论文部分内容阅读
摘要：介绍贝雷支架是一定单元的钢架组合而成，可以由它拼接组装成各种构件、设备、如龙门吊、施工平台等。贝雷梁支架体系的设计首先要确定施工荷载，满足稳定性和刚度的要求。横梁及支撑体系均由贝雷架拼装组成，支撑体系由支撑立柱和支撑主梁组成。以跨度122米的北京动车走行线跨京开高速公路和南三环主干道段为例，介绍了贝雷梁支架的桩基础施工、贝雷梁的拼装、贝雷梁的吊装、特别是贝雷梁预压、监测、卸载及调整的施工方法，对同类大跨度桥梁的梁体施工具有参考价值。
关键词：技术要求 设计原则 受力计算 施工工艺 预压卸载 贝雷梁
1 概述
北京动车走形线工程在跨越京开高速公路和南三环主干道段均采用71m+121m+71m三跨连续箱梁。线路采用五线并行的曲线段设置，主跨跨度为121m，为解决无法封闭道路施工现浇连续梁的施工问题，采用贝雷梁支承体系搭设平台，根据既有市政道路绿化带位置，在交通隔离带中设置临时支墩搭设贝雷立柱，贝雷支撑平台变成多跨简支结构形式，以道路宽度设定贝雷梁宽度。
为保证交通道路的正常通行，临时墩基础采用人工挖孔桩，全部设置在隔离带范围以内。整体支撑体系由临时墩支撑立柱和支撑主梁组成，主要承载构件采用“321”装配式公路钢桥中的桁架片。支撑主梁为双层连续结构,支撑立柱采用排架式立柱。 整体支架体系平台采用双层贝雷梁支架组合结构。形成整体梁部的施工平台。保证市政交通正常通行条件下，不间断的施工作业。
2 主要技术要求
2.1 三跨连续箱梁
① 设计荷载：122m桥梁节段自重+施工荷载
② 桥梁长度：京沪左线跨公路(A1双线)长度120.39m，京沪左线跨公路(A2三线)长度122.29m；
③ 桥梁宽度: A1双线为11.65m,A2三线为16.65m, A1双线与A2三线横向间距为15cm，桥梁总宽度为28.45m。
④ 桥梁平曲半径:800m
⑤ 支撑体系最小宽度：32m
2.2有关设计参数
⑴ 设计荷载
① 模板、支架自重
施工模板系自重按 计算。
② 节段梁结构自重
预应力混凝土:γ=26.5kN/m3。
③ 施工人员和施工材料、机具等行车运输的荷载
计算支撑立柱及支撑主梁的其他结构构件时，均布荷载可取1.0kPa。
④ 振捣混凝土时产生的荷载
对水平面模板为2.0kPa。
⑤ 荷载组合
计算强度时用荷载组合：①+②+③+④
计算刚度时用荷载组合：②
⑵ 稳定性要求
支撑立柱应保持稳定，并用撑拉杆固定。当验算模板及其支架在自重和风荷载等作用下的抗倾倒稳定时，验算倾?的稳定系数不得小于1.3。
⑶ 支撑体系主梁刚度
支撑体系主梁弹性挠度f应小于结构跨度L的1/400：[f]? L/400。
3.設计原则
支撑体系由支撑立柱和支撑主梁组成。主要承载构件采用“321”装配式公路钢桥中的桁架片，见图3-1。根据地面标高情况，设计两种立柱，高分别为4.5m和6m，分别由3m桁架片和1.5m桁架片、3m桁架片和3m桁架片组成。由于地基承载力较高，用“321”装配式公路钢桥桁架拼成桁架式支撑立柱。支撑立柱采用排架式立柱见图3-2。
排架式立柱（图3-2）是将拼装的桁架平面平行于主梁方向布置，桁架直立在主梁主桁架正下方，单耳板朝下插入础板，用桁架销连接。排架式立柱桁架横向间距为45cm，再用支撑架作纵、横向系材。支撑立柱的顶部用特制的上顶梁作为支撑立柱的冠材，上项梁为工字钢25b。上顶梁上铺设2根垫梁作为主梁的支点，垫梁横向间距为100cm。每根垫梁由两根40b工字钢焊接而成。
4 桩身设计
（1）采用人工挖孔灌注摩擦桩，直径为1.2m，桩中心距为3m。桩顶承受最大轴压力PMAX=2296kN，弯矩为1607kN?m。
式中 [P]——桩的容许承载力（kN）；
