式為2×40+（42+60+42）+2×40+3×40+4×（4×40）m。

2 貝雷梁鋼管柱和盤扣式組合支架體系設計方案

2.1 組合支架體系設計

現澆梁均采用盤扣式組合支架體系施工，0～5#墩（1～2聯）位于陸地上，現澆梁支架搭設前進行地基換填及硬化處理；5～26#墩（3～8聯）位于水中。支架結構形式：①0～2#墩，梁跨形式為2×40m，位于陸地上，原地面進行地基處理后，搭設盤扣式支架；②2～5#墩，梁跨形式為（42+60+42）m，位于陸地上，受當地村道的影響，支架采用盤扣支架+梁柱式支架的形式，為當地村道留出過人門洞；③5～26#墩，梁跨形式均為40m等跨，位于水中，前期通過主棧橋、支棧橋及鉆孔平臺的方式完成下部結構施工后，拆除部分鉆孔平臺，然后在梁跨范圍內搭支架鋼平臺，然后在平臺上搭設盤扣支架，完成現澆梁施工。

0～2#墩的支架立桿橫向步距為：翼板處為120cm，左右幅翼板相接處為90cm，腹板處為60cm，箱室范圍90cm。0#臺、2#墩的立桿縱向步距為60cm，其它處均為90cm。根據設計要求，三種形式的支架步距分別為50cm、100cm、150cm，施工過程應按圖紙及時調整水平桿步距。模板支架搭設時根據立桿放置可調底座，搭設順序性先立桿后水平桿再斜桿，形成基本的架體單元（如圖1所示），并以此擴展搭設成整體支架體系。

圖1 盤扣支架拼裝示意圖

2.2 組合支架體系荷載設計

2.2.1 永久荷載

盤扣式組合支架體系永久荷載設計：支撐架的架體自重G1包括立桿、水平桿、斜桿、可調底座、可調托撐等構配件自重，根據支架估算情況，預應力混凝土T構箱梁荷載取4.5kN/m2；作用在支撐架上的荷載G2包括模板及小楞等構件自重，取1.5kN/m2；作用在支撐架上的梁體荷載G3包括鋼筋混凝土自重，主梁鋼筋混凝土重度取y=26.5kN/m3。

2.2.2 可變荷載

組合支架體系可變荷載主要包括三部分施工荷載、附近水平荷載以及風荷載。第一，施工荷載Q1包括作用在支架結構頂部模板面上的施工人員、施工設備、超過澆筑構件厚度的混凝土料堆放荷載，Q1=3.0kN/m2。第二，附加水平荷載Q2包括作用在支撐架結構頂部的泵送混凝土、傾倒混凝土等因素產生的水平荷載，取計算工況下的豎向永久荷載標準值的2%，并作用在支撐架上端最不利位置；附加水平荷載Q2產生的立柱軸向力計算可參照風荷載計算情況。第三，風荷載。

風荷載Q3風荷載標準值:Wk=μzμsWo

式中：Wk—風荷載標準值，單位kN/m2；

μz—風壓高度變化系數，本處地面粗糙度按照B類，取值1.23；

μs—腳手架風荷載體型系數，對盤扣支撐架，考慮施工時外掛密目安全網的遮擋作用，按照全封閉考慮，得μz=1.3φ=1.3×1.2An/Aw，其中為An擋風面積，Aw為迎風面積，且φ不宜小于0.8。計算得μz=1.04。

模板體形系數取值1.3；

w?！撅L壓值，按現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009的規定采用，取重現期n=10對應的風壓值，且不得小于0.30kN/m2，本處取值0.30kN/m2；

綜上， 盤扣支架風荷載標準值計算如下：Wk=1.23×1.04×0.3=0.38kN/m2。模板風壓荷載標準值計算Wmk=1.23×1.3×0.3=0.48kN/m2。

