交川沟贝雷梁计算书模型4.docx

1.工程介绍 2
1.1 工程概况 2
1.2 技术规范标准 2
1.3主要材料及材料性能 2
2. 工法介绍 3
2.1工法优点 3
2.2适用范围 3
2.3工艺原理 4
2.4施工工艺流程及操作要点 5
2.5设计荷载 6
3、模型建立与分析 8
3.1 计算模型 8
3.3双层加强型贝雷梁检算 13
3.4模型计算结果及验算 14
4.贝雷梁安装事项 21
4.1双层贝雷梁中间无支柱支架安装 21
4.2双层贝雷梁中间无支柱支架预拱度设置 23
4.3双层贝雷梁中间无支柱支架移位 23
4.4双层贝雷梁中间无支柱支架施工周期 24
5.主要材料与设备 24
6.质量控制 26
7.安全措施 26
8.环保措施 27
9.效益分析 27
10.应用实例 27
1.工程介绍
粱重量为840吨，全长32.6m，计算跨度31.1m。粱体采用等高度的斜腹板单箱单室箱形截面，粱中线处梁高2.635m，箱梁顶宽12.2m，箱梁底宽为6m.箱梁中心处顶板厚度35cm,底板厚度为30cm,腹板厚度为45cm,支座处分别加厚至55cm,60cm,100cm. 箱梁腹板设直径10cm通风孔，底板设直径10cm泄水孔，桥面顶板设直径12.5cm泄水孔。

1) 《客运专线铁路桥涵工程质量验收暂行标准》（铁建设〔2005〕160号）
2) 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（铁建设〔2005〕160号）
3) 《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设〔2005〕160号））
4) 《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）
5) 《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）、
6) 《铁路工程结构混凝土强度检测规程》

2. 工法介绍

客运专线现浇双线整孔简支箱梁自重达800t，采用双层贝雷梁中间无支柱支架法施工，从而为现浇梁施工提供一种安全、经济、快速的施工方法，本工法结合了移动模架法的优点，补充了满堂支架法的不足和缺点。该施工方法有如下特点：
1）本工法与满堂支架法比较，有适用性广、不需每孔预压，方便快捷的特点；
2）本工法与移动模架法比较，有投入低、适用性广的特点；
3）本工法利用贝雷梁作为支架系统，用螺旋钢管支撑在墩身的承台或明挖基础上，贝雷桁架属于定型产品、承台或明挖基础属于刚性结构，因此支架系统仅在第一片梁施工时需预压，后续施工的梁体不需再预压，加快了施工进度、节约了制梁成本；
4）本工法比满堂支架法和单层贝雷梁中间设支墩立柱法，节省了基底处理费用；
5）贝雷梁支架现浇梁线形易于控制，外观质量好；贝雷梁刚度大、抗疲劳性强，施工安全性高；
6）施工进度达1孔/12天，快于满堂支架和移动模架法现浇梁。

本工法适用于不同地质、不同结构桥位现浇梁支架系统和临时、抢险、军用便桥。

贝雷梁两端支撑在螺旋钢管支撑的工字钢横梁上，应用简支梁原理对贝雷梁弯矩和剪力、贝雷梁挠度进行检算，从而使贝雷梁在结构物和模板等荷载重力作用下处于安全状态；
对工字钢横向分配梁根据钢立柱按多跨连续梁进行检算，主要是为求得其所受的最大支反力，即单根钢管柱所受的最大压力，以便检算钢管立柱的强度和稳定性，并检算横向分配梁的最大弯曲和剪应力。
对螺旋钢管按轴心受压构件检算其强度和稳定性；
对承台基础检算混凝土局部承压容许应力。

1、拟定支架结构双层贝雷梁中间无支柱支架方案设计依据经验并参照类似工程和桥梁结构初步拟定支架的结构形式，见双层贝雷梁整孔现浇客运专线32m混凝土梁支架图5.2.1-1和5.2.1-2。
2.5设计荷载
1）设计荷载
砼箱梁自重：G1=840t，其中翼缘板部分梁重：G2=219t
侧模重：G3=82.4t底模重：G4=24.5t，内模重：G5=35t

