立柱贝雷梁加满堂组合支架体系及其在桥梁工程中的应用-硕士论文

学校代码： 10385 分类号： 研究生学号：1101404002 密 级： 工程硕士专业学位论文 立柱贝雷梁加满堂组合支架体系及其在桥梁工程中的应用立柱贝雷梁加满堂组合支架体系及其在桥梁工程中的应用 Application of combination support of column bailey and full scaffold in bridge engineering 作者姓名： 郑锦泉郑锦泉 指导教师： 曾志兴教授曾志兴教授 工程单位导师： 陈国安高工陈国安高工 工程领域： 建建筑与土木工程筑与土木工程 研究方向： 结构工程结构工程 所在学院： 土木工程学院土木工程学院 论文提交日期：论文提交日期：二零一四二零一四年年十十二二月月二十二十三日三日 学位论文独创性声明 本人声明兹呈交的学位论文是本人在导师指导下完成的研究成 果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容，如参考 他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。本人依法享 有和承担由此论文所产生的权利和责任。 论文作者签名： 签名日期： 学位论文版权使用授权声明 本人同意授权华侨大学有权保留并向国家机关或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权华侨大 学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名： 指导教师签名： 签 名 日 期： 签 名 日 期： 摘要 I 摘摘 要要 近年来，国内外在桥梁施工过程中出现桥梁支架倒塌的重大工程事故，严 重威胁施工人员的人身安全，造成巨大的经济损失，并产生不良的社会影响。 与此同时，随着城市的发展和市政道路的建设，大跨度、高强度、变截面、高 标准的现浇连续梁在市政工程跨公路桥梁中得到了大量的应用。特别是跨公路、 高墩、地势起伏较大且箱梁截面为变截面的大跨度连续箱梁对现浇连续箱梁的 施工方法提出新的难题。采用常规的满堂支架受限于支架高度，将满堂支架与 贝雷梁相结合形成组合支架，能很好的适应于各种地形及克服上述问题。 本文以泉州市站前大桥为工程背景，采用理论分析的方法探讨打入式钢管 立柱贝雷梁加满堂组合支架体系的构造形式、设计方法、施工技术及质量控制， 主要研究内容及结论如下： (1)探讨立柱贝雷梁加满堂组合支架的构造，在立柱上搭设贝雷梁，进而在 贝雷梁上设置满堂支架形成贝雷梁加满堂组合支架体系。 (2)探讨贝雷梁加满堂组合支架体系设计验算，其设计过程中包含计算荷载； 设计计算基本要求；设计计算参数；设计计算内容；预拱度设置五个方面的内 容。 (3)结合工程实例泉州市站前大桥，研究贝雷梁加满堂组合支架系统的设计 及施工控制技术。详细介绍贝雷梁加满堂组合支架系统的设计过程，并对贝雷 梁加满堂组合支架工程施工方案、模板工程与质量管理以及支撑拆除与安全措 施等方面进行分析，为类似的桥梁工程施工提供参考作用。 (4)以泉州市站前大桥工程 K8-K10 连续梁为例， 对比分析贝雷梁加满堂组合 支架较传统设计方案的经济效益，计算表明采用贝雷梁加满堂组合支架体系至 少可节约 22.4 万。 关键词：关键词：桥梁工程 满堂支架 贝雷梁 设计验算 施工方案 华侨大学硕士学位论文 II Abstract III AbstractAbstract In recent years, major bridge engineering accident of scaffolding collapse appeared at home and abroad in the process of bridge construction, a serious threat to the construction personnel life safety, which cause enormous economic losses, and produce adverse social impact. At the same time, along with the city development and construction of municipal roads, large span, high strength, variable cross-section, high standards