贝雷架在桥梁快速施工中的应用 翟文静 ，张茂华 （１．北京鑫实路桥建设有限公司，北京１０２２０６； ２ 北京建筑工程学院土木与交通工程学院，北京１０００４４） 【摘要】 结合工程实例介绍了贝雷架在桥梁快速施工中的应用，针对贝雷架抗剪性能差而施工中主 要承受集中力的的问题，支架设计中设置了加强竖杆以满足贝雷架承受集中荷载作用下的抗剪需求，通过荷 载试验检验贝雷架的变形和抗剪性能。为达到支架施工简便快速安全的目的，考虑起重机工作空间的限制 要求，提出了整体拼装架设贝雷架和逐步拆卸贝雷架的施工方案，为类似工程提供了较为经济的技术方案。 【关键词】快速施工； 贝雷架；集中荷载；变形；拆除方案 【中图分类号】Ｕ４４５．４６９ 【文献标识码】Ｂ １工程概况 某跨越四环路立交桥设计采用钢一混凝土组合体系。 为了减少钢箱梁架设施工对四环主路的影响，需要在四环主 路上搭设临时支架进行钢箱梁的拼接及随后的混凝土浇筑 工作，支架平面布置如图１所示。为了减少施工对四环主路 路面的破坏，拟采用贝雷架搭设施工平台的技术方案。由于 贝雷架具有抗弯能力较强， 抗剪能力弱的特点，而钢箱梁吊 拼过程中采用砂箱作为临时支座，在临时支座处产生的较大 集中力故要求贝雷架提供较大的抗剪能力。因此控制贝雷 架的抗剪能力是否满足要求是临时支架设计中的关键问题。 通常贝雷架的变形是控制设计的主要因素，为保证施工安 全，采用现场试验测试贝雷架主梁的挠度，验证变形计算的 准确性。同时，为满足桥梁快速施工的要求，贝雷架设计需 综合考虑合理的架设和拆除问题。 ２贝雷架设计与安全性验算 ２．１贝雷架设计方案 图１支架平面布置 单层双排时 ：１．０，三排时 ＝０．３３３／０．３５＝Ｏ．９５； 贝雷架设计方案如图２所示。其中主梁由四榀贝雷架 组成，长度为１２ １ＴＩ，计算跨径为９ ｍ；支架单柱为３榀贝雷架 ［Ⅳ］为弦杆容许承载力（ｋＮ）；日为桁架计算高度。 ２．２．２桁架容许抗剪能力计算 组成，高度为９ ｍ。在柱脚设置专用础板将贝雷架和基础连 接，柱顶放置下顶梁，在其上放置分配梁，主梁设置在分配 Ｑ＝， ［Ｎ ］ （２） 梁上。 式中：ｋ为系数，为１．４３； 主梁桁架由上、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成，上下弦杆 为分配折减系数，三排桁架取０．９５，其余取１．０； 的端部采用阴阳结构，接头上设有桁架连接销孔。桁架构件 １１，为桁架排数； 的材料为１６ ｂｉｎ钢，每片桁架重２７０ ｋｇ。主梁桁架之间靠桁 ［Ｊ『、ｒ ］为斜杆容许承载力取１７１．５ ｋＮ。 架连接销传递剪力，桁架连接销材料为３０ＣｒｉｂｎＳｉ钢，直径为 在文献［２］中，不加强单排单层桥梁容许内力为弯矩 ４９．５ ｍｍ，材料屈服应力为１ ３００ ＭＰａ，桁架连接销的容许拉 ７８８．２ ｋＮ・ｍ，剪力为２４５．２ ｋＮ。本桥钢箱梁单个支点的设 应力和容许弯曲应力为１ １０５ ｂｉＰａ 容许剪应力５８５ ｂｉＰａ。 计荷载为３６０ ｋＮ，最大的弯矩约为１１５２ ｋＮ・ｍ，最大的剪力 ２．２贝雷架的抗剪性能 ２．２．１ 桁架抗弯能力计算 ［收稿日期］２０１０—０２—２５ Ｍ＝，ｆ［Ｎ］ｎ （１） 式中：ｎ为桁架排数； 为桁架荷载分配折减系数； ［作者简介］翟文静（１９６１～），男，北京人，高级工程 师，从事桥梁工程施工；张茂华（１９８３～），男，硕士研究生， 主要从事桥梁工程研究。 四川建筑第３０卷３期２０１０．０６ １６７ ２２５０ 。 ９０００ 。７５０‘ １ １７５０ ３０００ ３０００ ２２５０ 。 Ｉ １ １ １ １６００ ２５００ Ｉ６ｏ 口！雷架 砂简．