U——桩身截面周长(m)；
——各土层的极限摩擦力(kPa)
——各土层的厚度(m)
——桩底支承面积(m2)，按设计桩径计算
——桩尖处地基土的容许承载力(kPa)
入土深度为13m时，[P]=2565KN﹥PMAX=2296Kn
安全系数为2.2，满足要求。
（2）桩顶帽梁设计
桩身直径为1.2m，桩中心距为3m，桩顶帽梁高度为1m，宽度1.8m，计算跨度为1.8m。受竖向力3×306KN，力间距为0.45m，竖向力间距为0.45m。帽梁采用C30混凝土，弹性模量 ，抗压强度设计值 ，抗拉强度设计值 。帽梁 ， 。
钢筋采用HRB335，抗拉强度设计值 ，弹性模量 。钢筋直径 ，间距为15cm。
与计算跨径相同的简支板跨中弯矩：
支点弯矩：
跨中弯矩：
帽梁弯应力 ，满足要求。
5 施工工艺
5.1基础施工及基础预埋件设置
基础采用人工挖孔桩开挖、浇筑后设置冠梁，在冠梁浇筑前，需将贝雷柱预埋件与冠梁钢筋网进行焊接，预埋件为280mm×200mm×20mm钢板及Ф22螺栓。预埋钢板与冠梁混凝土面平齐，每榀贝雷梁四个角的预埋钢板预埋件设预埋螺栓，预埋螺栓外露100mm。
5.2贝雷梁拼装施工工艺
第一步：将桁架片连接成一排立柱；
第二步：在每排立柱上安装宽度为1.8m的上顶梁（25b工字钢），在每排贝雷柱底端安装础板，其构造与方柱式相同，用桁架销连接；
第三步：将四排拼装好的立柱用1350支撑架组成一榀；
第四步：每两榀贝雷柱用10#槽钢连接。
础板在贝雷柱吊装之前与贝雷柱连接号，垫梁则在贝雷柱吊装完毕后由安装在整排贝雷柱上。垫梁为2根40b工资钢焊接而成。 5.3贝雷梁拼装
贝雷梁的连接使用90支撑架，贝雷片之间的间距有22.5cm、45cm、90cm三种，为提高吊装效率及稳定性，每2榀贝雷梁连接起来作为一个吊装单元。
第一步：横向两贝雷片由阴头与阳头加贝雷销连接；
第二步：纵向两贝雷片连接为90支撑架，用螺栓与支撑架孔连接；
第三步：上下两层贝雷片通过桁架螺栓与弦杆螺栓孔连接；
第四步：每吊装单元贝雷梁同样通过10#槽钢与支撑架孔连接。
5.4贝雷梁支架预压及观测
在组装好的贝雷梁桁架吊装就位后，为保证贝雷支撑体系的整体稳定和梁体浇筑后的线型要求，对某区域的区域贝雷梁支撑体系进行等效预压，根据贝雷梁吊装进度，选定跨三环北侧辅路区域5号梁双线进行预压。
5.4.1施工工艺流程：
贝雷梁吊装 → 布置观测点，观测加载前各测量点标高值H1 → 吊装预压材料及相关加固作业 → 加载 → 观测布载后各测量点标高值H2 → 观测卸载前各测量点标高值H3 → 卸载 → 观测卸载后各测量点标高值H4 → 根据计算结果调整底模标高。
5.4.2荷载分布及重量情况：
加载根据实际堆码量进行加载，加载完一次观测一次，直至加载至120%。
5.4.3布置测量标高点
为了临时基础沉降及贝雷梁扰度变化情况，在加载预压之前测出各测量控制点标高，沉降变形观测点的设置：支点处、1/4、1/2跨以及支撑脚手架区域分别设一个观测断面。每个观测断面布置5個观测点，观测点布置见下图。共布置20个观测点，观测点设在贝雷梁底。
临时基础承台上每隔4米设置一个沉降观测点，共8个沉降观测点。沉降观测采用精密水准测量方法进行观测。
5.4.4加载
加载顺序先底板，后腹板，然后翼缘板。为保证荷载吊装的准确性，必须按荷载分布图在现场确定准确的荷载位置，现场采用钢筋分区布置，模拟桥梁荷载分布。
加载前测量各点标高值H1（即贝雷梁支架体系平台标高），布载结束后立即进行观测各测量点的标高值H2，并做好相应的记录。（注：H2数值应用测量数据应减去贝雷柱及临时基础沉降值）
5.4.5卸载
