现浇箱梁贝雷支架设计计算 一郑国和 （福建交通技术职业学院，福州３５０００７） 摘要本文结合京福高速福州段某互通六号桥工程实例，对考虑自重和施工荷栽 下贝雷支架各组成部分的强度、刚度及钢管桩的布设进行设计计算。验算表明贝雷支架 的强度、刚度及桩底土层承载力、沉降量均满足要求，该贝雷支架布设方案合理可行。 计算结果对于常见中等跨径连续箱梁结构的施工，尤其在施工条件受限制且处于软基地 质情况下的施工具有参考意义。 关键词桥梁工程现浇施工 贝雷支架 强度验算 刚度验算１ 工程概况 闽侯上街互通桥六号桥采用连续箱梁结构，其中 本桥现浇段贝雷支架底模和外模均采用厚度８＝ ８≠≠～１１≠≠墩为７１ｍ长的三跨一联现浇箱梁。跨径布置为 １２ｍｍ的竹胶模板，加带木固定，纵向带木采用８０ｍｍｘ １９．５＋３２＋１９．５ｍ。桥梁横向采用分离式两幅桥，单幅桥 ８０ｍｍ方形木板，横向间距分别按１４ｃｍ￣３００ｃｍ布置；横向 面宽１１．２５，横坡为２％。箱梁高１．７ｍ，梁底宽６．Ｏｍ，两 带木采用８０ｒａｍｘ１５０ｍｍ的方形木板，纵向间距分别按 侧翼缘各宽２．６２５ｍ。 ５０ｃｍ、ｌＯＯｃｍ布置。底模通过纵、横带木支撑在贝雷桁支 由于贝雷支架具有抗弯能力强、刚度高、设计简 架上，支架底部通过２１３０ｃ拆装梁分配传力于￣＝６００的钢 便、安装拆卸方便、施工速度快、跨越能力强等优点， 管桩。钢管桩支撑于承台上，承台厚６０ｃｍ，长１１．２５ｍ，宽 且８ｊｆ；｝～１１≠≠墩全联箱梁桥跨越已有道路，因此，为保证 １．５ｍ，支架高度可通过位于拆装梁下的钢楔块调整高度。 交通顺畅，全联采用贝雷架代替满堂支架进行箱梁施 为减小跨中挠度和弯矩，将３２ｍ这一跨分成两个 工，支架支撑在承台上，并在中跨处跨中位置设置一个 １５ｍ的简支跨，设中间支撑，墩柱为工字梁格构式缀板 临时墩。该三跨一联现浇贝雷支架的总体布置图如图１ 柱１３６ａ总共４根，下面为８根直径为￣＝２８０ｍｍ，￣＝８ｍｍ 所示，各墩之间贝雷梁截面如图２所示。 的钢管桩。 图１ ８＃一１１舟墩之间贝雷支架布置图（单位：ｍ） ２贝雷支架设计验算 虑的荷载种类及荷载组合均根据施工规范确定［ｚｌ。 ２．１ 设计荷载 模板及支架的自重包括：外模及钢管脚支架、内模 本文中对于支架的设计计算均以单幅桥为对象，考 及内模支架、底模及底模支架、贝雷桁架自重等，经过 操作过程中采用的一些有效的补救措施。其实预应力施 和穿束工作，张拉由经过专业培训的、具有丰富张拉经 工特别是超长钢束的预应力施工是一个系统工程，必须 验的人员操作，并设专人统一指挥，严格按既定的张拉 树立起全过程控制、主动控制、专业施工的观念。施工 工艺进行操作。实践证明，这些措施可以大大减少钢束 前把好预应力原材料关和设备关，严格控制每一道工序 的张拉伸长值出现负偏差超标的现象，确保梁体建立起 的质量，提高预应力孔道的成型精度；做好钢束的制束 的有效预应力符合设计要求。 回福建交通科技２０１１年第４期 纵木６ｏｘ８０ 钢管脚手 横￣，８０ｘ１５０ ｌ６ｏｏ【盟 丽甄丽－００ｏ （ａ）１—１ （ｂ）２－２ ６００ｏ ：ｉ三同． ．