华信天禹水利工程有限公司 河南信阳 464000
摘 要：结合信阳市南湾灌区续建配套与节水改造2017年度工程项目淮河渡槽拆除重建工程特点以及现场地形条件，通过对落地式满堂脚手架和贝雷梁悬空式支架进行比较，提出了将贝雷梁作为支撑架构的主河床槽身现浇支架体系，通过有限元模拟计算，钢管柱、贝雷梁支架在强度和稳定性方面均能满足施工要求，采用此法既可保证槽身施工质量，还可加快施工进度、降低施工成本，可为类似工程提供参考。
关键词：南湾灌区；淮河渡槽拆除重建；河床段：箱梁槽身；贝雷梁支架；有限元计算
1、工程概况
信阳市南湾灌区续建配套与节水改造2017年度工程新建淮河渡槽进口与南北岸渠道相接，由砼护坡、扭面段及C35钢筋砼矩形槽组成，其中单侧砼护坡长80m，M10浆砌石扭面长10m，C35钢筋砼矩形槽长10m。渡槽两端下部设M10浆砌石裹头，护坡厚度400mm。重建渡槽结构形式为C35钢筋砼矩形槽，总长705米，每跨15米，共47跨。槽底比降1/634，槽身净跨4.0m，净深3.2m，槽底梁宽1.1m，侧墙与底板厚0.3m，槽顶顶板厚0.2m。墙顶部设2m宽、0.2m厚人行桥板，人行道两边设有栏杆，高1.1m。两桥板间设拉杆，拉杆纵向间距2.5米。槽墩台采用双桩式基础，桩基直径为1.0m，桩长33-37m;立柱直径为0.8m，立柱长4-11米；桩柱连接处设联系梁。
根据施工图和现场的情况，槽身钢筋砼自重216.42t，前期河床段桩基筑岛为新填路基，满堂支撑体系对地基承载力的要求较高，不易处理，且现场渡槽上下游尚有通行要求，决定采用两套支撑体系，即在渡槽南岸2#～23#，北岸42#～45#槽身浇筑支撑体系采用原设计满堂支架法；河床段23#～42#槽身浇筑支撑体系采用钢管柱贝雷梁组合支架的施工方案进行施工。
2、槽身现浇支撑架方案的选择
根据南湾淮河渡槽位置的地形、地貌特点，结合项目实际情况，设计单位设计现浇支架方案为满堂支架，项目部提出采用钢管柱贝雷架组合支撑系统。现场地形条件满足设计现浇支架施工作业要求。槽身钢筋砼自重216.42t，前期河床段桩基筑岛为新填路基，地基承载力不易满足满堂支撑体系对地基承载力的要求，地基处理难度大，渡槽跨度为15m，若采用满堂支架，需对新填地基处理，处理材料浪费较大，成本上不经济，且现场渡槽上下游尚有通行要求，满堂支架搭设后对项目的施工交通有很大影响，河床段满堂脚手架搭设高度超过13米，高度较高，要满足支撑架稳定的宽高比要求，支架横向宽度增大、消耗的材料多、搭设时间长且安全隐患大。根据现场地形地貌及工期要求，对满堂支架和贝雷梁支架进行了技术经济比较分析，认为河床段采用钢管柱贝雷梁组合支架更科学、合理。决定采用两套支撑体系，渡槽南岸2#～23#，北岸42#～45#槽身浇筑支撑体系采用满堂支架；河床段23#～42#槽身浇筑支撑体系采用钢管柱贝雷梁组合支架的施工方案进行施工。
3、河床段组合支架方案设计
南湾淮河渡槽河床段23#～42#槽身项目部根据现场地形地貌项目部提出的支架方案是利用新建渡槽23#～42#桩顶承台作为受力基础，搭设钢管柱作为支承，然后通过工字钢横梁、贝雷梁、分配梁搭建形成组合支架。在承台上预埋钢管柱螺栓，采用4根Φ530×10mm钢管，横向7.3m，4根钢管均布，用法兰盘与承台预埋螺栓连接；钢管轴向采用法兰盘连接，水平方向横向钢管柱之间采用横撑和剪刀撑连接，纵向与墩柱抱箍采用型钢连接，设两道，4米位置及8米位置各一道；在钢管柱顶端安装卸荷砂桶，在卸荷砂桶上安装2工50C工字钢，长度为9m，在安装工字钢横梁时设置限位卡有效固定，防止2工50C侧移或滑落。在支点部位增加加劲肋，防止局部应力过大。在工字钢横梁上均布13片贝雷梁，贝雷梁上布设工16工字钢分配梁，长9m，按间距60cm均布，工16工字钢用U型卡在贝雷梁上固定（见图1）。[2]
图1：渡槽支架立面图
4、贝雷梁支架安全稳定性验算
本项目方案编制人员借助midas civil有限元软件对贝雷梁进行了数字模拟分析，整个支架约2600个单元。实施步骤为：根据贝雷梁杆件断面特性，采用软件，按照梁单元和杆件单元分别模拟支架属性，按照简支梁条件分析计算边界条件下钢管柱、贝雷梁、分配梁等主要杆件的应力与变形；最后对计算结果进行处理，输出图表或曲线。得知贝雷梁结构中最大扰度出现在跨中。最大挠度为20.9mm，小于最大允许挠度[v]= 13800/400=34.5(mm)，满足要求。分配梁I16的最大扰度为2.03mm，小于最大允许挠度[v]=9000/400=22.5(mm)，满足要求。