of cast-in-place continuous beam in municipal engineering span highway bridges have been widely applied. Especially the construction method of large span continuous box across the road, high pier, undulating terrain and box girder section beam of variable section of cast-in-place continuous box beam is put forward new problem. With full supports limited conventional in the height of the bracket, the full support and Bailey beam is formed by the combination of combined support, can be very good to adapt to a variety of terrain and overcome these problems. In this paper, taking the Quanzhou bridge as the engineering background, using the theoretical analysis method to discuss the structural form, design method, driven steel pipe column Bailey beam combined support system with full framing construction technology and quality control, the main research contents and conclusions are as follows: (1) to investigate the structural column Bailey beam plus Mantang support group, the erection of Bailey beam on the column, and then set the full support in Bailey beam on the formation of Bailey beam combined support system with full. (2) to explore the Bailey beam combined support system design checking full load calculation, including the process of design; the basic requirements of design and calculation; design parameters; design calculation; pre camber setting five aspects. (3) in combination with the project example of Quanzhou city bridge design and construction control technology, and combined support system of full of Bailey beam. The design process and full combined support system with the introduction of Bailey beam, and the ray beam formwork engineering and quality management and 华侨大学硕士学位论文 IV construction scheme, combined support engineering Mantang support removing and safety measures and other aspects of analysis, to provide reference for similar bridge engineering construction. In (4) Quanzhou