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水上现浇箱梁支架搭设施工技术
叶代成
(厦门百城建设投资有限公司,厦门,362000)

摘 要：中洲大桥整联现浇箱梁支架采用钢管贝雷梁柱式结构,本文介绍了支架体系的设计、验算以及施工要点,并在对支架进行预压和观测的基础上提出了加强措施。实践证明，支架的设计与施工是可行的。
关键词：现浇箱梁 钢管贝雷架 施工 观测

1. 工程概况
厦门中洲大桥位于厦门同安湾海域，全长1540米。桥梁上部构造由西至东采用（5×35）+（4×35）+（5×35）+（4×35）+（4×35）+（5×35）六联预应力混凝土等截面连续箱梁；桥梁横向按左、右两幅分离设置，桥面宽2×14.5m，采用单箱单室，纵、横双向预应力混凝土斜腹板等截面连续箱梁，梁高2m，箱梁顶板宽14.5m，底板宽6.8m，顶板厚0.25m，底板厚0.25m,腹板厚0.45m，两侧悬臂长为3.572m和3.549m，在桥墩支点截面和桥台端支点截面设置横梁。
海上支架采用钢管贝雷架，箱梁采用整联现浇施工工艺。
2. 支架设计
2.1总体设计
现浇支架采用钢管贝雷架梁柱式结构，立柱采用Φ610×8mm钢管，钢管上布置 2Ｉ36a工字钢作横梁，横梁上布置6组12排贝雷纵梁。贝雷纵梁用国产“321”贝雷片拼装而成，两排一组，用支撑架连接，贝雷纵梁均作简支布置。
2.2钢管支撑设计
箱梁跨径L=35每跨支架跨中设两道中支墩，中支墩采用双排钢管桩， 每道中支墩设置2×6根钢管桩，中间间距为1.6米。钢管桩底部焊接桩尖，以增加单桩承载力和便于后期钢管桩的拔出。墩旁钢管桩落在承台砼面上，每排架在承台断面外左、右侧分别加打桩1根以增强稳定性。
双排钢管桩间焊接横向及斜向剪力撑，增大桩身稳定性，横撑、剪力撑均采用10号槽钢制作。
钢管桩施工时采用DZ45型振动锤沉桩，承载力按贯入度和钢管入土深度双控，确保满足要求。
2.3贝雷梁设计
贝雷纵梁为12m+9m+12m的三跨简支梁结构。横截面贝雷片布置为一组150贝雷片 + 一组45贝雷片+ 一组150贝雷片 + 150贝雷片 + 45贝雷片 + 150贝雷片，贝雷片最大跨径按照11.0米计算，如图1。

图1 箱梁支架布设纵向示意图
3．支架力学验算
考虑箱梁横隔梁荷载主要作用在墩顶，因此，验算时取具有代表性的跨中断面计算，在横桥向上根据贝雷片的分布图，按图2所示分区，取各区的荷载进行验算。

图2 箱梁支架横断面图
3.1 荷载计算
(1)新浇混凝土自重取26 kN/m3，则各区混凝土的自重为：
FA=0.7820×26=20.3 kN/m
FB=0.7945×26=20.7 kN/m
FC=0.6925×26=180 kN/m
FD=0.9172×26=23.9 kN/m
FF=0.6843×26=17.8 kN/m
F合=116 kN/m
(2)侧模、底模、内模及格栅木按1.5 kN/m2计；
(3)贝雷自重按2 kN/m计；
(4)施工人员、料具等施工荷载取0.5 kN/m2 ；
(5)泵送混凝土时产生的冲击荷载、振捣混凝土时产生的荷载共取1.5 kN/m2
因此，作用在贝雷梁上的均布荷载(1)—(5)组合为：
QA=20.3+(1.5+0.5+1.5)×1.5+2=27.6 kN/m
QB=20.7+(1.5+0.5+1.5)×1.1+2=26.6 kN/m
QC=18.0+(1.5+0.5+1.5)×0.575+2=20.0 kN/m
QD=23.9+(1.5+0.5+1.5)×0.575+2=27.9 kN/m
QE=15.4+(1.5+0.5+1.5)×1.1+2=21.3 kN/m
QF=20.7+(1.0+0.5+1.5)×1.1+2=27.0 kN/m
Q1/2合=150.4 kN/m
3.2贝雷梁弯矩验算
最大弯矩Mmax=ql2/8=27.9×11.02/8=422.0 kN·m
考虑不均匀系数1.2, 则
M=506.4 kN·m<[M]=788.2 kN·m
Q=27.9×11.0×1.2/2=184.1 kN<[Q]=245.2 kN
满足要求。贝雷梁允许弯矩、剪力、挠度允许值由生产厂家提供。
3.3贝雷梁刚度验算
L=11.0m
f=5ql4/384EI
=5×27.9×110004/(384×2.1×105×20500×104)
=10.1mm<11000/400=27.5mm
满足要求
3.4横梁验算
横梁由2Ｉ36a工字钢组成，各贝雷梁作用在横梁上的力如图3所示，2I36a的Wx＝1750×103mm3，A腹板＝7200mm2。