3、模型建立与分析
3.1 计算模型
454)其中16Mn用于腹杆和弦杆，其余为Q235钢。

3.3双层加强型贝雷梁检算
说明：贝雷梁自重,0.9KN/m
1）翼缘板下部贝雷梁检算
每片贝雷梁每米荷载：q=[(412＋1145)/32.6]/3＋1.8=17.7kN/m；
2）腹板、底板下贝雷梁检算
采用12排双层加强型贝雷梁，在跨中节点处采用三排贝雷梁横向相连，按均布荷载考虑。
荷载：底模板、内模及支架自重：G=59.5t，新浇砼重量：G=840-219=621t
每米荷载重量：q=[(59.5＋621)/32.6×10] /12＋1.8=19.2kN/m
根据实际施工情况和施工经验现浇箱梁腹板处荷载较大所以建模时荷载分配如下：
腹板下贝雷架
底板下贝雷架
20.3kN/m
17kN/m

3.4模型计算结果及验算

图3-6 弯矩内力截图（最大值：104.75kN*m）

图3-7 竖向剪力截图（最大值：449.06kN*m：出现在分配梁）

图3-8 弯曲应力图（最大值：99.55MPa）

图3-9 竖向剪应力截图（最大值：93.57MPa）

图3-10 组合应力截图（最大值：222.76MPa）

图3-11 竖向扰度截图（最大值：24.24mm）
最大弯曲正应力如图3产生在跨中:
最大剪应力如图4在分配梁支点上：
最大组合应力如图5在分配梁支点上：
跨中如图6挠度：f=24.24mm≤L/1000=27mm
由上检算，贝雷梁处于安全状态

3.5贝雷梁下部型钢横梁验算

图3-12 立柱计算模型
1）计算荷载：
为保证计算模型符合实际要求，立柱和分配梁计算荷载由上部贝雷梁直接传递。
2）模型边界条件：
根据实际工况立柱底部埋入混凝土基础，桥墩连接也是预埋入桥墩基础，以上边界均属于固定端约束。
图3-13 立柱计算模型边界条件

图3-14 A情况临界荷载系数特征值 图3-15 B情况临界荷载系数特征值
A情况：临界系数=
B情况：临界系数=
[K]—结构弹性刚度矩阵；
—自重荷载计算的几何刚度矩阵；
—竖向荷载计算的几何刚度矩阵
图3-16 立柱分配梁竖向剪应力（MPa）

图3-17 立柱分配梁竖弯曲应力（MPa）
图3-18 立柱根部混凝土支反力（ton）
结论：根据图7和图8的模态结果，可知P 630x12（mm）立柱稳定分析情况A小于分析情况B的结果，这与实际情况相符合。两种情况下的临界荷载系数，及稳定系数都大于6，可以认为630立柱是稳定的。根据图9和图10应力结果可知立柱和分配梁在荷载组合下最大弯曲应力为68.8MPa，最大剪应力为75.7MPa，而Q235钢的容许弯曲应力值为170MPa，容许剪切应力为110MPa。因此可以认为临时结构强度满足《钢结构设计规范》（GB50017-2003）要求。
根据图10立柱在最大支反力110t。
建议：
1)施工时在每排贝雷梁两端的贝雷梁竖杆处加［10槽钢的竖以增强贝雷梁的抗剪性。
2)在每排贝雷梁的两端的每个贝雷梁及跨中两节贝雷梁使用增强型弦杆，以增强贝雷梁的抗弯性能并减小跨中挠度。
3）分配梁与贝雷梁搭接处应加强分配梁

4.贝雷梁安装事项
4.1双层贝雷梁中间无支柱支架安装
1）首先清除承台顶砼浮浆，以防钢立柱下沉；
2）立钢管立柱（钢管立柱下为1cm厚钢板，上为4cm厚钢板）：立柱采用壁厚12mm的Φ630螺旋钢管，立柱安装要竖直无倾斜，立柱中心要位于贝雷梁竖杆下，采用膨胀螺栓或预埋钢筋固定在承台上，防止移动；
3）砂箱：砂箱为可调高度砂箱，砂箱采用壁厚10mm的Φ529螺旋钢管，在砂箱内装上干燥的中粗砂，放置壁厚10mm的φ478mm、内灌注C50钢筋砼钢管，落模时，松掉靠近钢管砂箱底部的螺栓掏出砂子，使钢横梁及贝雷梁下落，拆除梁模，砂箱可调高度不超过30cm。主要起到调平钢横梁、脱落模板和贝雷架作用；
4）钢横梁：分配梁起着将结构荷载、支架荷载和施工荷载分配到钢管立柱上同时受力的作用。分配梁采用2根焊接的I40工字钢或1根HW40型钢，同时在型钢上焊接挡块，防止贝雷梁移动；
5）贝雷梁：采用2层叠合在一起的定型321桁架组成，双层贝雷梁之间采用厂家专用螺栓联结，用于承受制梁时的荷载，完成简支梁的浇注。不同排间的贝雷梁间采用花窗连接形成双排或多排贝雷梁，加强自身抗扭能力。
在钢管立柱支撑处，贝雷梁竖杆用［10槽钢加强贝雷梁抗剪力。支架系统采用加强弦杆加强，提高贝雷梁自身的抗弯能力。
为增强贝雷梁的稳定性，贝雷梁横向间采用角钢连接。
贝雷片在梁跨下的地面上按设计排数用花窗横向连接成贝雷梁，纵向按起吊能力分段或连成整体后，采用吊车或龙门吊整联吊装就位。吊装必须有专人指挥，起吊和下落必须平稳，避免对立柱等结构造成冲击，以确保安全。