● １ 严 量Ｈ 驯 －＿一 ｝ｌ －●一旧 ２１２Ｕ口 ）ｌＩ（ ）ｌＩ（ ］亡－ Ｔ ＼ 堡墨 ＼ 八 菪ｎ ｊ Ｉ ＼ ｊ ｛ 贝雷絮 ｌ ＼ 重 Ｊ ３Ｓ０ ３５０ ３５０ ３５０ ＼ 量ｎ ５ Ｉ ＼ Ｉ ２ Ｊ 量 Ｉ Ｉ ｊ ｛ 础板 础板 ／ 础板 厂—、 础扳 ＼ ｒ。一 ｌ Ｊ 暑 ’ 【ｌ ｏ【 ２ｌ００ 【１００ｏ【 ｚ ４１００ ｚ 图２支架设计方案 为６２４ ｋＮｏ考虑钢箱梁施工荷载为集中力，而标准桁架设计 连接。加强竖杆设置位置示意图见图３所示，根据荷载作用 荷载为均布力，故不能简单地通过增加桁架片数提高承载能 的不同位置而设置。最左边的图中荷载作用在单弦杆上，故 力。故选用４片桁架，荷载分配折减系数取０．８５进行验算。 需要设置加强竖杆。 分别验算桁架的竖杆、斜杆和桁架连接销的抗剪性能，验算 ２．３贝雷架的变形控制 结果见表１。 钢箱梁拼接过程中，高强螺栓的对接精度要求较高，支 表１桁架斜杆、竖杆及连接销的抗剪性能计算结果 架的变形控制是保证拼接精度的关键。采用了理论计算和 掏件名 材料 容许压力 等效剪力 横向分配 承受荷载 试验实测相结合的方法进行支架变形控制。贝雷架的挠度 ｋＮ ｋＮ ｋＮ ｋＮ 由两部分组成，一部分是单销间隙产生的非弹性变形，另一 斜杆 １６ Ｍｎ ｌ７ｌ ２４５．２ ２Ｏ８．４ １５６ 部分为荷载引起的弹性变形。在弹性挠度中需要同时考虑 竖杆 １６ Ｍｎ ２１２．６ ２１２．６ １８０．７ １５６ 恒载和活载作用，活载需要考虑一定的动力系数；弹性挠度 销子 ３０ＣｒＮｎＳｉ ２２５０ ２２５０ １９１２ １５６ 需要考虑腹杆的剪切变形对挠度计算的放大作用。 本贝雷架为偶数节，偶数节简支梁的非弹性挠度按荷载 集中力集中力 集中力 集中：７堞中力 作用下的错孔挠度曲线推导出的跨中最大挠度公式计算： ｆｏ＝０．０５ｎ （ｅｒａ） （３） ＜） 式中取ｎ＝４，贝雷架的非弹性挠度为０．８ ｅｍ； 荷载引起的弹性挠度采用Ｂ・ｃ・卡秋林公式计算： 图３加强竖杆设置示意 通过比较竖杆、斜杆和桁架连接销的验算结果可以看 ／＝ ３ ８４ＥＩ ［１＋（ｔｇ￣ｂ，＋ｅｔｇ￣ｂｆ）．争］・ 出，桁架以竖杆抗剪控制设计。主梁的两端支点作用位置为 （１．６１—０．３３５ ）ｊ！（ｄｆ （４） 斜杆和下弦杆件交汇处，具有较好的抗剪性能，可以按单跨 贝雷架梁容许内力值设计。集中荷载作用位置不是作用在 式中 为桁架由荷载引起的弹性挠度（ｅｍ） 斜杆和弦杆交汇处，由于考虑荷载横向折减后，４片贝雷架 ｚ为桁架的计算跨度（ｍ），本例中ｌ＝９ ｉｎ 的竖杆的容许承载力大于设计剪力，故集中荷载作用在竖杆 ｈ。为桁架在支座处的计算高度（ｍ），ｈ。＝１．５ ｍ 处不需要其他加强措施。集中荷载作用在单个弦杆上时，在 ｈ为桁架的计算高度（ｉｎ），为ｈ＝１．５ ｍ； ４片贝雷架上采用对称布置加强竖杆，加强的竖杆采用磨光 为跨中斜杆与垂直线之间的夹角（。），币。＝４５。 顶紧的办法与上下弦杆顶紧，不得采用焊接。同时，为保证 为桁架所用材料的弹性模量（Ｎ／ｃｍ ），Ｅ＝２．１×１０ 桁架的横向稳定，增加了横向连接系构件，采用螺栓和桁架 Ｎ／ｃｍ ； １６８ 四川Ｉ建筑第３０卷３期２０１０．０６ Ｋ ｄｆ为活载的横向分配系数，等于０．１７６７； ，为桁架的截面的惯性矩，，＝１００１９８８＿ｃｍ 在地面将柱子和主梁分别拼装完成，采用起重机直接吊 装，由于单榀主梁为４３２０ ｋｇ，所以吊重不大，待主梁提升到 位之后，再拼装横向连接系。 拆卸过程中，首先解除主梁之间的横向连接，再将一榀 贝雷架主梁和钢箱梁固定到一起，采用钢丝绳固定，拆除贝 雷架主梁上的连接销，形成单独的贝雷片。再采用定滑轮将 Ｋ 为荷载的等挠度等代荷载（Ｎ／ｃｍ），Ｋ ＝６４．２ Ｎ／ｃｍ。 代人（４）式得 ＋／＝０．８＋ｏ．