贝雷梁下挂模法浇筑混凝土桥板施工技术_易杨平.pdf

浙江建筑第40卷第1期2023年2月随着国家基础建设的迅猛发展，桥梁的结构形式更加复杂多样，施工条件千变万化，这给施工带来了一些难题和制约因素，但也产生了不少施工方法，尤其是具有抗弯、抗剪能力强特点的贝雷梁运用于桥梁施工以后，施工方法得到了迅速发展。工程中现浇钢筋混凝土的板桥基本上使用的是贝雷梁组合支架、满堂支架这两种办法，这些施工方法往往受到桥下沟谷、排洪、通航、工期或者经济成本的制约。成都现代有轨电车排洪渠桥施工就受到排洪影响，排洪渠桥建于成都市的重点排洪渠南北大道排洪渠上，施工时必须保证河道畅通无阻，河道管理单位要求一切结构物或临时结构禁止侵入河道净空。且现浇桥面板跨度 13.46 m，宽度25.23 m，采用一般吊装方法很难完成，项目技术团队对现场进行了详细的勘查，仔细研究之后，结合以往的施工经验，研发出“贝雷梁下挂模法浇筑混凝土桥板施工技术”，取得了较好的经济效益和社会效益。1工程概况有轨电车蓉2号线还建排洪渠桥位于南北大道排洪渠IT大道路口处，桥位处南北大道排洪渠全宽13.46 m。由于有轨电车经过此处桥梁并设置转弯道，既有桥板满足不了新建有轨电车的需要，故须拆除原有老桥桥板及部分台身，新建桥板为整体结构，跨度13.46 m，桥宽25.23 m，桥板厚800 mm，施工方法为现浇结构，见图1。2悬吊法支架设计方案2.1支架设计思路此河道为成都市主要排洪河道，施工又处在汛期，河道排洪净空内禁止一切障碍物侵入，不能在河道内设置临时支墩。经过现场调查研究，借鉴挂篮施工的经验，可以利用桥台背墙作为支点，设置悬吊支架进行施工。2.2支架结构设计形式吊架主要由贝雷梁（贝雷桁架）、连接架、桥台顶部型钢支座、精轧螺纹钢吊带、吊带上部锁扣系统、吊带底部横向承重梁、底部纵向承重梁、横向分配梁、竹胶板面板、限位装置、卸落装置组成。其具体形式贝雷梁下挂模法浇筑混凝土桥板施工技术Construction Technology of Pouring Concrete Bridge Slab by Hanging Formwork Method underBailey Beam易杨平YI Yangping中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州313000摘要以有轨电车蓉2号线南北大道还建排洪渠桥超宽型现浇桥板施工为例，基于贝雷梁组合形式多样，且组合后的截面力学特性能得到明显提高这些特点，设计了悬吊式现浇支架。从现浇桥板的设计形式、施工制约因素、支架结构设计、工作原理、力学检算、主要施工工艺流程等方面进行了阐述，并利用有限元分析软件对结构进行检算,希望能为类似工程提供借鉴。关键词超宽型桥板；悬吊支架；受力分析；支架安装中图分类号：U445.47+1文献标志码：B文章编号：1008-3707（2023）01-0048-04AbstractThe paper takes a super wide cast-in-place bridge s slab construction asan example,the construction example is a rebuild flood canal bridgelocates at Nanbei Boulevard,near Chengdu Tram Line 2.Due to thevarious combinations of Bailey beams,and the mechanical properties ofthe combined section can be significantly improved.A suspended cast-in-placebracketisdesigned.Thecast-in-placebridgeslabdesign,constructionconstraints,support