图3 横梁作用力示意图
(1)悬臂部分
Mf=98.8 kN·m
σ=56.5MPa<[σ]=145 MPa
Rf=164.7 kN
τmax=22.9MPa<[τ]=85MPa
满足要求。
(2)EF梁段
由Mmax=2Pa2b2/L3得Mmax=32.6 kN·m
σ=18.6MPa<[σ]=145 MPa
Rf=83.7 kN Re=216.1 kN
τmax=30.0MPa<[τ]=85MPa
满足要求。
(3)DE梁段
Mmax=29.3 kN·m
σ=16.8MPa<[σ]=145 MPa
Re=161.1 kN Rd=122.9 kN
τmax=22.4MPa<[τ]=85MPa
满足要求。
(4)CD梁段
Mmax=64.4 kN·m
σ=36.8MPa<[σ]=145 MPa
Rd=168.4 kN Rc=168.4 kN
τmax=23.4MPa<[τ]=85MPa
满足要求。
(5)各支点反力
Rf=248.4 kN
Re=346.5 kN
Rd=322.1 kN
3.5支撑在承台上的钢管验算
A=11191mm2，钢管立柱最大自由长度6.595m，钢管自重5.79 kN。2Ｉ36a工字钢自重14.2 kN。
钢管承受的最大压力N＝346.5+14.16×1.5/6+5.79=350.0 kN
回转半径：i=210mm
最高的钢管按6.6m计，则λ=6600/210=31.4，查《钢结构设计规范》[2]附录C-2，b类截面轴心受压构件的稳定系数ψ=0.930
σ=350000/(0.930×11191)=33.6N/mm2<[σ]=140N/mm2
因此，钢管立柱满足要求。
3.6钢管桩单桩承载力验算
根据支座反力验算钢管桩最大受荷Rmax＝Re=34.65t，根据振动锤贯入度-荷载曲线，在贯入度小于5mm/min 时，单桩承载力达到47.8t，故承载力满足要求。
4. 施工
4.1钢管桩施打
⑴ 采用50t履带吊机结合DZ45型振动锤施打钢管桩。先在海上用拉线定位钢管桩位置，然后用振动锤夹紧钢管，吊机吊运至打设位置，开启振动锤，管桩即随振动锤激振力进入土层。
⑵ 管桩打入采用入土深度与贯入度双控以贯入度为主。在贯入度小于5mm/min时，继续激振3min，测量入土深度。计算单桩承载力达47.8t时理论上应入土4.8m，如入土深度达到要求，则完成管桩施打；如入土深度小于4.8m，则继续激振2min,至贯入度稳定在5mm/min之下则停止施打。
4.2 横梁安装
每排钢管桩施打完成后通过切割或补接调整好管桩顶面高程，在管桩顶部焊8mm厚钢板后安装2Ｉ36a横梁，横梁与立柱上钢板焊接固定。
4.3 贝雷梁架设
每跨贝雷梁组装完成后整体吊装至横梁上，跨间贝雷梁断开，形成简支梁结构。
4.4 连接加固
⑴ 将双排钢管桩逐根用10号槽钢焊接连成整体，包括横向连接、纵向连接、剪刀撑焊接等；
⑵ 将每榀贝雷梁用U型箍固定在横梁工钢上；
⑶ 在贝雷梁间加横向连接将贝雷梁连成整体。
5. 预压与观测
5.1观测数据
按设计方案搭设支架，在搭设完成3天后采用1.1倍施工荷载进行预压并观测钢管、贝雷梁的沉降、变形，数据如表1：
表1 沉降观测数据
项目
单位
数值
中支墩钢管最大沉降量
mm
11
贝雷梁最大挠度
mm
6
钢管柱最大侧向位移
mm
4
钢管柱最大纵向位移
mm
5
5.2观测结果分析
观测显示加荷后支架总体稳定性较好，贝雷梁挠度及钢管柱沉降量在预期范围内，但钢管柱存在一定的纵向及侧向位移。
5.3加强措施
为增强钢管柱整体稳定性，决定在中支墩支撑钢管柱间设2×2根水平钢管，采用Φ273mm螺旋钢管焊接，将支架立柱连成整体；在每跨支撑钢管外加打一根抗侧向位移钢管并与支撑钢管连成整体。
6.小结
2007年8月7日成功进行了左幅第六联箱梁混凝土浇筑，混凝土施工过程中进行了支架变形和稳定性监测, 施工过程中支架稳定性良好，沉降、位移数据均在控制范围内,实践证明支架设计施工方案合理可行，水上现浇箱梁支架采用钢管贝雷结构有较好的安全可靠性。
支架搭设前需要进行力学验算，在浇筑前要进行预压，通过观测判定支架稳定性。
支架施工应严格遵守设计施工方案，保证钢管桩的贯入度和入土深度，做好横梁、贝雷梁安装的细部处理和钢管桩之间的连接加固。

The design and construction of bearing carrier for cast-in-place box girder of Sea-crossing Bridge
YeDaicheng
(Xiamen Baicheng Construction&Investment CO.LTD, Xiamen,362000)
Abstract: Bearing carrier for cast-in-place box girder of Zhongzhou Bridge, adopt steel tube Beret beam column structure .In this article ,the design、checking computation and construction of the bearing carrier has been submitted. On the basis of preloading and observation, put forward the strengthen measure.The engineering practice proved , bearing carrier’s design and construction is feasible.
Keywords: cast-in-place box girder steel tube Beret beam construction observation

[参考文献]
[1] 周水兴,等.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社,2003
[2] GB50017-2003,钢结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003
[3] GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2002
[4] JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S]. 北京:人民交通出版社,2000
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