４５＝１．２５ ＣｌＴＩ 故贝雷架主梁总挠度 。＋，＝０．８＋０．４５＝１．２５ ｃｍ ２．４贝雷架测试 贝雷片从箱梁底板滑出，降到地面上。重复此工作，最终完 成其他贝雷主梁的拆卸工作。而柱子的拆卸工作，可以将柱 鉴于目前施工现场使用的桁架器材已经重复使用多次， 连接焊缝和杆件有锈蚀现象，而销与孑Ｌ的实际间隙与工厂加 子放倒后再拆卸。支架拆卸过程示意见图５。 工精度有关，对挠度的计算准确性有较大的影响，故通过现 场对主梁进行测试来校对挠度计算的正确性以及验证横向 分配系数取值的合理性。 ． 在平整的场地上用贝雷架拼接成跨度为９ ｍ的简支梁 结构体系。在每一个节点下方沿各片贝雷架下设置挠度计， 同时在桁架的弦杆上下缘设置应变片，控制弦杆的应力。加 图５分片拆卸主粱示意 载最大值为６．４ ｔ／ｍ，共分５级加载，第一级为２．４ ｔ／ｍ，依次 拆除过程中，先将贝雷梁和钢箱梁连接，再将其拆为单 增加１．０ ｔ／ｍ，分别测试各级荷载作用下的贝雷架主梁最大 个贝雷片，采用定滑轮拉出。 挠度（图４所示）。 ４结束语 表２各级荷载作用下主梁的最大挠度 贝雷架应用于桥梁快速施工中可实现经济、安全、快速 荷载 ２．４ ｍ ３．４ ｍ ４．４ Ｌ／ｍ ５．４ Ｌ／ｍ ６．４ ｍ 的目的。但当贝雷架承受集中荷载时，抗剪性能差的问题往 最大挠度值 ０．５２ ｅｍ Ｏ．７２ ｃｍ ０．９２ ｅｍ １．１３ ｃｍ １．３４ １２１１１ 往妨碍了其在工程中的广泛应用。本文结合实际工程，采用 现场实测主梁的挠度为１．３４ ｅｍ，略微大于理论计算值， 设置加强竖杆的设计方案，满足了贝雷架承受集中荷载的抗 主要原因主要为贝雷架的多次使甩磨损导致的销孔间隙增 剪要求。同时，通过理论分析和现场试验进行了贝雷架变形 大。最终采用实测变形值作为贝雷架的变形控制值，保证了 控制研究，实现了钢箱梁高强螺栓连接的精度控制。另外， 钢箱梁高强螺栓拼接的顺利实施。 为达到支架施工简便快速安全的目的，提出了整体拼装架设 贝雷架和逐步拆卸贝雷架的施工工法。通过贝雷架在本工 程中的实际应用，证明此施工工法安全实用，可在类似工程 应变片 中推广应用。 应变片 参考文献 夏赝 夏厘 图４挠度测试点和应变片布置 ［１］ＧＢ ５００１７—２００３钢结构设计规范［ｓ］ ３贝雷架的架设和拆卸 ［２］黄绍金，刘陌生．装配式公路钢桥多用途使用手册［Ｍ］．北 由于贝雷架的架设和拆卸受到现场工作空间和机械的 京：人民交通出版社。２００２ 限制，为了加快施工进度，结合起重机工作空间的限制要求， ［３］顾安邦．桥梁工程（下）［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１ 提出了整体拼装架设贝雷架和分片拆卸贝雷架的施工方案。 （上接第１６６页）因此养护和保温要及时，混凝土表面覆盖的 ［２］王崇旭．海沧大桥锚碇大体积混凝土施工技术介绍［ｃ］∥中国 麻袋和黑心棉要及时并不断混凝土淋水养护。 公路学会桥梁和结构工程学会桥梁学术讨论会论文集，１９９８ （４）分析冷却水管与测温点间距可以得出冷却水管的影 ［３］ 黄绳武．桥梁施工及组织管理［Ｍ］．北京：人民交通出版 响范围，从而确定冷却水管的间距以Ｉ ｍ左右为宜。 社．１９９９ 大店河大桥主桥承台大体积混凝土的施工，由于严格执 ［４］ 赵震宇．鹤洞大桥主塔承台大体积砼施工［Ｊ］．中南公路工程， 行温度控制措施，使得大体积承台未出现贯通裂纹，达到设 ２００３（９） 计和施工规范要求，证明所制定的温控措施是成功的。 ［５］张应立．现代混凝土配合比设计手册［Ｍ］．北京：人民交通出 版社，２００３ 参考文献 ［１］．ＩＴ Ｊ０４１—２０００公路桥涵施工技术规范［ｓ］ 四川建筑第３０卷３期２０１０．０６ ｌ６９