City Station Bridge Engineering K8-K10 continuous beam as an example, Bailey beam combined support than the traditional design scheme of full economic benefit analysis and comparison, calculation shows that the use of Bailey beam combined support system with full may save at least ￥224000. Key Words: Bridge engineering Full scaffold column bailey design Construction scheme 目录 V 目目 录录 第第 1 1 章章 绪论绪论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 国内外应用概况 . 5 1.3 选题意义及背景 . 7 1.4 本文主要研究内容 . 9 第第 2 2 章章 贝雷梁加满堂组合支架体系设计与构造研究贝雷梁加满堂组合支架体系设计与构造研究 . 11 2.1 贝雷梁加满堂组合支架体系 . 11 2.2 贝雷梁加满堂组合支架的设计计算 . 11 2.2.1 计算荷载 . 11 2.2.2 设计计算基本要求 . 13 2.2.3 设计计算参数 . 14 2.2.4 设计计算内容 . 19 2.2.5 预拱度设置 . 21 2.3 贝雷梁加满堂组合支架体系构造研究 . 23 2.3.1 贝雷梁 . 23 2.3.2 满堂支架 . 24 2.4 本章小结 . 26 第第 3 章章 工程实例工程实例 . 27 3.1 站前大桥工程简介 . 27 3.1.1 工程概况 . 27 3.1.2 水文地质情况 . 28 3.2 贝雷梁加满堂组合支架的设计验算 . 28 3.2.1 支架设计 . 28 3.2.2 支架的计算分析 . 30 3.3 施工方案及质量控制 . 34 3.3.1 连续梁体施工 . 34 华侨大学硕士学位论文 VI 3.3.2 组合支架施工 . 41 3.3.3 支架拆除方案及安全措施 . 43 3.4 变形监测 . 44 3.5 贝雷梁加满堂组合支架经济效益分析 . 45 3.6 本章小节 . 45 第第 4 4 章章 结论与展望结论与展望 . 47 4.1 结论 . 47 4.2 展望 . 47 参考文献参考文献 . 49 致谢致谢 . 53 个人简介个人简介 . 55 第 1 章 绪论 1 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.1 概述概述 桥梁支架是桥梁施工过程中必不可少的施工技术和设备工具，为桥梁的施 工提供模板支撑和操作平台。随着我国桥梁修建数量的迅速增加，桥梁支架技 术也在迅速发展。桥梁支架种类繁多，通常可以分为以下几种：（1）满堂支架； （2）移动支架法；（3）钢管支架；（4）贝雷梁；（5）万能杆件。各类支架 概况如下： （1）满堂支架。满堂支架按构造形式的不同将满堂支架分为梁柱式、梁式 和支柱式三种，它是一种传统的施工方法，又称就地浇筑法。施工时在支架上 安装模板，绑扎及安装钢筋骨架，预留孔道，并在现场浇筑混凝土与施加预应 力。满堂支架在施工时模板支架耗量较大，最初仅在小跨径桥或者交通不便的 边远地区采用。随着桥梁计算理论的进步以及利用电子计算机进行复杂结构分 析计算技术的发展，出现了越来越多的变宽桥等复杂的预应力混凝土结构。对 于中、大跨径桥梁在其他施工方法都比较困难或经过比较，仍会考虑采用操作 便利、经济性好的满堂支架。满堂支架法具有下次几个方面的优点：可以采 用强大的预应力体系，将预应力张拉和梁体混凝浇筑同时进行，得到整体性好 的连续梁；施工方便、可靠，施工时无需进行转换体系，且不会产生附加弯 矩；无需进行大吨位的吊载，对机械起重能力要求低。同时，也存在一些缺 点：施工设备使用时间较长，周转次数少；对于桥墩较高、水较深的桥梁， 支架施工不便；桥下大船的行驶、排洪可能会受密集搭设的脚手架的影响； 施工耗材量较大，施工成本高。 图1.1 立柱式支架 图1.2 梁式支架 华侨大学硕士学位论文 2 （2）移动支架法（移动模架法）。移动支架法可分为以下两种形式：支承 式活动模架（又称移动支架造桥机）和移动悬吊模架。