（中铁二十五局集团广州铁路第一工程有限公司，广东广州510000）
摘要：平江特大桥7#-12#墩采用预应力混凝土连续梁，一联全长163.3m，跨度为（32+3×32.7+32）m，墩高14.85m～30.35m。为确保5孔连续梁顺利完成，经过分析、论证采用桩基础+钢管+贝雷片组成的支架施工方案。
关键词：预应力混凝土连续梁；桩基础；钢管；贝雷片
前言
平江特大桥位于江西省赣州市，7#墩～12#墩采用5×32m预应力混凝土连续梁，一联全长163.3m，跨度为（32+3×32.7+32）m，边支座中心线距梁端0.6m，为有碴面桥，纵坡5.5‰。此联位于曲线段，曲线段线间距4.4～4.513m，为双线变三线现浇道岔区连续梁，设计速度为客货共线的200km/h（客）、120km/h（货）。连续梁分两个施工节段，第一个施工节段为46.7m，第二施工节段为B段58.3m和B＇段58.3m同时浇筑完成。
梁体为等高连续箱梁，梁高3.0m，截面为单箱双室。全桥箱梁底宽5.68～11.169m，桥面板宽为12.2～17.689m，挡砟墙内侧净宽8.9～14.389m，顶板厚34cm，底板厚30cm，全桥共设6道横隔梁，分别位于中支点、次中支点、端支点，设过人孔。
1现浇支架方案选择
结合本桥大规模预应力箱梁结构工程的施工特点，考虑最高墩高超30m，且此联梁段跨村道，采用满堂式脚手架不满足安全要求及影响当地交通通行。同时，因此联位于曲线段，桥面宽度逐渐变窄，移动模架及挂篮施工等方法不适用。经比对，最终确定采用桩基础钢管贝雷片支架系统施工。
2现浇支架设计
结合现场地质条件，原地面以下分别为粉质粘土、泥质砂岩。地基处理方案采用直径为1m，长度5m挖孔桩，桩上设长14～16m、宽2.6m、高1m的C25钢筋混凝土基础。
支架采用φ630mm，壁厚10mm钢管柱，钢管柱顶设90×90×2cm的钢板，钢板上铺由两层工字钢及中间落砂筒的调节块，调节块上铺双拼I40横梁，横梁上贝雷梁的支架系统，在贝雷纵梁上按间距60cm铺设I18工字钢作为分配梁。底板下方分配梁上放置木楔块，用于调节底模高程，木楔块上顺桥向铺设10×10cm的方木，方木横向间距30cm。（支架设计方案见附图1、附图2）
梁体侧模以及端模采用钢模，底模、内模采用厚2.5cm木夹板。
3支架结构检算(取7#-8#墩支架进行检算)
3.1工字钢（I18）横梁
为简化计算，箱梁腹板下部贝雷梁分布三片，间距45cm，因腹板砼较重，横梁在此处按固定端考虑。
（1）荷载组合
桥梁自重产生的荷载视为均布荷载,砼自重取2.6t/m3计算：
q11=1.3×（0.9×0.5×26×2）=30.42KN/m
q12=1.3×（0.6×0.5×26×2）=20.28KN/m
模板、支架荷载：q2=0.481KN/m
工字钢自重：q3=0.241KN/m
施工人员、施工料具运输、堆放荷载：q4=0.75KN/m
倾倒混凝土及振捣混凝土产生的荷载：q5=2KN/m
荷载组合计算：
Q1=q11+1.3×（q2+q3）+1.4×（q4+q5）=30.42+0.939+3.85=35.209KN/m
Q2=q12+1.3×（q2+q3）+1.4×（q4+q5）=20.28+0.939+3.85=25.069KN/m
（2）受力分析
弯矩（见附图3）：
附图5 箱梁中部I18钢横梁剪力图
?(x)=0.2mm
3.2 7#-8#墩贝雷梁结构验算
（1）荷载组合
贝雷梁所受均布荷载为：
Q1=1.3×（q11+q2+q3）+1.4×（q4+q5+q6）=792.847KN/m
Q2=1.3×（q12+q2+q3）+1.4×（q4+q5+q6）=589.938KN/m
Q3=1.3×（q13+q2+q3）+1.4×（q4+q5+q6）=739.121KN/m
（2）受力分析
a.7#至8#墩间贝雷梁计算简图（见附图6）：
附图8 7#至8#墩间贝雷梁剪力图
Qmax=3059.595KN，R2=2396.537KN，R3=5714.206KN，R4=5714.337KN，R5=2357.631KN。
（3）抗弯验算
贝雷梁单层单排容许弯矩：[W]=788.2KN，由以上内力分析可知，最大弯矩为：
Mmax=4545.398KN.m<0.9[W]*23=16315.74KN.m，满足要求。
（4）抗剪验算