4.2双层贝雷梁中间无支柱支架预拱度设置
1）贝雷支架搭设、模板安装好后，在第一孔箱梁施工前对支架进行预压。预压的目的是检测支架自身的强度、刚度和稳定性、同时消除支架搭设的非弹性变形、检测支架承载预压后落模砂箱的沉降量、测算出施工荷载时的弹性变形，根据设计箱梁张拉后的上拱度再设置支架的预拱度，待梁施工完成后，通过测量检测预拱度设置是否合理，再次进行实际调整。压重的荷载分布模拟箱梁的自重分布，压重顺序模拟混凝土的浇注顺序。预压重量采用1.1倍梁重均布均载预压，待支架稳定后，卸载到1.0倍梁重并稳定后时观测各观测点数据，作为各点加载1.0倍梁重后数据值。
预拱度在贝雷支架跨中最大，其余按二次抛物线设置。
2）分别在钢管立柱和落模砂箱处布点进行地基基础沉降量观测和砂箱沉降量观测，分别用水平仪和钢尺量测。
在贝雷梁支架下作标记布观测点进行支架变形观测，用水准仪进行观测
3）沉降观测：压重物堆码前先测量出各观测点的原始数据，压重后6h、12h、24h测量出各观测点的数据，计算各点变形值，当无沉降变化时即认为沉降稳定,卸载后测量各观测点数据，并做好记录。观测完成后，整理观测记录，根据记录结果计算支架基础和砂箱内砂子的沉降量及支架塑性和弹性变形情况。
4）预拱度设置：预拱度考虑梁体混凝土自重引起的挠度，张拉预应力产生的上拱度，静活载挠度，确定跨中预拱度，纵向其余各点按二次抛物线设置。预拱度的调整采用在模板下贝雷梁顶垫不同厚度的钢板进行调整。
4.3双层贝雷梁中间无支柱支架移位
梁体施工初张拉后，通过砂箱靠支架和模板自重脱模，模板采用卷扬机拖拉过孔，贝雷梁支架吊装在平板车上运至下一孔。

4.4双层贝雷梁中间无支柱支架施工周期
通过合理配置贝雷梁支架、模板和钢立柱体系，其制梁周期为12天，见下图。
注：首孔梁支架搭设时间为10天，施工时间为24天，后续梁贝雷支架循环每孔梁周期为12天。
5.主要材料与设备
考虑施工工期和模板的使用率，每套模板配备2套底模、1套侧模和内模、2套贝雷梁支架（其中支撑系统为3套），这样贝雷梁搭设不占用制梁周期，并便于贝雷梁支架的周转和模板的移位。
移动支架搭设材料及作业人员、设备配置如下：
5.1移动支架搭设材料（每套支架）
序号
设备名称
单位
规格
数量
1
321型贝雷梁
片
3.0m
324
片
2.5m
24
2
Ф630螺旋钢管
根
壁厚12mm，长度根据墩高确定
14
3
Ф529螺旋钢管
个
0.5m长
14
4
10mm厚钢板
块
0.75×0.75m
42
5
40mm厚钢板
块
0.75×0.75m
14
6
HW40型钢
根
12m长
2
7
∠75×5角钢
m

48
8
贝雷梁销子
个

936
9
桁架螺栓
个

348
10
弦杆螺栓
个

696

5.2支架搭设设备
序号
设备名称
单位
规格
数量
1
汽车吊
台
25t
1
台
16t
1
2
电焊机
套

4
3
氧气乙炔切割设备
套

2
4
全站仪
套
徕卡TCR402
1
5
水准仪
套
DSZ3
1
6
倒链
台
5t、10t
各4
7
手动千斤顶
台
30t
2
5.3支架搭设工具
序号
工具名称
单位
规格
数量
1
水平尺
把