对于目前常见的悬臂梁 和连续梁等预应力砼或钢筋砼桥均可采用移动支架法进行施工。移动支架法对 桥梁截面形式的适应性高， T、箱形等截面形式均可。通常采用梁式移动模架 来施工跨度较小的连续梁桥；采非落地支承的移动支架来施工桥墩较高或桥下 净空受限的桥跨结构。 移动悬吊模架。该模架样式种类繁多，具体构造各有所区别，但均由移 动支承、承重梁和肋骨状横梁三部分组成其基本构造。承重梁是模架的主要承 重构件，用于承担现浇砼、模架体系和机械设备的自重，一般采用长度不小于2 倍桥梁跨度的钢箱梁来作为承重梁。承重梁通常处于单悬臂梁的工作状态是由 于通过移动支架将后端支承在已完工的梁段上，此时其前方支承在桥墩上。另 外，承重梁还作为移动悬吊模架的导梁，将其从施工完成后的一跨移动到下一 跨。承重梁的移位及内部运输由数组千斤顶或起重机完成，并通过控制室操作。 移动支架造桥机。桥墩托架、台车、主梁（承重梁）和导梁等构成移动 支架造桥机的基本结构，且在其箱形梁的两侧各设置一根承重梁。一般采用长 度不小于2倍桥梁跨度的钢箱梁来作为承重梁，承重梁是支架的主要承重构件， 用于承担支架体系的自重和施工荷载，在浇筑砼时其通常架落在桥墩托架上。 在施工过程中，通过导梁来实现移动支架和承重梁的移位，故要求导梁的长度 要大雨2倍桥梁跨度。主要用于移动承重梁和活动模架，因此需要有大于两倍桥 梁跨径的长度。 图1.3 移动悬吊模架 第 1 章 绪论 3 图1.4 支承式活动模架 （3）钢管支架。常见的钢管支架有钢管扣件式支架和碗扣式钢管支架。 钢管扣件式支架。该支架具有搭设灵活、拆装方便等优点，是运用较为 普遍的支架形式。其构造主要是通过扣件将钢管扣住组拼而成。在实际工程中， 常用的扣件类型有旋转的、对接的和直角的三种。 碗扣式钢管支架。碗扣式钢管支架主要由碗扣接口、立杆、横杆、顶杆、 支座和其他配套构件组成。它是在吸取国外同类型支架的先进接头盒配件的基 础上，结合我国实际情况研制的一种新型支架，广泛应用于桥梁工程的支撑架。 该支架的特点如下： 1）该支架体系较好的节点形式，使得节点处各杆件受力性能好，均以轴力 为主，增加高结构的承受荷载。同时，其自锁质量得以保证，大大提高支架在 空间上的整体性，进一步提高支架的安全性； 2）该支架体系能依据现场实际情况，搭设以0.6米为模数的各种支架体系和 施工平台。同时，还能根据现场场地高低、荷载大小等情况，搭设不同高度和 跨度的支架。故其搭设灵活，拆装方便，具有广泛的适用性； 3）该支架体系的主要组成部分具有相同的尺寸，使其在施工过程中十分方 便，符合文明施工的精神，体现出产业化的特点。同时，该支架的杆件和碗扣 合成一个部分，能有效的防止弄丢散件，方便管理； 4）该支架体系不存在螺栓，能很好的防止散件遗失，且只要一把小锤就可 装拆整个支架，施工速度，搭设效率高，大大减少施工人员的作业强度。同时， 该支架维护方便、简单； 华侨大学硕士学位论文 4 5）该支架体系适用性强且易于改造，如有需要可以根据实际情况改造该支 架的装备，减少新增设备的费用。 图1.5 钢管扣件式 图1.6 碗扣式 （4）贝雷梁（贝雷片）。该体系由桁架片、销子、横梁、纵梁等通过铰接 和螺栓拼装而成。该体系每一桁架片形式相同，拼接方便，能很快的接长，且 能拼成不同跨度和多种排数、层数不一的施工平台。在桥梁施工过程中，通常 用于提供施工平台的脚手架。 （5）万能杆件。该体系通常由角钢、钢板、螺栓组成，搭设灵活，拆装方 便，工作效率高，劳动强度低，适用范围广能组拼成用于桥梁施工的脚手架。 必要时还可以作为临时的桥梁墩台和桁架。 第 1 章 绪论 5 图1.7 贝雷梁 1.2 国内外应用概况国内外应用概况 在国外，桥梁支架广泛应用于桥梁施工过程中，其支撑架体系技术经历了 较长的发展时期，对支撑架体系的研究较为充分，如二十世纪七十年代前后英 国、意大利等欧洲国家对扣件式钢管脚手架的理论分析和整架实验研究进行深 入的研究，并取得一定的成果。目前，国外桥梁支架的应用以钢管支架为主， 其关于支撑架体系的文献资料主要集中在研究单一支撑体系的结构模型，进而 分析其结构安全的影响因素、结构稳定性，甚至提出相应的设计准则和事故分 析两个方向6-10。J.LPeng6建立了基于实际施工情况的门式钢管脚手架模型，通 过试验研究了斜向支撑对承载能力的影响，进而提出了模板支架的设计准则。 s.Lchan,z.Hzhou 等7通过杆件的有效长度考虑了节点刚度的影响,建立了基于弹 性屈曲的门式钢管脚手架设计方法。Hadipriono Wang8深刻地分析了美国过去 23 年间发生的 85 起脚手架倒塌事故，为预防支撑体系倒塌具有重要意义。 