卸载过程的操作基本加载过程相反，按实际卸载量进行观测。
（1）测量卸载前各测量点标高值H3
维持布载沉降稳定后、卸载前测量各测量点标高值H3。
（注：H3数值应用测量数据应减去贝雷柱及临时基础沉降值）
（2）观测卸载后各测量点标高H4
卸载后测量出各测量点标高值H4，此时就可以计算出各观测点的变形如下：
非弹性变形f3=H1-H4。通过试压后，可认为贝雷支架的非弹性变形已经消除。
弹性变形f2=H4-H3。根据该弹性变形值，在底模上设置预拱度δ2，以使支架变形后梁体线型满足设计要求。
另外，根据H2和H3的差值，可以大体看出持续荷载对贝雷梁支架变形的影响程度。
（3）观测周期（阶段）记录
加载前首次做好标号，加载后，前24小时内每间隔6小时观测记录至变形量不再明显变化；卸载后，计算出其弹性变形和塑性变形，据此调整贝雷梁上支架底模标高。
6 结束语
通过对贝雷梁组合支架支撑体系在施工过程中的预压以及成桥过程中各项观测结果来看，只要基础加固处理得当，支架组装合理，支架法施工完全可以达到大跨连续梁设计控制形变范围内，较之悬臂法施工，可有效缩短工期，简化施工环节。
北京动车段走形线工程中的贝雷梁“棚架法”组合支撑体系的成功运用对今后城市中既要按时保证工期又要克服周边交通道路环境影响的桥梁施工提供了宝贵的借鉴经验。同时对树立中铁六局企业形象，创造良好的社会经济效益都有巨大的参考价值。
参考文献：
[1]宋成贤.支架现浇铁路连续梁施工关键点控制[J]. 山西建筑，2008,22：22-23.
[2]刘志波，李树敬.军用墩和贝雷梁组合支架跨路施工技术[J].铁道建筑，2010,7：65-67.
[3]李文斌,雷坚强,曾德荣.移动贝雷梁柱支架空间稳定性研究[J].重庆大学学报，
2009,28-1：11-15.
[4]刘东鲁.贝雷梁支撑架在箱梁跨渠施工中的运用[J].筑路机械与施工机械，2007,3：46-47.
[5]沈祖炎.钢结构设计规范（GB50017）同济大学
[6]建筑结构设计统一标准（GBJ68-64）
[7]《建筑钢结构焊接技术规程》【中冶集团建筑研究总院（JGJ81-2002）】
关键词：技术要求 设计原则 受力计算 施工工艺 预压卸载 贝雷梁
1 概述
北京动车走形线工程在跨越京开高速公路和南三环主干道段均采用71m+121m+71m三跨连续箱梁。线路采用五线并行的曲线段设置，主跨跨度为121m，为解决无法封闭道路施工现浇连续梁的施工问题，采用贝雷梁支承体系搭设平台，根据既有市政道路绿化带位置，在交通隔离带中设置临时支墩搭设贝雷立柱，贝雷支撑平台变成多跨简支结构形式，以道路宽度设定贝雷梁宽度。
为保证交通道路的正常通行，临时墩基础采用人工挖孔桩，全部设置在隔离带范围以内。整体支撑体系由临时墩支撑立柱和支撑主梁组成，主要承载构件采用“321”装配式公路钢桥中的桁架片。支撑主梁为双层连续结构,支撑立柱采用排架式立柱。 整体支架体系平台采用双层贝雷梁支架组合结构。形成整体梁部的施工平台。保证市政交通正常通行条件下，不间断的施工作业。
2 主要技术要求
2.1 三跨连续箱梁
① 设计荷载：122m桥梁节段自重+施工荷载
② 桥梁长度：京沪左线跨公路(A1双线)长度120.39m，京沪左线跨公路(A2三线)长度122.29m；
③ 桥梁宽度: A1双线为11.65m,A2三线为16.65m, A1双线与A2三线横向间距为15cm，桥梁总宽度为28.45m。
④ 桥梁平曲半径:800m
⑤ 支撑体系最小宽度：32m
2.2有关设计参数
⑴ 设计荷载
① 模板、支架自重
施工模板系自重按 计算。
② 节段梁结构自重
预应力混凝土:γ=26.5kN/m3。
③ 施工人员和施工材料、机具等行车运输的荷载