3 組合支架體系應用

3.1 地基處理

引橋第1聯施工墩位0～2#墩，支架位于陸地上，支架搭設前應先處理好地基。根據地勘資料，原地面為粉質黏土，地基承載力100Kpa，無法滿足組合支架體系施工需要。換填處理地基，換填墊層采用砂夾石。在換填施工前先用挖機挖除、平整施工范圍內的土，再用裝載機、壓路機推平碾壓換填材料，碾壓后采用重型觸探設備檢測地基承載力，花馬湖大橋工程的地基承載力要求應達到150KPa。原地面換填完成并在表面鋪設20cm厚C20混凝土墊層，墊層布設寬度兩邊寬于支架范圍1m，混凝土澆筑應嚴格控制墊層頂面高程，并以中線向兩側設0.5%的橫坡，以利于排水。澆筑后應收面兩次，以確?；炷帘砻嫫秸?。為避免地基因積水而軟化，降低組合支架體系安全性，在支架地基周邊應科學設置排水溝，保證地基排水順暢。排水溝通常設在支架地基兩側，規格30×15cm，并設0.5%的排水縱坡，排水溝抹面采用自拌砂漿。排水方向：大里程為上坡方向，小里程為下坡方向，積水最終排至線路右側大港[1]。

3.2 鋼管柱安裝

澆筑基礎，在兩側墩身位置將承臺做為組合支架體系基礎。鋼管立柱采用鋼管，做好鋼筋預埋。鋼管柱吊裝應在頂端、中部和底端分別設3個吊點，鋼管柱頂部為主吊點；中部、底端吊點連接在起重機副鉤上，在起吊過程中發揮輔助作用。先將鋼管柱頂部用主鉤吊起，再將中下部用副鉤起吊，使其緩慢離開地面，吊起50cm后調整角度，使鋼管柱垂直，然后去掉底端副鉤。為滿足鋼管柱安裝要求，應嚴格控制安裝垂直度和施工精確度。相鄰鋼管之間連接采用 14# 槽鋼，通過底部封口鋼板進行連接。為提高組合支架體系的穩定性，橫向連接貝雷梁，縱向連接墩身，并與預埋鋼板進行焊接。

3.3 貝雷梁安裝

花馬湖大橋工程的縱向主梁采用貝雷梁。貝雷梁安裝前，提前檢查貝雷片，確保貝雷梁無傷損現象。首先根據設計要求，在橫梁上用油漆做出清晰標記，再將貝雷梁進行拼裝，使其符合設計長度要求。然后，兩榀進行橫向連接，形成1組。最后，吊車吊裝貝雷梁至設計位置進行安裝，貝雷梁和主橫梁采用鋼管限位[2]。

3.4 支架搭設

支架體系搭設前采用全站儀提前放出箱梁中心線，根據支架設計步距，用鋼尺放出底座十字線，并做好標記。首先，將可調底座準確放置在定位線上，調整旋轉螺絲使其頂面在同一水平面上。其次，逐層安裝立桿、橫桿。底層立桿和橫桿從一端開始搭設，隨時檢查、調整立桿的垂直度和位置，安裝無誤后將插銷扣緊。水平桿扣接頭與連接盤的插銷應采用鐵錘擊緊，插入規定深度的刻度線。為保證支架立桿垂直度，在第一層所有立桿、橫桿安裝調整無誤后，方可繼續搭設，以免引起各層拼裝困難。然后，將可調底座絲桿插入立桿，插入長度≥150mm，絲桿外露長度≤300mm。掃地桿的最底層水平桿中心線距離可調底座的底板≤550mm。支撐架可調托撐伸出頂層水平桿的懸臂長度≤650mm，且絲桿外露長度≤400mm，可調托撐插入立桿長度≤150mm（如圖2所示）。

圖2 盤扣架頂托

支架應設置橫縱向的豎向斜桿，根據《建筑施工承插型盤扣式鋼管腳手架安全技術標準》（JGJ-T231-2021）規定，本工程使用重型盤扣支架，斜桿布置根據立桿設計軸力及架體搭設高度來確定，根據計算書符合40