1
2
靠尺
把

1
3
磨光机
台

4
4
手锤
把
8磅
4
5
套筒扳手
把
M24
4
6
活动扳手
把
中号
4
7
钢尺
把
50m
1
把
5m
2
8
撬棍
把
一头扁 一头尖
6
9
线锤
个

2
10
梯子
把

2
5.4其他辅助材料
序号
材料名称
单位
规格
数量
1
麻绳
M

30
2
钢管
根
Ф48
50
3
枕木
根
2.5m标准枕
20
4
钢板
吨
10mm～30mm
0.5
5.5支架搭设及作业人员配置:
序号
人员分工
单位
数量
备注
1
指挥员
人
1

2
起重工
人
1

3
电工
人
1

4
架子工
人
10

5
电焊工
人
4

6
技术员
人
2

合计
人
19

6.质量控制
1）遵照《客运专线铁路桥涵工程质量验收暂行标准》（铁建设〔2005〕160号）、《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（铁建设〔2005〕160号）、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设〔2005〕160号）、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）、《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）、《铁路桥涵设计基本规范》（TB1002.1-2005）、《铁路工程结构混凝土强度检测规程》（TB10426-2004）等有关的技术标准执行。
2）贝雷支架方案设计时重点检算贝雷架的弯矩和剪应力，钢管立柱的稳定性。贝雷桁架挠度最好控制在L/1000以内，以便模板调整预拱度，否则对模板加工精度就要求很高。
3）贝雷桁架搭设时重点检查连接螺栓是否牢固，使双层贝雷梁同时受力，否则影响支架体系受力状态，影响梁体外观线形。
4）加强支架预拱度的标高控制，以控制梁体预应力张拉后的梁体拱度，保证运营的质量。
5）建立健全质量保证体系和施工检查程序。
6）开展QC小组活动，组织技术攻关。
7.安全措施
1）钢立柱固定一定要牢固，防止移动；钢管安装要垂直，以保证轴心受力；
2）支架搭设时起吊设备要设专人指挥，严格执行起吊安全规程；
3）各种连接螺栓、销子要连接牢固，保证贝雷梁处于安全受力状态，防支架突然变形；
4）支架砂箱掏砂下落时，每端的砂箱要同步掏砂均匀下落，保证钢横梁始终处于水平状态，以防止贝雷梁倾斜或滑移伤人，出现安全事故；
5）侧模拖拉移动过孔时，固定专人开卷扬机，不可速度太快，拖拉受力点要在中心。如阻力太大，可于贝雷梁上涂抹黄油等润滑剂；
6）执行高空作业和用电安全规程；
8.环保措施
执行国家环保法规，对生活废水要处理合格后按指定地点排放；生活垃圾和建筑垃圾回收，按指定地点集中堆放；建立环保组织和环保保证体系。
9.效益分析
1）克服了不良地质地段和河流上现浇梁的技术难题；
2）同条件时，比满堂支架节约基底处理费用和预压费近10万元；
3）比移动模架一次性投入费用少，一套移动模架近550万，而1套贝雷支架（含模板（2套底模）、贝雷支架2套）200万；
4）施工进度快，每套模板月制梁2.5片，加快了施工周期；
5）贝雷架可作为周转料，作为施工便桥用料及不同梁体现浇的支架，克服了移动模架适用性单一的特点和满堂支架受地质局限性的特点。
10.应用实例
甬台温铁路Ⅳ标段永乐河特大桥99孔32m简支箱梁和罗溪大桥5孔32m简支箱梁，其地质均为厚达10m的淤泥层，且有几孔跨河，采用双层定型321型贝雷桁架作为支架现浇法施工，克服了满堂支架无法施工的难点和受资金限制而移动模架设备投入困难特点，投入贝雷支架6套，保证了工程工期。
施工中配置了3套模板，每套模板配置了1套侧模、2套底模、1套内模、2套支架、3套钢管支柱，这样贝雷支架和底模不占用制梁周期，自2007年4月开始施工以来，每套模板月制梁2.5片，梁体外观线形和预拱度均满足设计和验标要求。

贝雷支架预压

贝雷支架结构
贝雷支架安装

贝雷支架安装
模板拖拉过孔

模板拖拉过孔后安装
预拱度调整
模板整修
钢筋绑扎