计算支撑立柱及支撑主梁的其他结构构件时，均布荷载可取1.0kPa。
④ 振捣混凝土时产生的荷载
对水平面模板为2.0kPa。
⑤ 荷载组合
计算强度时用荷载组合：①+②+③+④
计算刚度时用荷载组合：②
⑵ 稳定性要求
支撑立柱应保持稳定，并用撑拉杆固定。当验算模板及其支架在自重和风荷载等作用下的抗倾倒稳定时，验算倾?的稳定系数不得小于1.3。
⑶ 支撑体系主梁刚度
支撑体系主梁弹性挠度f应小于结构跨度L的1/400：[f]? L/400。
3.設计原则
支撑体系由支撑立柱和支撑主梁组成。主要承载构件采用“321”装配式公路钢桥中的桁架片，见图3-1。根据地面标高情况，设计两种立柱，高分别为4.5m和6m，分别由3m桁架片和1.5m桁架片、3m桁架片和3m桁架片组成。由于地基承载力较高，用“321”装配式公路钢桥桁架拼成桁架式支撑立柱。支撑立柱采用排架式立柱见图3-2。
排架式立柱（图3-2）是将拼装的桁架平面平行于主梁方向布置，桁架直立在主梁主桁架正下方，单耳板朝下插入础板，用桁架销连接。排架式立柱桁架横向间距为45cm，再用支撑架作纵、横向系材。支撑立柱的顶部用特制的上顶梁作为支撑立柱的冠材，上项梁为工字钢25b。上顶梁上铺设2根垫梁作为主梁的支点，垫梁横向间距为100cm。每根垫梁由两根40b工字钢焊接而成。
4 桩身设计
（1）采用人工挖孔灌注摩擦桩，直径为1.2m，桩中心距为3m。桩顶承受最大轴压力PMAX=2296kN，弯矩为1607kN?m。
式中 [P]——桩的容许承载力（kN）；
U——桩身截面周长(m)；
——各土层的极限摩擦力(kPa)
——各土层的厚度(m)
——桩底支承面积(m2)，按设计桩径计算
——桩尖处地基土的容许承载力(kPa)
入土深度为13m时，[P]=2565KN﹥PMAX=2296Kn
安全系数为2.2，满足要求。
（2）桩顶帽梁设计
桩身直径为1.2m，桩中心距为3m，桩顶帽梁高度为1m，宽度1.8m，计算跨度为1.8m。受竖向力3×306KN，力间距为0.45m，竖向力间距为0.45m。帽梁采用C30混凝土，弹性模量 ，抗压强度设计值 ，抗拉强度设计值 。帽梁 ， 。
钢筋采用HRB335，抗拉强度设计值 ，弹性模量 。钢筋直径 ，间距为15cm。
与计算跨径相同的简支板跨中弯矩：
支点弯矩：
跨中弯矩：
帽梁弯应力 ，满足要求。
5 施工工艺
5.1基础施工及基础预埋件设置
基础采用人工挖孔桩开挖、浇筑后设置冠梁，在冠梁浇筑前，需将贝雷柱预埋件与冠梁钢筋网进行焊接，预埋件为280mm×200mm×20mm钢板及Ф22螺栓。预埋钢板与冠梁混凝土面平齐，每榀贝雷梁四个角的预埋钢板预埋件设预埋螺栓，预埋螺栓外露100mm。
5.2贝雷梁拼装施工工艺
第一步：将桁架片连接成一排立柱；
第二步：在每排立柱上安装宽度为1.8m的上顶梁（25b工字钢），在每排贝雷柱底端安装础板，其构造与方柱式相同，用桁架销连接；
第三步：将四排拼装好的立柱用1350支撑架组成一榀；
第四步：每两榀贝雷柱用10#槽钢连接。
础板在贝雷柱吊装之前与贝雷柱连接号，垫梁则在贝雷柱吊装完毕后由安装在整排贝雷柱上。垫梁为2根40b工资钢焊接而成。 5.3贝雷梁拼装
贝雷梁的连接使用90支撑架，贝雷片之间的间距有22.5cm、45cm、90cm三种，为提高吊装效率及稳定性，每2榀贝雷梁连接起来作为一个吊装单元。
第一步：横向两贝雷片由阴头与阳头加贝雷销连接；
第二步：纵向两贝雷片连接为90支撑架，用螺栓与支撑架孔连接；
第三步：上下两层贝雷片通过桁架螺栓与弦杆螺栓孔连接；
第四步：每吊装单元贝雷梁同样通过10#槽钢与支撑架孔连接。