structuredesign,workingprinciple,mechanical calculation,main construction process,etc.are expounded inthe paper,and further finite element analysis software is used to checkthe structure.In conclusion,the technology can be used as a reference forsimilar projects.Keywordssuper wide cast-in-place bridge;suspension bracket;force analysis;bracketinstallation48DOI:10.15874/33-1102/tu.2023.01.013Zhejiang Construction,Vol.40,No.1,Feb.2023图1桥梁纵断面示意见图2，吊架设计模型见图3。2.3支架的工作原理利用桥台背墙及背墙顶部的型钢支座作为吊架的支撑点，每6片贝雷梁为一组的组合结构作为主承重梁。吊架的底部设置底部承重桁架，由横向承重梁、纵向承重梁组成。底部承重桁架通过传力吊带将荷载传至顶部主承重梁。吊带的顶部、底部均设置锁扣装置，同时，在桥台上预埋型钢作为限位装置，限制底部支架的水平位移，确保结构的稳定及安全。3悬吊法支架结构受力检算3.1材料的力学参数及荷载的分布情况贝雷梁使用的是Q345材质的型钢，材料允许最大应力 =265 MPa，其他的钢材使用的是Q235材质的型钢，实际厚度不超过16 mm的时候抗拉、抗压和抗弯允许的应力fd=190 MPa 1。计算支架结构实际的受力情况主要考虑模板以及新浇钢筋混凝土等自重荷载、施工人员、机具及堆放的荷载、混凝土倾倒时的冲击荷载、振捣混凝土时产生的振捣荷载，具体的现浇梁荷载计算见表1。3.2边界条件的设置采用有限元软件Midas Civil详细地分析并计算整体结构模型，模型的边界条件主要考虑贝雷梁纵向之间的约束、连接架与贝雷梁约束、贝雷梁与顶部工字钢的约束、吊杆与顶底部支撑梁的约束、底部纵向支撑梁与横向支撑梁的约束等几种，见表2。3.3现浇支架计算分析贝雷梁使用的是Q345型钢，最大计算应力为208.MPa265 MPa，吊杆是PSD785种类的精轧螺纹钢，最大计算应力是504.4 MPa7850.75=588 MPa，其他构件为Q235型钢，计算最大应力111.5 MPa190 MPa，满足要求，见图4。挠 度 计 算 为fmax=11 mm13 460400=33mm 2，满足要求。采用Midas Civil对结构屈曲模态进行分析，经计算稳定系数为4.48，一般经验系数图2现浇梁吊脚结构设计纵断面图3现浇板吊架设计模型49浙江建筑第40卷第1期2023年2月取不小于4.0。有限元软件计算结构稳定性主要利用以下静力平衡方程：K K U+K KG U=P（1）式中：K K 为结构的弹性刚度矩阵；K KG 为结构的几何刚度矩阵，K KG=K K，为临界荷载系数；U 为结构的位移；P 为作用在结构上的荷载。结构的失稳状态实际有效刚度矩阵 3 K Keff=K K+K KG=0。4主要施工工艺和流程4.1施工工艺流程主要工序施工工艺流程见图5。4.2悬吊支架拼装、预压施工技术4.2.1悬吊系统调平装置的安装每组吊架系统之间采用槽钢自制剪刀撑连接，整个吊架系统整体受力，确保顶部支撑梁在同一高度至关重要。而吊架系统的支撑点是桥台背墙顶部的型钢支座（主要为了增加贝雷架下净空高度），它的背墙顶部存在一定的横坡，无法达到同一高度，鉴于此种情况，租用了市场上较为常见的支座调平装置，具体见图6。4.2.2悬吊吊架的加工及安装1）桁架单元：由竖杆、斜撑、上弦杆以及下弦杆共同组成。上弦杆和下弦杆的两头分别为阳头和阴头，并且两头上面都留有销子孔。在拼接这两节桁架的时候，需要把阳头插到另一节的阴头里面，与销子孔对准，然后把销子插上。