１。 ｌ ∞ 斤彳＝ 。。・………、… 』 １ ｌ６ｏｏ １７０五５Ｊ ｌ３５０ １８ｏ０ Ｉ８００Ｔ ｌ３５０ ５ ｏ １６００ １ 上 上 上 上 上 ｌ 上 上 上 ｌ 上 １ １＇‘ｎ ＼横 ●’ ’ ＾，、 （Ｃ）３＿３ （ｄ）４－４ 图２ ８＃＿１１梏墩之间贝雷支架截面圈 （单位：ｍｍｌ 计算它们的线荷载分别为：０．２８ｔ／ｍ、０．４６ｔ／ｍ、０．２５６ｔ／ｍ、 翼缘底部两处贝雷桁架的受力。 ０．０９２ｔ／ｍ。 ２．２．１箱梁中部 混凝土按容重 ＝２．６ｔ／ｍ３来计算箱梁混凝土的自 ８＃－９＃以及１０＃一１１＃墩之间支架按简支梁计算， 重。根据设计图纸，单幅箱梁混凝土总共约为４５６ｍ３， ９＃－１０＃墩之间支架按两孔连续梁计算。 重１１８５．６ｔ。其中，箱梁两侧翼缘混凝土为１２１．１５ｍ３，重 箱梁中部支架设计时需考虑的荷载包括：模板及支 ３１５ｔ，每侧混凝土的线荷载为３１５／（２ｘ７１）＝２．２２ｔ／ｍ；箱 架自重ｑ１＇包含了箱粱内模及其支架，底模及支架，贝 梁中间的混凝土共重１１８５．６－３１５＝８７０．６ｔ，其中，８≠≠、 雷支架三个部分，自重为ｑ１＝１．２６８ｔ／ｍ。而对于箱梁混凝 １１≠≠墩墩顶０．７ｍ范围内为实心混凝土各重１８．２ｔ ９≠≠、 土自重ｑ：，实心箱梁部分混凝土线荷载为２６ ｔ／ｍ，空心 １０＃墩墩顶１．２ｍ范围内为实心混凝土各重３１．２ｔ，则该段 箱梁过渡部分混凝土线荷载为１６．６２ ｔ／ｍ，空心箱梁部 线荷载为２６ｔ／ｍ，８群～１１群墩墩顶两ｌｍ范围内共６ｍ长为 分混凝土线荷载为１１ｔ／ｍ；由于箱梁中间部分宽６ｍ，施 空心混凝土过渡部分，重９９．７２ｔ，该段线荷载为１６．６２ ｔ／ 工荷载ｑ３＝Ｏ．９ｔ／ｍ；振捣混凝土时产生的荷载，按跨中 ｍ，其余空心部分混凝土重６７２．０８ｔ，该段全长为６１．１ｍ， ２ｍ范围内计算，线荷载ｑ４＝１．２ｔ／ｍ。 则线荷载为１１．Ｏｔ／ｍ。 当进行强度计算时，上述荷载合计为：ｑｎ＝２８．１７ｔ／ 根据施工规范主要考虑以下几种施工荷载：在计算 １３３．；ｑ１２＝１８．５２ｔ／ｍ；％３＝１３．１７ｔ／ｍ；ｑ１４＝１４．３７ｔ／ｍ。 模板及直接支承模板的纵木时，取施工面荷载为０．２ｔ／ｍ２。 当进行刚度计算时，上述荷载合计为：ｑ －－－２７．２７ｔ／ 计算直接支承纵木的横木及支架时，取施工荷载为０．１５ｔ／ ｍ；ｑｌ２＝１７．６２ｔ／ｍ；ｑ１３＝１２．２７ｔ／ｍ。 ｍ２。计算立柱及分配梁时，取施工荷载为０．１ｔ／ｍ２；混凝土 边跨强度，刚度及中跨强度计算时受力图示如图３ 振捣产生的荷载按２ｍ范围内面荷载为０．２ｔ／ｍ２进行计算。 所示。通过电算可得截面的最大正应力Ｏ＇ｒｒ＝＝２．２８ｔ／ｃｍ２＜ ２．２贝雷支架受力计算 ［盯］＝２．７ｔ／ｃｍ２；８＃墩－９＃墩之间最大挠度ｆ￣＝４３ｍｍ，ｆ／ 如图２中截面图所示，箱梁底部共有６片贝雷桁架承 Ｌ＝１／４００；９释墩一临时墩之间最大挠度ｆ￣＝ｌＯｍｍ，ｆ／Ｌ＝ 力，而翼缘底部共有４片承力桁架，每侧两片桁支架均 １／１４８５＜１／４００，均满足要求。 