贝雷梁单层单排容许剪力：[Q]=245.2KN，由以上内力分析可知，最大剪力为：Qmax=3059.595KN<0.9[Q]*23=5075.64KN，满足要求。
（5）挠度检算
贝雷梁弹性模量E=210Gpa，贯性矩I=250500cm4，挠度计算：
?max=0.677ql4/（100EI）=5.59mm<L/800=8600/800=10.75mm,满足要求。
4.3横梁（工40a）验算
横梁承受贝雷梁传递的荷载，对跨度最大的工字钢进行验算，其中跨度Lmax=3.6m，位于9#-10#墩之间。
（1）荷载计算
由以上计算可知，工字钢上部荷载远远大于横梁自重，为了简化计算，不考虑其自重，且钢管柱正上方的荷载直接传递，不对工字钢产生弯矩和挠度。
在跨度内处存在跨中和两端贝雷梁传递的均布荷载，由于两端荷载距离钢管柱很近（＜0.063m），故简化为集中荷载，并不考虑它对弯矩和挠度的影响，但验算其对剪力的影响。其中L=3.6m，a=1.35m，b=0.9m，c=1.35m。
由贝雷梁的荷载计算可知：q=138kN/m，F1=F2=18.6KN。
双排工40a工字钢的参数：W＝2180cm3、I＝43440cm4、I/S＝34.1cm。抗弯设计允许应力[σ]=145MPa，抗剪设计允许应力[τ]=80Mpa，弹性模量E=2×105Mpa。
（2）抗弯强度验算
根据计算简图可得，最大弯矩产生于跨中处：
Mmax=
代入数据计算得：Mmax=76KN﹒m。
σmax= Mmax/W =76×103/2180×10-6=34.5MPa＜[σ]=145MPa，满足要求。
（3）抗剪强度验算
横梁最大剪力产生于两端：
代入数据计算得Qmax=65.2KN。
τmax= QmaxS/Id =65.2×103/（34.1×10-2×10.5×10-3）=18.2MPa＜[τ]=80Mpa ，满足要求。
（4）横梁挠度验算
根据计算简图可得，最大挠度产生于跨中处：
代入数据计算得： f=1.46mm＜L/250=14.4mm，满足要求。
4.4钢管桩墩结构验算
钢管桩采用?630×10mm，其轴向容许应力为[δ]=140Mpa。截面面积为194.779cm2。杆件受力按轴心受压考虑。最大轴向压力为：Nmax=5714.337KN，
（1）钢管抗压强度计算
δmax=Nmax/A=5714.337/(5*19477.9) =59MPa<[δ]=140Mpa,满足要求。
（2）钢管稳定性计算
钢管按一端固定，一端铰支计算，μ=0.7。钢管i=219.23mm。
（3）钢管稳定验算：自由长度L0取8m计算。
λ=μl0/i=0.7*8000/219.23=25.54，查表得φ=0.9，
δmax=Nmax/A=59MPa<0.9[δ]=126Mpa，满足要求。
4.5基础验算
在满足地基承载力要求的条件下优先考虑使用条形扩大基础，当条形基础不能满足地基承载力要求时采用挖孔桩基础，基础上部结构最大荷载作用在7#-8#墩之间。
（1）条形基础验算
极限承载力[δ]=200KPa，Nmax=5714.337KN，条形基础L=16m，b=2.6m，h=1m，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）简化计算采用以下公式：Fk=bL（[δ]-20h+10hw），
由上式可计算得：Fk=2.6×16（200-20×1+0）=7488KN＜5×Nmax=28570KN，所以条形基础满足地基承载力要求。
（2）挖孔桩基础验算
挖孔桩径d=1m，桩长L=5m，其中下端2m进入泥质砂岩，[δ]=300KPa，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），对桩基础进行简化验算，其中桩上条形梁基础作为梁自重承载结构和安全储备，不在验算范围内。
单桩短期极限承载力表达式：
由上式得： =3.14×（1.25×300×2+1.25×200×3）+300×9×12×3.14/4=7219.5KN＞5714.337KN
所以挖孔桩基础能满足地基承载力要求。
5现浇支架施工
5.1支架基础
5.1.1挖孔桩施工