在国内，桥梁支架广泛应用于桥梁施工过程中，并在运用过程中逐步改进、 发展，其发展历程可以分为以下时期： (1)60 年代以前， 在桥梁施工过程中普遍采用木、 竹支架， 出现木竹支架 “一 统天下”的局面； (2)60 年代到 80 年代， 随着扣件式钢管支架的引入及推广应用， 形成木竹支 架与扣件式钢管支架“共分天下”的局面；同时，在 80 年代中期，我国在基于 华侨大学硕士学位论文 6 英国 cuplok 支架和门式钢管支架的基础上，成功研制碗扣式钢管支架，并广泛 应用于桥梁施工过程中； (3)90 年代后，我国桥梁支架技术迅速发展，出现一个百花争艳的局面。目 前，常用于桥梁施工作为支撑系统的支架种类繁多，面对复杂的水文地质条件 及现场实际情况，多种支架形式组成的联合支架应运而生。按其所包含的支架 类型可以分为单一支架和由多种支架形式组成的联合支架。 在单一桥梁支架应用方面，许多学者对其进行研究、探讨，并取得一定的 研究成果。武胜兵11详细介绍了现浇满堂支架在高速公路施工过程中的应用。 对满堂支架进行相应的简化：支撑底模的纵、横木简化为单跨静定简支梁，进 而对其进行计算分析，验算其承载力。罗文12通过对比分析满堂支架和贝雷架 的优缺点，进而详细介绍贝雷架在福建漳绍高速公路 A7 标段交桥工程和 A6 匝 道大桥的应用，并取得一定的经济效益。刘欣源13详细介绍扣件式钢管支架在 长沙市某高架桥施工过程中的应用。探讨钢管支架的技术性能，并对结构进行 优化，使其能更好的运用于山区公路桥梁的施工。汪美林14根据现场的实际施 工情况，详细介绍贝雷刚架在 104 国道复线公路桥支架中的设计和验算过程。 贾丽霞15以大呼高速公路路基桥涵工程为工程背景，详细介绍满堂支架现浇梁 的施工技术，阐述了支架搭设、堆载预压、模板安装等关键性工序的施工工艺， 为类工程施工提供依据。肖国平16具体阐述碗扣式满堂支架的设计和施工方案， 同时介绍搭设支架的关键性工艺。实践表明，该支架设计方案在结构上能较好 满足规范及施工要求。张晓17结合武广客运专线站前工程的施工实例，详细介 绍贝雷梁支架在桥梁施工过程中的应用。 基于 MIDAS 有限元程序对支架结构进 行设计计算，保证支架的安全，为类似工程项目提供指导作用。叶操18详细介 绍贝雷梁碗扣式满堂支架在西乡互通主线桥施工过程中的应用。根据满堂支架 的施工方案，采用 Midas 建立相应的有限元分析模型，分析支架、模板的应力 应变特征，得要一些有益的结论。姚长见19详细介绍贝雷梁支架在高官台街立 交桥施工过程中的应用。 基于 MIDAS/Civil2011 对贝雷梁支架进行设计计算， 进 而探讨支架的安全。同时，提出相应的施工安全措施及注意事项，为类似工程 项目提供指导作用。可见单一桥梁支架的研究成果主要集中在满堂支架法、钢 管支架、贝雷梁，并且均趋于成熟。 在由多种支架形式组成的联合支架应用方面：张家贵20根据九华河大桥的 水文地质情况，提出采用贝雷梁桁架+碗扣式支架的混合支架进行跨河施工的施 第 1 章 绪论 7 工方案，保证施工安全，并取得一定的经济效益。冉启永21详细介绍贝雷梁配 合钢管支架在贵州风溪大桥施工过程中的应用，并指出在施工过程中的注意事 项。实践表明，采用该组合支架不仅易于拼装、施工周期短，而且可以减少地 基处理工程了，取得很好的经济效益。姜卫东22详细介绍在贝雷梁上搭设满堂 支架的组合支架方式在舞阳河拱桥施工过程中的应用，并指出关键性技术的施 工要点及质量控制要点。实践表明，采用该组合支架方案保证拱桥按时按质顺 利完工，达到预期的效果。周宁23以鞍辽特大桥的施工为例，详细介绍在贝雷 梁上搭设碗扣支架，与其余部分碗扣式支架连接成整体满堂支架的组合支架方 案的设计及施工，并指出施工过程中需要注意的事项，为类似工程提供可靠的 实践经验。曹宇24详细介绍了碗扣支架与梁柱式复合体系支架在长白山国际旅 游度假区北区 2#桥施工过程中的应用。同时，介绍该复合体系支架的结构形式 与设计方案，指出该体系施工过程中的关键性技术，为今后类似工程问题提供 一定的参考价值。王杰25详细介绍了满堂碗扣式支架在吉水赣江特大桥深水段 施工过程中的应用。分析该复合支架的受力情况、预压测定及时间。实践表明， 该复合支架可用于深水桥的支护。许洪建26基于禹王桥详细介绍在拱桥施工过 程中如何采用钢混混合支架作为施工平台。该支架体系的主要构成如下：在桩 顶横梁上布置贝雷梁作为支撑平台，平台上采用满堂碗扣式支架。同时对预压 位移进行实时监测，为模板工程的施工提供依据。