5.4贝雷梁支架预压及观测
在组装好的贝雷梁桁架吊装就位后，为保证贝雷支撑体系的整体稳定和梁体浇筑后的线型要求，对某区域的区域贝雷梁支撑体系进行等效预压，根据贝雷梁吊装进度，选定跨三环北侧辅路区域5号梁双线进行预压。
5.4.1施工工艺流程：
贝雷梁吊装 → 布置观测点，观测加载前各测量点标高值H1 → 吊装预压材料及相关加固作业 → 加载 → 观测布载后各测量点标高值H2 → 观测卸载前各测量点标高值H3 → 卸载 → 观测卸载后各测量点标高值H4 → 根据计算结果调整底模标高。
5.4.2荷载分布及重量情况：
加载根据实际堆码量进行加载，加载完一次观测一次，直至加载至120%。
5.4.3布置测量标高点
为了临时基础沉降及贝雷梁扰度变化情况，在加载预压之前测出各测量控制点标高，沉降变形观测点的设置：支点处、1/4、1/2跨以及支撑脚手架区域分别设一个观测断面。每个观测断面布置5個观测点，观测点布置见下图。共布置20个观测点，观测点设在贝雷梁底。
临时基础承台上每隔4米设置一个沉降观测点，共8个沉降观测点。沉降观测采用精密水准测量方法进行观测。
5.4.4加载
加载顺序先底板，后腹板，然后翼缘板。为保证荷载吊装的准确性，必须按荷载分布图在现场确定准确的荷载位置，现场采用钢筋分区布置，模拟桥梁荷载分布。
加载前测量各点标高值H1（即贝雷梁支架体系平台标高），布载结束后立即进行观测各测量点的标高值H2，并做好相应的记录。（注：H2数值应用测量数据应减去贝雷柱及临时基础沉降值）
5.4.5卸载
卸载过程的操作基本加载过程相反，按实际卸载量进行观测。
（1）测量卸载前各测量点标高值H3
维持布载沉降稳定后、卸载前测量各测量点标高值H3。
（注：H3数值应用测量数据应减去贝雷柱及临时基础沉降值）
（2）观测卸载后各测量点标高H4
卸载后测量出各测量点标高值H4，此时就可以计算出各观测点的变形如下：
非弹性变形f3=H1-H4。通过试压后，可认为贝雷支架的非弹性变形已经消除。
弹性变形f2=H4-H3。根据该弹性变形值，在底模上设置预拱度δ2，以使支架变形后梁体线型满足设计要求。
另外，根据H2和H3的差值，可以大体看出持续荷载对贝雷梁支架变形的影响程度。
（3）观测周期（阶段）记录
加载前首次做好标号，加载后，前24小时内每间隔6小时观测记录至变形量不再明显变化；卸载后，计算出其弹性变形和塑性变形，据此调整贝雷梁上支架底模标高。
6 结束语
通过对贝雷梁组合支架支撑体系在施工过程中的预压以及成桥过程中各项观测结果来看，只要基础加固处理得当，支架组装合理，支架法施工完全可以达到大跨连续梁设计控制形变范围内，较之悬臂法施工，可有效缩短工期，简化施工环节。
北京动车段走形线工程中的贝雷梁“棚架法”组合支撑体系的成功运用对今后城市中既要按时保证工期又要克服周边交通道路环境影响的桥梁施工提供了宝贵的借鉴经验。同时对树立中铁六局企业形象，创造良好的社会经济效益都有巨大的参考价值。
参考文献：
[1]宋成贤.支架现浇铁路连续梁施工关键点控制[J]. 山西建筑，2008,22：22-23.
[2]刘志波，李树敬.军用墩和贝雷梁组合支架跨路施工技术[J].铁道建筑，2010,7：65-67.
[3]李文斌,雷坚强,曾德荣.移动贝雷梁柱支架空间稳定性研究[J].重庆大学学报，
2009,28-1：11-15.
[4]刘东鲁.贝雷梁支撑架在箱梁跨渠施工中的运用[J].筑路机械与施工机械，2007,3：46-47.
[5]沈祖炎.钢结构设计规范（GB50017）同济大学
[6]建筑结构设计统一标准（GBJ68-64）
[7]《建筑钢结构焊接技术规程》【中冶集团建筑研究总院（JGJ81-2002）】