3.5 支架預壓

3.5.1 預壓監測點布置

支架的沉降監測點布置每個監測斷面應沿混凝土結構縱向間隔1/4跨徑布置；每個監測斷面上的監測點數量≥5個，并對稱布置；支架沉降監測點應分別布置在支架頂部、底部的對應位置上。40m等跨監測點布置圖如圖3所示。

圖3 預壓監測點縱斷面布置圖

3.5.2 分級堆載

花馬湖大橋工程支架預壓方法為分級堆載，3級加載依次為單元內預壓荷載值的60%、80%、100%?？v向加載從混凝土結構跨中向支點處，對稱、分級布載；橫向加載從混凝土結構中心線向兩側，對稱、分級堆載。每級加載完成后，應先暫停加載，并間隔12h監測支架沉降量。當支架頂部12h沉降量平均值＜2mm時，方可繼續下一級加載。

3.5.3 預壓監測

預壓監測內容主要包括加載前標高、每級加載后標高、加載至100%后間隔24h標高、卸載6h后標高、預壓沉降量、彈性變形量、非彈性變形量等。預壓結束間隔24h監測1次標高，并做好支架預壓監測相關數據的記錄工作。當支架預壓各監測點最初24h沉降量平均值＜1mm且最初72h沉降量平均值＜5mm時，即可卸載支架。卸載6h后監測各監測點標高，并計算支架各監測點的彈性變形量；提交預壓沉降檢測表、預壓報告、預壓支架驗收記錄表[4]。

3.6 拆除

3.6.1 貝雷梁、鋼管柱拆除

拆除起重設備采用80t 履帶吊，基礎鋼管樁拆除采用DZJ-135 型振動錘拔除鋼管樁。拆除步驟與架設步驟相反，先拆除橋面所有橋面板，再拆橋下部分。拆除方向由花馬湖中心向岸側逐跨拆除，棧橋部分拆除順序由上至下；棧橋、平臺橋面以下部分，拆除采用汽車吊邊拆除邊吊運的方法。首先，拆除橋面縱梁，貝雷片組成貝雷梁用鋼絲繩進行固定，然后由汽車吊吊著貝雷片進行逐段拆除。貝雷梁拆卸應縱向按跨徑斷開拆除，將貝雷梁分解成單片貝雷，再用平板車運走。

貝雷梁拆除完畢，再拆樁頂45工字鋼橫梁以及鋼管柱間的剪刀撐，鋼管樁拆除振動錘，拔除方法是利用振動錘振動鋼管樁，振動同時進行上拔，也可采用吊機移除。入土鋼管樁應整根拔除，以防剩余樁頭影響附近船舶通航。將振動錘安裝到鋼管樁頂，利用振動錘的液壓鉗夾緊鋼管樁，然后啟動振動錘。鋼管樁周邊土質在振動作用下逐漸液化，大大減少了鋼管樁上拔的摩阻力，再采用履帶吊緩慢上提振動錘和鋼管樁，將其整根拔除，并用平板車運至岸上。

3.6.2 盤扣支架拆除

盤扣支架拆除順序：頂托松動→次楞拆除→主楞拆除→梁、板模板拆除→頂絲拆除→橫桿拆除→立桿拆除→掃地桿拆除→場地清理。拆除方法先上后下、后裝先拆、先裝后拆、一步一清。先拆除每跨中間部分，再由中間向兩邊對稱拆除，使混凝土箱梁逐漸受力，注意防治箱梁突然受力引起裂紋等。盤扣式支架拆除應先拆掉工字鋼和頂托，再拆除支架。腳手架拆除需要機械作業時應安排專人負責指揮，由上而下逐層作業，注意避免上下同時作業，并防止敲擊、硬拉桿件或配件。拆除桿件、配件等應分類碼放，嚴禁拋擲[5]。

4 結語

花馬湖大橋外觀優美，達到預期設計效果。橋梁工程建設采用貝雷梁鋼管柱和盤扣式組合支架體系，可以充分發揮了貝雷梁、鋼管、盤扣式腳手架的材料作用和應用優勢，保證了施工進度、施工質量、施工安全，不僅提高了橋梁工程整體的穩定性和安全性，還有利于提高同類項目建設的經濟效益。