桁架各孔的用途如下：弦杆螺栓孔用于拼装双层支架，将桁架螺栓或弦杆螺栓插入弦杆螺栓孔内，使双层桁架或桁架与加强弦杆连接起来；支撑架孔用来安装支撑架；风构孔用于连接抗风拉杆；端竖杆上的支撑架孔，用于安装支撑架、斜撑和联板；衡梁的夹具孔主要是方便夹具的安装。2）桁架销子：用于连接桁架。销子上面有一个圆孔，安装时要插上保险卡，这样销子就不会脱落。而其顶端有一个凹槽，和小圆孔的实际方向一样，安装时凹槽要和上弦杆以及下弦杆保持平行，这样才能让保险卡插到销子孔里面。桁架销子材料为30CrMnTi，直径为49.5 mm 4。3）每组贝雷梁之间用横向连接架通过连接螺杆连接在贝雷梁端头的竖杆上，采用标准连接架进行连接，组与组之间采用自制槽钢制作剪刀撑连接。见图7。4）吊架的限位装置及防倾覆拉索装置。由于吊架底部的框格结构支撑架是通过精轧螺纹钢吊杆悬吊着的，很容易发生左右、前后的平面位移。同时，受混凝土浇筑顺序的影响，浇筑过程中，势必会发生吊架底部一侧向下、另一侧上翘的趋势。鉴于以上两种情况，设计了左右限位装置及防倾覆拉索装置（有前后限位功能），具体情况见图 8、图9。序号12345荷载类别模板荷载新浇钢筋混凝土等自重荷载施工人员、机具及堆放的荷载混凝土倾倒时冲击荷载振捣混凝土时产生的振捣荷载荷载取值/kPa0.5260.8=20.82.52.02.0荷载系数1.21.21.41.41.4表1现浇梁荷载计算序号12345名称贝雷梁纵向之间的约束连接架与贝雷梁约束贝雷梁与顶部工字钢的约束吊杆与顶底部支撑梁的约束底部纵向支撑梁与横向支撑梁的约束边界铰接弹性连接弹性连接弹性连接弹性连接约束方向释放My方向梁端约束约束xyz方向及x转度约束xyz方向及y转度约束xyz方向约束xyz方向及z转度表2Midas Civil模型边界条件设置图4应力计算示意图5主要工序施工工艺流程50Zhejiang Construction,Vol.40,No.1,Feb.20235）支架预压及预拱度设置。为了保证现浇梁式支架工程的可靠性和消除非弹性变形，对支架受到工程荷载出现的弹性变形进行测试，安装好支架之后还要进行预压。采用混凝土预制块并按照060%100%120%的加载顺序来进行预压，加载的时候要根据中间向两端的顺序来进行。在前后支点、1/4跨、1/2跨以及3/4跨的位置建立支架沉降观测断面，所有的观测断面顺着横桥方向设置三个对称的观测点，以构成沉降的观测网。在预压时，测出各部位在预压加载前的自重变形及支点处的压缩变形量，并收集整理好相关数据，这样就可以在加载预压完成后对比以及分析相关的测量数据，为设置预拱度提供可靠的依据。预拱度的设置要考虑设计预拱度、弹性变形引起的竖向位移、非弹性变形引起的位移等方面因素。由于现浇板跨度较小，设计单位意见是不考虑设计预拱度，仅需考虑弹性、非弹性变形引起的竖向位移。施工时根据预压观测数据整理分析的结果，调整相应的梁底部标高，标高计算公式为：H=H+r+-P（2）式中：H 为底模支立标高；H为梁底设计标高；r为设计预拱度，取0；为预压的非弹性值；P为预压后弹性变形值。根据沉降观测数据取平均值 4 mm；预压后弹性变形值P根据前后支点、1/4跨、1/2跨以及3/4跨的观测数据取值，在跨中时弹性变形值最大，平均数值为12 mm（与设计计算值基本一致）。施工时通过在横向分配梁方木上订设木条来实现预拱度的设置。5结语悬吊式支架的主要支撑结构基于贝雷梁组合而形式多样，且组合后的截面特性得到明显的提高，跨度设置可以明显高于一般型钢的特点，位于两侧桥台的顶部，悬吊的下部支撑格构采用一般小型的型钢结构，也在河道的净空以上，避免了河道内设置满堂支架或者临时支墩对排洪的影响。贝雷梁使用的材料大部分是标准的定型构件，整体结构简洁，安装和拆卸都比较方便，有成熟的经验，并且能达到较高的工作效率；其他型钢材料可以通过市场租赁方式使用，成本也很低。悬吊结构的吊带采用PSD32精轧螺纹钢，强度高。同时，相比于桥下设置支撑墩而言，可以更