采用１６Ｍｎ钢，桁片面积Ａ为３０５．７６ｃｍ，抗弯惯矩Ｉ为 ２．２．２箱梁翼缘 １５０２９８３．２ｃｍ４，ｗ＝２１４７１ｃｒｎ３。下面分别计算箱梁底部及 箱梁翼缘部分桁片相关参数与箱梁底部的相同。其 福建交通科技２０１１年第４期回 ６．１３ｍ，ｋ＝ｌ／ｉ＝２９．２，查表得 ＝０．９６。则叮＝０．５７ｔ／ｃｍ２＜ （ ］＝１．７ｔ／ｃｍ２，满足要求。 ２．２．６横木受力计算 横向带木采用８０ｍｍｘ１５０ｍｍ方木。纵向间距空心 部分按ｌＯＯｃｍ布置，其他部分按５０ｃｍ布置，均按多孔连 续梁计算。相关参数为Ｅ＝９ｘ１０３ＭＰａ．Ａ＝１２０ｃｍ２，Ｉ＝ ２２５０ｃｍ４，Ｗ＝６００ｃｍ３。 在进行空心部分强度计算时，其计算图式见图５。 外模￣ｌＪｑ２ｌ：１．３ｔ／ｍ，腹板底ｑｚ２＝４．７７ｔ／ｍ，倒角部分ｑｚ３＝１．８ ｔ／ｍ，底板部分ｑ ＝１．６６４ｔ／ｍ。通过电算得： ｆ，￣＝５６ｋｇ／ｃｍ２＜［叮］＝１ ｌＯｋｇ／ｃｍ２，满足要求。 在进行空心部分刚度计算时，其计算图示见图６。 图３箱梁计算荷载分布图 则外模￣ｌＪｑ２ ＝０．６５ｔ／ｍ，腹板底ｑ２２＝４．４２ｔ／ｍ，倒角部分 外模及支架自重线荷载ｑ ＝０．２８ｔ／ｍ；混凝土自重线荷载 ｑ ＝１．４５ ｔ／ｍ，底板部分， ＝１．３１ ｔ／ｍ，通过电算得： ｑ２＝２．２２ｔ／ｍ；施工荷载ｑ３＝０．３９ｔ／ｍ；箱梁一侧翼缘宽 ＝１．３ｍｍ＜３ｍｍ，满足要求。 ２．６２５ｍ；振捣混凝土时产生的荷载，按跨中２ｍ范围内 进行实心部分计算时其计算图示见图７。外模侧 计算ｑ４＝Ｏ．５２５ｔ／ｍ。 ｑ２１＝０．６５ｔ／ｍ，底板部分ｑ ＝．３８５ ｔ／ｍ，通过电算得： 上述荷载合计ｑ＝２．８９ｔ／ｍ，与底部６片桁相比， ｏ ＝７９ｋｇ／ｍ２＜［盯］＝１ｌＯｋｇ／ｃｍ２，满足要求；ｆｎ ＝ ８．６７ｔ／ｍ＜１２．２７ｔ／ｍ，完全满足受力要求，不必另外计算。 ２．５ｍｍ＜３ｍｍ，满足要求。 ２＿２．３支架抗剪计算 扣除桥墩盖梁和墩柱分担部分混凝土自重后，９≠≠ 墩支架反力Ｒ ＝１１７．０８ｔ。１０＃墩支架反力１￣２＝１３０．２７ｔ。每片 桁架反力为Ｐ。＝２１．７１ｔ，底部６片桁抗剪容许力为：［ＱＪ＝ １４７ｔ，由于Ｒ２＜＜［Ｑ】，所以支架抗剪能力满足要求。 ２．２．４分配梁受力计算 图５横木空心部分计算简图 分配梁为２『３０ｃ拆装梁，相关参数如下：Ａ＝ １１１．７８ｃｍ，Ｉ＝１３８９６ｃｍ４，Ｗ＝９２６．４ｃｍｓ。按多跨连续梁计 算，对应桁片处加载传力，以钢管顶为支点，计算图示 见图４。 通过计算可得到外侧２片桁支架反力，９≠≠墩支架反 力为２５．６９ｔ，而１０＃墩支架反力为２９．０１ｔ。每片桁反力为 图６横木空心部分刚度计算 １４．５１ｔ，通过电算可得：ｏ－ｍａｘ＝０．９４ｔ／ｃｍ２＜［叮］＝１．７ｔ／ Ｉ 啦ｌ－Ｌ‘５‘，Ｉ Ｉ ｑＭＵＳｔ／． Ｉ ●２ｌ｜ｌ‘５ｔ，． Ｉ ｃｍ２． ＝０．