两桥墩间沿线路纵向设2排挖孔桩，其中7#-9#墩间每排横向布置5根，9#-12#墩间每排横向布置3根，桩长5m。挖孔桩采用钢筋混凝土护壁，厚15～18cm，每节开挖高度100cm，分节开挖，每挖一节支护一节，严禁超挖。第一节护壁高出地面15～20cm。桩孔护壁砼每挖完一节以后要立即浇筑砼，人工浇筑，人工捣实，砼强度为C25，坍落度控制在140～l8Omm，确保孔壁的稳定性。护壁砼模板的支护在灌注后24小时拆除，开挖要求在上一节护壁砼终凝以后进行。
成孔以后对桩身直径、扩头尺寸、孔底标高、桩位中线、井壁垂直、虚土厚度进行全面检查，检查合格后放入绑扎好的钢筋笼。
桩基混凝土在搅拌站拌制，砼强度为C30，采用砼泵车运至工地，直接灌入孔内成桩。灌注挖孔桩混凝土时注意控制桩顶标高。
5.1.2条形基础施工
对条形基础平面布置、尺寸、挖孔桩深入基础长度及配筋要求，进行精确测量放样，施工条形基础时，在钢管柱与条形基础连接处预埋螺栓和连接用钢板。预埋钢板必须准确定位且表面水平，预埋螺栓的埋入和露出长度必须满足附图的尺寸要求。
7#墩～12#台承台施工时预埋相应的钢板和螺栓。墩身施工时要按照图纸在相对钢管柱的墩身相应位置预埋钢板。
5.2支架搭设施工
钢管柱在安装前测量基础顶面预埋钢板的标高，截好钢管的长度（采用法兰盘螺栓数节钢管柱连接为一根立柱）并做好钢管柱上下法兰盘的焊接及各种配件的准备工作，尽量减少高空作业量。拼装前要检查基础顶面预埋钢板的平整度，其误差要≤2mm。钢管柱安装过程中随时检查立柱的垂直、方正与水平，钢管柱安装完成，其垂直度等各项指标满足施工要求后。每排钢管柱采用工字钢焊接成剪刀撑，提高钢管柱的稳定性。
钢管柱顶放置90×90×2cm厚钢板,钢板上设置位限措施，钢管柱与钢板之间进行采用点焊加固，并确保接触面没有缝隙。在钢板上并列架设两根工40a工字钢作为横梁，采用断续焊接将两根工字钢连成一个整体，焊接间距为0.5m。由于支架系统横向较长，工字钢长度不能满足施工要求，因此，横梁需采用两组切割成指定长度后工字钢组成，长度由支架横向长度确定，两组工字钢必须紧密接触，接触面用按标准联接加固，架设时确保焊接面处于钢板的横向中线位置。横梁与钢板间采取防滑移措施，工字钢横梁超出梁体外边缘1m，作为施工完毕后贝雷梁及工字钢的吊卸平台。
落砂筒安装卸落砂筒的上下钢板与钢管之间采用满焊连接，落砂筒在安装就位前，应事先通过现场测量及计算确定砂筒的高度，待高度调整合适后再吊装就位，避免工作反复。所用细砂应经过筛、冲洗及干燥处理，以确保顺利卸砂。砂筒使用前应经模拟加载试验，一方面检测砂筒是否合格，另一方面获得细砂压缩相关数据，为立模标高提供参考依据。
标准贝雷梁构件拼装成整体后，用汽车吊提升至支墩顶，按设计位置就位。贝雷梁按简支梁使用，其支点放置在端构架的竖杆处。贝雷梁作为受力纵梁，其横向刚度通常较弱，贝雷梁全部吊装就位后，安装联系杆，使各片梁予以固定。然后沿梁横向铺设工18工字钢分配梁，横向根据需要将工字钢切割成指定长度后架设，并保证工字钢的接触面处在贝雷梁横向的中心线位置；纵向按0.6m间距布置完成后，底部用3道纵向钢脚手杆焊接连接成整体，并通过U型卡与贝雷片联接牢固。
道岔梁底板下方I18分配梁上放置木楔块，用于调节底模高程，木楔块上顺桥向铺设10×10cm的方木，方木横向间距30cm。
6结语
本工程的计算变形量与预压测量沉降量比较吻合，现浇砼未出现裂纹。实践证明，本方案是可行的。桩基础钢管贝雷片支架系统具有如下优点：（1）适用于高墩箱梁施工，支架梁下空间大，在跨越道路、沟渠及构筑物等优点突出；（2） 贝雷桁架水平安装，荷载传递路径明确，无水平分力产生，承载力高，稳定性好，支架体系安全可靠；（3）制式材料，便于标准化施工，可在现场分组拼装，施工简单，施工速度快，安全风险小；（4）采用落砂筒作为支架高度调节及落模装置，大大简化了常规的支架法支架顶托高度调节及落模装置，提高了支架系统及模板的周转效率；（5）墩高大于15m后，随着高度的增加，施工成本提升幅度较，节约了成本，较其他支架费用变低。
参考文献：
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论文作者:陈甲林
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月下
论文发表时间:2016/9/19
标签：支架论文; 钢管论文; 工字钢论文; 荷载论文; 横梁论文; 钢板论文; 条形论文; 《建筑建材装饰》2015年12月下论文;