悬挂式贝雷架在大跨度高排架渡槽施工工法
王开军 李成方 刘成斌 陈剑 阳晓红
1．前言
渡槽是输水工程跨越山谷、洼地、河沟的常用建筑物。海南省昌江干渠1#、2#渡槽从水田和河沟中穿过，并横跨昌化江，墩身高度为20～33 m，渡槽槽身单跨长度24 m，槽身顶部距地面高度37 m，施工难度大。施工方案选择期间，在系统分析钢架管满堂脚手架、移动模架、钢管支撑的贝雷梁支架等施工方法的优缺点后，结合渡槽从水田和江中穿过的实际地质状况，根据渡槽和墩身结构特点，经过多方案对比论证和计算分析，从经济、适用、满足工程施工急需等角度出发，结合贝雷梁结构的特点，本着尽量将贝雷架直接悬挂支撑在墩顶，不再进行两墩之间的地面硬化处理的施工思路展开工作，在对各项施工荷载认真计算分析后，依据钢结构的有关设计要求，经过计算、现场荷载试验、设计出能与标准贝雷架相连接的悬挂式端头非标准件，并委托专业厂家完成制作后与标准贝雷架组成整体悬挂支撑式结构，同时围绕该支撑结构型式寻求合理的安装、拆卸施工方法，以确保施工顺利进行，大大降低施工成本的同时加快施工进度。
2.工法特点
本工法采用端部悬挂式简支贝雷架结构施工，与钢管贝雷梁柱式支架支撑结构相比，不需进行钢管支撑基础的开挖和处理、钢管支脚的预埋、钢管吊运安装、工字钢梁安装及支架预压等工序，只需将贝雷梁直接安放在墩帽上面便可进行模板及后续工作的施工，较好地简化了施工程序，不仅能加快施工进度，又能节约施工成本。悬挂式简支贝雷架施工图如图1所示。
a悬挂式简支贝雷架纵向剖面布置图
b悬挂式简支贝雷架横向剖面布置图
图1 悬挂式简支贝雷架结构施工简图
1
3.适用范围
适用于复杂地形条件下及无水平运输条件的跨越式混凝土结构施工。
4.工艺原理
对简支梁式钢筋混凝土结构的承重模板体系采用贝雷梁做支撑，简化了施工工艺，节约施工时间，支撑体系受力条件清晰，技术应用成熟。贝雷梁设计、加工为标准化工厂作业，质量可靠。
在进行贝雷梁的选用和设计时一定认真参考标准贝雷梁力学特性表、几何特性表和桁架容许内力表，确保组合梁能满足施工荷载需要和挠度值需要，特别是在进行端头支座的设计和制作时，一定使其上弦伸出端的剪力和弯矩满足要求。
贝雷梁正式吊装之前，一定要模拟施工荷载预先进行整体梁承重后挠度的实际验证，找出实际值与理论计算之间的差值，采取正确的修正（或调整）措施，如增减梁片的数目等，确保槽身预拱度满足设计需要。
做好组合梁与钢模底部横支架的连接，使其整体受力，不发生侧向弯折和扭曲，确保结构件的整体稳定。
因渡槽模板为拼装件，与贝雷梁整体受力后，其力学特性不易掌握，在混凝土浇筑时和浇筑后会对贝雷梁架的挠度产生影响，故在外模安装完成后有必要进行一次满荷载模拟试验，本工程施工时采用在外模内铺设土工膜、注水法进行试验，注水量与施工荷载相同，准确记录外模底模的挠度值，若与设计要求有差距，调整垫块厚度进行微调。
5.施工工艺流程及操作要求
5.1施工工艺流程
正式施工之前，首先完成砂箱制作、侧向弯曲限位连接件、施工马道横托梁、拆除用的下托梁、上横梁和升降螺杆等非标件的制作和准备工作，然后进行端头支架与标准贝雷架的连接、砂箱安装、贝雷支架的吊装，再进行马道横托梁的安装、马道铺设、渡槽外模安装和侧向弯曲限位连接件的安装，混凝土浇筑养护达到拆模条件后，及时安装拆除用的下托梁、上横梁和升降螺杆等，最后进行贝雷架的拆除吊装。
5.2主要工序的施工方法和有关简图 5.2.1砂箱
贝雷梁的悬挂端支撑在墩帽的两侧，为确保不发生应力集中对混凝土的破坏，并方便承重模板的拆除，采取扩大接触面的方式解决。即在每片梁端各设一个砂箱。砂箱的制作应大小一致，砂宜采用中细砂，并筛除2 mm以上的颗粒，以保证能顺利从底孔放砂，每箱的装砂量需经过压实试验和仔细计算得出，确保承重后梁底在同一水平面上。砂箱制作简图见图2
2
图2 砂箱制作图
5.2.2端头支架
渡槽端肋安放在墩帽上面的C40砼支座垫石上，渡槽底面与墩帽顶面之间的空间十分有限(参见悬挂式简支贝雷架纵向剖面布置图)，无法安放标准高度的贝雷梁片。为此，特设置了悬挂式端头进行解决，端头支架的上弦杆悬挑长度300 mm，上弦杆双倍加强并严密焊接成一体，保证其受力时不发生弯曲剪切破坏和变形，接头采用标准贝雷架的阴头和阳头制作，贝雷架安装时，只需将300 mm长的悬挑端头安放在墩帽上面的调节砂箱上面便可。悬挂式端头简图如图3所示。
图3悬挂式端头支架制作简图
5.2.3贝雷架的拼装、吊装
施工过中可参照《公路桥涵施工技术规范》执行，严格按照钢桥安装]的施工技术要求进行操作，过程中不得对标准贝雷架进行动火改造，销栓和螺栓安装时，应顺畅吻合，不得强行用力敲击，每组（三榀一组）拼装完成，经检查连接片安装、各紧固件牢固无误后方可进行吊装作业。
吊装时，墩身高度小于25 m的可采用两台25 t汽车吊进行吊装，墩身高度大于25 m时25 t汽车吊不能满足吊高要求，可采用一台60 t汽车吊吊装。
为消除地基和支架系统非弹性变形和检测其弹性变形值，正确评价支架系统的安全度，为模板系统设置预留沉落值提供依据，在支架搭设完成后对支架进行预压。根据现场实际情
3
况，预压材料选用砂袋。按130%的设计荷载进行超载预压。预压时间建议为第一孔三天，其他孔距24小时。
5.2.4悬挑施工马道板的搭设
组合贝雷梁的实际宽度仅能满足结构需要，两侧施工马道可采用在上弦杆下吊铺横托梁的方式解决，铺设简如下：
用吊环式螺栓进行固定，紧固丝杆直径不小于14 mm；钢垫片厚度不小于5 mm，简图如图4所示。
a
b
图4悬挑施工马道板的搭设简图
a-马道铺设简图；b-悬挑连接点放大图
5.2.5侧向限位连接施工
外模横向支架与底模在同一水平面上，模板安装时，及时将渡槽底模与外模用螺栓连接，使其形成平面整体，并用下图所示的紧固件将模板支架与贝雷梁上弦连接，使贝雷架上弦杆与模板底支架共同形成稳定的平面桁架结构，充分保证组合体不发生侧向弯扭。
模板底支架与贝雷架上弦之间用螺栓进行紧固，螺栓直径不小于16 mm；安装图如图5所示。
4