８ｍｍ，ｆ／Ｌ＝０．８／１７００＜１／４００，９撑墩一临时墩 ． ● ・ ● － －Ｊｌ Ｉ ｌ－ｌｌＩ Ｉ ｌ Ｉ Ｉ Ｉ ｌＩＩ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ ● ● ・ － ・ ‘ 之间最大挠度ｆｍａｘ＝１０ｍｍ，ｆ／Ｌ＝１／１４８５＜１／４００，均满足 要求。 Ｉ Ⅲ Ｉ’＿ｌ‘蚰Ｉ３５・Ｉ 瑚中ｌ ｌ５・Ｉ‘５・Ｉ，＿ｌ 。ｌ埘 ｌ中 ２－２＿５立柱受力计算 图７横木实心部分计算简图 如图４所示的计算图示，经计算可得１Ｌ ＝１９ｔ，Ｒ２＝ ２．２．７纵木受力计算 ４３ｔ．Ｒ３＝３６．１５ｔ。本桥钢管桩立柱高度仅为６．１３ｍ，均为 纵向带木采用８０ｒａｍｘ６０ｒａｍ方木，横向间距分别 单根轴心受压结构。其计算公式为：ｏ＇＝Ｎ／￣ｂＡ。其中， 按２０ｃｍ￣３００ｃｍ布置，均按多孔等跨连续梁计算。相关 Ｎ＝６２ｔ，Ａ＝１１３．１ｃｍ２， 【ｃ『】：１．７ｔ／ｃｍ２，ｉ＝２１ｃｍ，ｌ 参数：Ｅ＝９×ｔ０３ＭＰａ， ＝１１０ｋｇ／ｃｍ２。 ． １Ⅲ 。Ⅲ．Ｉ￥１．１蛳． １ｍ ．１ｍ．啪．７Ｎ． １６Ｈ ． 在进行空心部分强度计算时，纵向跨度取１．０ｍ。 １‘ｌｌ‘ｔｄｌ，ｔ扎 ＩＩＬ ｔ ｎＪｎｔ ＩｉｎＩ ｔｎｌＩＩｔ ｌ山ｔ 髓ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｑ３１＝０．５３ｔ／ｍ，Ｍ＝￣２／１０＝０．０５３ｔ・ｍ，仃＝Ｍ／Ｗ：８２．８ｋｇ／ ｃｍ２＜【盯１＝９０ｋｇ／ｃｍ２，在进行空心部分刚度计算时，其 。 。椭 ，憎 ：瑚 嘲 Ｈ－ Ｉ 纵向跨度取１．０ｍ计算，ｑ３１＝０．３９４ｔ／ｍ，ｆ＝ｑ１４／１２８ＥＩ＝ 。Ｉｉ 占 ｎＩ （蕾．】 ｎ ｌＩ。 １．３ｍｍ＜３ｍｍ，均满足要求。 图４分配梁计算简图 进行腹板底部计算时。纵向跨度取１．０ｍ计算， 回福建交通科技２０１１年第４期 ｑ３２＝０．６８２ｔ／ｍ，Ｍ＝ｑＰ／ｌＯ＝０．０６８２ｔ’ｍ，ｏｒ Ｍ／Ｗ１０７ｋｇ／ ‘ｐ——各土层加权平均内摩擦角； ｃｍ２＜【仃】＝１１０ｋｇ／ｃｍ２，ｆ ｑ１４／１２８ＥＩ＝１．７ｍｍ＜３ｍｍ， 均满足要求。 【ｒｏ ＋１］——桩底平面处的容许承载力，其中ｈ＋ｌ属 承台置于底面以下的情况。 实心部分计算时，其纵向按跨度取０．５ｍ计算，则 ｑ３２＝１．４６ｔ／ｍ．Ｍ＝ｑｌ ／１００．０３６５ｔ．ｎｌ，盯＝Ｍ／Ｗ ５７ｋｇ／ 根据地质资料：第①层为１．３ｍ的亚粘土，第②层为 ２．９５ｍ淤泥质粘土，第③层为１．７５ｍ的中粗砂。相应的式 中各计算参数为：‘ｐ＝１９．８７。， ＝１２．５ｋＮ／ｍ３，Ｎ＝ ３３１８ｋＮ，ｅ＝０；Ｌｏ＝９．１２ｍ，Ｂ０＝３．１２ｍ，ｌ＝６ｍ；ａ＝Ｌｏ＋２ｈ－ ｃｍ２＜【盯】＝ｌｌ０ｋｇ／ｃｍ２，ｆ ｑ１４／１２８ＥＩ ０．３ｍｍ＜３ｍｍ， 均满足要求。 ２＿２．８面板受力计算 ｇｑｏ／４＝１０．１６ｍ，ｂ＝Ｂｏ＋２１ｔｇ￣／４＝４．１６ｍ。