根据计算结果，现场组合支撑架预压前后的竖向位移为15mm，考虑拆除支架后渡槽产生的弹性挠度、渡槽运行荷载预拱度及后期混凝土的收缩徐变，获得理想的成槽线形，综合考虑跨中预拱度设置为30mm，编制人员采用AutoCAD软件对预拱度进行二次抛物线分配。
5、河床段组合支架的搭设
5.1 搭设步骤
信阳市南湾淮河渡槽支架主要是利用灌注桩顶承台作为支承，承台施工预先将连接法兰与螺栓预埋到承台混凝土中。先进行钢管柱安装，钢管柱底部法兰盘与承台预埋高强螺栓连接，每隔4m与排架柱采用抱箍加固，钢管柱安装时要保证垂直度；钢管柱顶端放置安装卸载砂桶，采用焊接等方式将卸载砂桶固定，防止发生偏移及滑落；卸载砂桶上部横向放置双拼50C工字钢横梁，设置限位卡，防止双拼50C工字钢横梁侧移或倾覆；横梁上纵向铺设13组贝雷梁，贝雷梁与50C工字钢横横梁之间采用螺栓固定，确保位置准确，贝雷梁之间采用剪刀支撑连接移； 贝雷梁放置横梁后，布设工16工字钢分配梁，长9m，间距为60cm，工16工字钢用U型卡在贝雷梁上固定；完成上述杆件安装和节点加固后，即可开始进行槽身模板的安装。南湾淮河渡槽槽身模板采用定型钢模，由底模、外模、内模及内外模板支撑架组成(图2)。
5.3 安全技术措施
5.3.1严格按照审批过的专项施工方案编制技术交底，对操作班组进行全员技术安全交底，并严格按照交底操作、验收。支架搭设完毕混凝土浇筑前，组织技术、安全、质量、施工部门对架体进行验收。对于、传递荷载部位使用的部件，进行全数检查。
5.3.2根据图纸设计及施工方法，合理的、全面的确定模板支撑体系所需承担的静荷载和活荷载，计算出所需地基承载力，钢管柱、贝雷梁、分配梁、对拉螺杆等最合理的布置形式。
5.3.3模板支撑体系搭设前，组织作业班组学习搭设方案，明确搭设施工要点和要求。
5.3.4搭设模板支架时，对模板支撑体系的强度、刚度和稳定性等有影响的构件尺寸、间距必须进行严格控制。
5.3.5支架钢管柱应与已浇筑好的混凝土柱抱箍采用型钢连接，施工期间不得随意拆除。
5.3.6贝雷梁之间采用穿销连接，连接后应及时利用插销封死，避免出现穿销滑落现象。
5.3.7在进行贝雷梁安装前，进行测量放线，在支撑横梁上将每榀贝雷梁准确位置标示出。
5.3.8在场地内先提前将贝雷梁按照设计要求进行拼接，榀与榀之间连续接采用支撑架。当两榀连接时采用剪刀撑连接。
5.3.9采用穿销连接处必须安装到位，并及时安设插销。
5.3.10贝雷梁与支撑横梁之间采用U型卡固定，确保位置准确，受力合理。
5.3.11分布梁布置间距为60cm，可根据现场实际情况适当调整。与贝雷梁之间采用U型卡连接定位。
5.3.12支撑架必须由专业人员进行搭设，并严格按照方案进行施工。
5.3.13严格控制好架体搭设、拆除时间。
5.3.14遇到雨天、雪天等恶劣天气不得高空作业。
5.3.15控制实际施工荷载不大于设计荷载，泵管需来回摆动布料均匀，不得集中下料过厚。钢筋等不能在支架上方随意堆放。
5.3.16梁板下部支撑架体、螺栓要有100%力矩扳手检测要求，防止人为失误。
5.3.17浇筑令一旦签发，支撑架下方不得安排其他作业人员。
5.3.18搭拆时，地面及空中工作平台应设围栏和警戒标志，专职安全员看守，严禁非搭拆人员入内。
结 语
(1)信阳市南湾灌区续建配套与节水改造2017年度工程项目淮河渡槽拆除重建工程受地形条件影响，总长0.75 km，跨度15米，高度13m。河床段采用钢管柱加贝雷梁的现浇支架进行槽身浇筑是经济的，在质量安全控制方面也是有效的，本支架方案在南湾淮河渡槽河床段槽身施工中取得了良好的效益。
(2)在地基承载力较难满足满堂支架搭设要求的情况下，钢管柱贝雷梁组合现浇支架整体稳定性好和施工速度快、效率高等优点，在桥梁工程中应用广泛，技术成熟，值得在类似工程中推广使用。[1]
参考文献：
[1]李毅，杨君磊，邓树密.贝雷梁支架在毗河一期供水书永分干渠渡槽施工中的应用《四川水力发电》 ， 2017 ， 36 (5) :9-11
[2]沈敏，裴茂才.浅谈渡槽槽身施工支架的设计和验算.四川水利发电，1001-2084（2016）增2-0088-05
作者简介：宋超（1980年），男（汉族），本科，工程师，河南信阳人，主要从事水利工程施工、项目管理等工作。
论文作者:宋超
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/19
标签：支架论文; 渡槽论文; 钢管论文; 淮河论文; 工字钢论文; 河床论文; 组合论文; 《防护工程》2018年第26期论文;