代入式（２），得 至０盯 】２ｒｏｏｋ｛［叮ｏ】＋ｌ（ ２（ｈ一３）｝ ２２０．７ｋＰａ＜【ｒｏｈ＋１］，持 底模面板采用８＝１２ｍｍ厚竹胶板，面板按多孔连续 梁计算，相关参数如下：Ｅ＝７２１ＭＰａ， ＝９０ｋｇ／ｃｍ 。 在空心部分强度计算时，ｑ４ ：１．７６４ｔ／ｍ，Ｍ＝ｑ１２／ １０＝０，０１５８７６ｔ．ｍ，盯＝Ｍ／Ｗ＝６７．４ｋｇ／ｃｍ２＜［叫 ９０ｋｇ／ ｃｍ２。力层强度满足要求。 ３－２软弱下卧层强度验算 该桥址下卧层为淤泥质粘土，地基容许承载力为 ［ｒｏｏ］＝６０ｋＰａ。桩基底距下卧层顶面的距离Ｚ＝６．２５ｍ。由 满足要求。 进行空心部分刚度计算时，ｑ４ ＝１．３１４ ｔ／ｍ， ｑｌ＇／ １２８ＥＩ＝０．８ｍｍ＜３ｍｍ，满足要求。 规范查得当ａ／ｂ＝２．４４，Ｚ／ｂ＝１．５时，附加应力系数ａ＝ ０．３２２，则下卧层顶面处压应力ｏｒｈ＋１＝．ｙ１（ｈ＋Ｚ）＋０【（ｒ一 ｏｏｌ１）＝１８０．７ｋＰａ。 实心部分计算时，ｑ４２：４．８７ｔ／ｍ，Ｍ＝ｑｌＶｌＯ＝ ０．０１９４８ｔ・１＂１１，ｏｒ＝Ｍ／Ｗ＝８２．７ｋｇ／ｃｍ２＜【ｏｒ］ ＝９０ｋｇ／ｃｍ２， ｆ＝ｑ１４／１２８ＥＩ＝０．５５ｍｍ＜１．５ｍｍ，均满足要求。 下卧层顶面处的容许承载力可按下式计算，其中 Ｋ１＝０，ＩＬ＝Ｉ．３２＞０．５，故Ｋ２＝１．５，Ｉｒｌｏ ｈ￣＝３１３．５ｋＰａ，ｏｒｈ￣＜ｌ ３桩底土层承载力和沉降量的计算 上面的计算可知，中间墩上所承受上部结构的竖向 力为３３１８ｋＮ。下面进行该钢管桩的承载力验算。 ３．１桩基础整体验算 ｒｌｏ ，下卧层强度满足要求。 ３．３基础沉降计算 采用分层总和法，由程序算得Ｓ＝１４．５－４０ｍｍ。但 由于没有实测的ｅ－ｐ曲线，而由额额ｅ－ｐ曲线得到的土 层压缩模量对沉降的计算又非常敏感，所以该数值仅 供参考。 由于桩中心矩为０．６ｍ，小于６倍的桩径为０．７２ｍ，所 以要考虑群桩的效应。桩侧外力以ｑｏ／４角向下，中间面 积叠加，形成的计算面积为ａｘｂ。则桩底平面处土层的 承载力为： ４结论 力、地基沉降量等方面均满足要求。 ． （１）该桥支架设计在强度、刚度、桩底土层承载 Ａ盯 ＋Ｔｈ・里 ＋Ｎ（１＋ ） ［ｒｏｈ＋ｄ （２）为了满足强度和刚度要求，腹板底纵木间距必 须小于等于１４ｃｍ，中间部分纵木间距必须小于等于 ３０ｃｍ，墩顶实心混凝土部分范围内纵木间距必须小于 等于２０ｃｍ。 参考文献 ［１】雷坚强．移动贝雷粱柱支架施工中的稳定性问题研究［Ｄ】．重 庆交通大学硕士学位论文，２００８． ［２］中华人民共和国交通部．ＪＴＪＯ４１—２０００，公路桥涵施工技术规范 式中，仃ｍａｘ一——桩底平面处的最大压应力； 桩底以上土的平均容重（包括桩在内）； 承台底面以上的土的容重； ｒＮ——作用于承台底面合力底竖直分力； 作用于承台底面合力的竖直分力对桩底平面 处计算面积重心的偏心矩； Ａ——架设的实体基础在桩底平面处的计算面积ａ× ｂ； ｗ——假设的实体基础在桩底处的截面抵抗矩； ［ｓ］．北京：人民交通出版社，２０００． 福建交通科技２０１１年第４期圈