刘江27 以临枣-京福互通立 交桥现浇箱梁为工程背景，深入研究钢管支柱贝雷梁支架法在施工过程中的应 用，并取得一定的研究成果，为类似工程提供了成熟的施工工艺和施工经验。 同时，该研究成果有利于促进标准化施工，减少费用。张东华28基于某特大桥 的水文地质情况及工期要求等实际情况，对其支架方案进行优化。将原挂篮方 案改为现浇组合支架方案，并具体阐述该方案的施工工艺。现浇组合支架方案 为钢管支墩+贝雷梁组合而成的支架形式。实践表明，该组合支架克服满堂支架 高度受限的难题，对地形适应性强，对保证大桥按期按质完成具有重要意义。 多种支架形式组成的联合支架既有简单的采用满堂方式布置碗扣式支架形成碗 扣式满堂钢管支架，又有多种支架组成的复杂的联合支架。 1.3 选题意义及背景选题意义及背景 桥梁支架是桥梁施工过程中必不可少的施工技术和设备工具，为桥梁的施 华侨大学硕士学位论文 8 工提供模板支撑和操作平台。与此同时，桥梁支架倒塌的问题日益突出。多年 来，国内外在桥梁施工过程中出现桥梁支架倒塌的重大工程事故，严重威胁施 工人员的人生安全，造成巨大的经济损失，并产生不良的社会影响: （1）1990 年，美国某大桥桥面在砼施工过程中，该桥跨中位置的脚手架突 然失稳倒下，致使 1 人遇难，多人受伤，工期延误 4 个月，增加约 170 万美元 的工程成本； （2）1995 年，广东某大桥模板的脚手架突然倒下，致使 5 人遇难，造成不 良的社会影响； （3）1996 年，广东某特大桥的脚手架在荷载作用下因位移过大而倒，致使 32 人遇难，造成不良的社会影响； （4）2002 年，湖南某主引桥交界地方的脚手架出现失稳倒掉，导致数百吨 重的现浇箱梁和施工人员同时从高空落到 18 米以下的地面，造成重大的人员伤 亡和经济损失； （5）2006 年，厦门某大桥的脚手架出现失稳倒掉，使得桥箱梁在砼施工过 程中塌落，正在浇筑的混凝土桥箱梁垮塌，造成 17 人受伤； （6）2007 年，湖南省某大桥的脚手架倒塌，致使 64 人遇难，22 人受伤， 造成重大的经济损失和不良社会影响。 一次又一次的桥梁支架倒塌事故为桥梁工程建设敲响了一阵阵警钟，造成 了严重的人员财产损失。通过对支架倒塌事故的分析，其原因主要有以下几点： （1）缺乏安全意识。作为临时结构的支架，施工单位通常忽略其对桥梁安 全施工的重要性。甚至出现有些施工单位未按支架设计方案、规范标准的要求 进行施工，仅凭个人的施工经验或者简单的照搬照抄已建工程的支架方案，使 得有些制定了的支架方案没有落实到实际工程中； （2）设计计算不严谨。单纯根据个人经验布置支架，缺少对各种施工荷载 作用下支架受力的验算。在设计计算过程中，不能全面考虑荷载，使得用于设 计计算的荷载设计值比实际小。同时，忽略偏心荷载、构件本身缺陷等问题对 支架安全的影响； （3）材料质量有问题。多次重复利用支架，支架在多次反复搭设、使用过 程中会受到一定的损伤，如锈蚀、变形等，使其承载能力下降。而在实际使用 过程中，为考虑上述因素对支架安全的影响，使其存在一定的安全隐患； （4）管理不够完善。在支架施工过程中，如果施工管理不到位，出现操作 第 1 章 绪论 9 人员根据个人主观经验随意改变构造参数，未严格按照设计来进行施工，出现 支架跨距大于设计值，易造成局部长细比增大，导致局部失稳。 另一方面，随着城市的发展和市政道路的建设，大跨度、高强度、变截面、 高标准的现浇连续梁在市政工程跨公路桥梁中得到了大量的应用。特别是跨公 路、高墩、地势起伏较大且箱梁截面为变截面的大跨度连续箱梁对现浇连续箱 梁的施工方法提出新的难题。采用常规的满堂支架受限于支架高度，将满堂支 架与贝雷梁相结合形成组合支架，能很好的适应于各种地形及克服上述问题。 再加目前关于贝雷梁加满堂组合支架体系的应用研究成果较少，为此本文以泉 州市站前大桥为工程背景，深入研究贝雷梁加满堂组合支架体系在桥梁施工过 程中的应用，可为日后类似的工程提供示范作用，具有重要的工程实践和经济 意义。 1.4 本文主要研究内容本文主要研究内容 研究大跨径混凝土连续箱梁桥打入式钢管立柱贝雷梁加满堂组合支架体系 的施工技术。其中支架体系的设计与构造研究是非常重要的一个环节，是整个 现浇箱梁整体施工的一个非常重要的、基础性的工艺环节。本文以泉州市站前 大桥为工程背景，从现场情况、理论分析入手，深入研究打入式钢管立柱贝雷 梁加满堂组合支架体系的设计方法及施工技术。主要研究内容如下： （1）阐述桥梁支架的意义，介绍各桥梁支架类型、优缺点及其应用现状等。 （2）研究贝雷梁加满堂组合支架体系设计验算、构造。 （3）结合工程实例泉州市站前大桥，对贝雷梁加满堂组合支架系统施工控 制技术进行研究分析，并主要对贝雷梁加满堂组合支架工程施工方案、设计计 算以及模板工程与质量管理等方面进行分析。 华侨大学硕士学位论文 10 第 2 章 贝雷梁加满堂组合支架体系设计与构造研究 11 第第 2 2 章章 贝雷梁加满堂组合支架体系设计与构造研究贝雷梁加满堂组合支架体系设计与构造研究 2.1 贝雷梁加满堂组合支架体系贝雷梁加满堂组合支架体系 满堂支架是施工工艺较为成熟的传统支架支护方法。其具有可控性高、受 力传递明确及设计简单等优点，广泛应用与砼桥梁施工过程。同时满堂支架对 异形桥、斜弯桥等复杂外观的桥梁有很好的适用性，并且充分吸收碗扣式支架 的优点，将碗扣式支架按照满堂的方式布置，形成碗扣式满堂钢管支架。但是， 满堂支架受限于支撑高度，故不宜作为较高桥梁的支架。另外，面对穿越公路 的桥梁，采用满堂支架会影响桥下的交通。而贝雷梁能很好的克服了满堂支架 高度受限及影响桥下交通的瓶颈问题，且地形适应能力强。因此，将贝雷梁与 满堂支架相结合，即在在立柱上搭设贝雷梁上，进而在贝雷梁上设置满堂支架 形成贝雷梁加满堂组合支架体系。通常是先安装钢管立柱，立柱顶面安装工字 钢形成边支座，然后搭设贝雷梁，贝雷梁作为支撑架为满堂支架提供施工平台， 进而搭设满堂支架。同时，当用于软土地基时具有很强的经济性，主要是由于 该体系可以减少地基处理工程的工程量。 2.2 贝雷梁加满堂组合支架的设计计算贝雷梁加满堂组合支架的设计计算 在进行贝雷梁加满堂组合支架的设计计算时，要注意：荷载计算要准确， 各种因素要考虑到，不能遗漏；支撑支架的地基情况要探测清楚，必要时进行 处理。在设计计算过程中，包含以下5部分： （1）计算荷载； （2）设计计算基本要求； （3）设计计算参数； （4）设计计算内容； （5）预拱度设置。 2.2.1 计算荷载计算荷载 支架上的荷载包括恒载和活载。 （1）恒载 华侨大学硕士学位论文 12 恒载主要有：支架结构自重（包括立柱、横向分配梁、贝雷梁和满堂支架 的自重） 、模板及钢筋砼自重。 1）桥箱梁砼结构自重。常见砼的重度如下（单位均为 kN/m3） ：普通砼为 24， 钢筋砼为 25-26 （以体积计算的含筋量不大于 2%时为 25； 大于 2%时为 26） 。 2）根据模板的设计图纸计算其自重。常见模板材料重度如下（单位均为 kN/m3） ：钢 78.5；木 6-7；胶合板 7。 3）贝雷梁自重，详见设计计算参数。 （2）活载 常见的活载有施工荷载、风荷载及其他荷载。 1）施工荷载 施工荷载指的是施工阶段为了验算桥梁结构或构件安全度所考虑的临时荷 载，如施工人员及设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载。设均布荷载为 q（单位 为 kN/m2） ，集中荷载为 P（单位为 kN） 。 在计算模板及其下面的肋条时，分别计算 q=1.5 和 P=2.5 作用下的弯矩， 并按大值计算。 计算肋条下的支架时，可取 q=1.5 进行计算。 计算支架立柱时，可取 q=1.0 进行计算。 对大型浇筑设备（如上料平台）应根据现场尺寸计算。 振捣砼时，对于水平面模板产生的荷载按 2.0 kN/m2计算；对垂直面模板 （侧模）产生的荷载按 4.0 kN/m2计算（作用范围在新浇筑混凝土侧压力的有效 压头高度之内） 。 若砼层后小于 1m，需根据不同容积（单位为 m3）计算浇筑砼时的冲击荷 载 （单位为 kPa） 。 当容积大于 0.8 时取 6； 当容积为 0.2 时取 2； 当容积为 0.2-0.8 时取 4。 冬季施工时的保温设施荷载按实际情况考虑。 2）风荷载标准值 横桥方向的风荷载为横向风压乘以迎风面积。横向风压的具体计算可按交 通行业标准公路桥涵设计通用规范 （JTG D602004）的规定计算。支架顺 桥方向的风荷载，可按横向风压的 70%乘以其迎风面积计算。 3）架设于水中的支架，需要计算流水、漂浮物等的作用。 支架上的流水压力： 第 2 章 贝雷梁加满堂组合支架体系设计与构造研究 13 p=0.8Av2/（2g） （2.1） 其中：A支架桩的阻水面积（m2） ；v水的流速（m/s） 。 通常其合力通过施工水位线以下 1/3 水深处。 通航河流中，支架桩柱所受的船只撞击力对五级以内航道横桥向上游端 为 300kN；六级航道为 110-160kN。在施工时应设立于支架桩柱分开的临时防护 结构。这样，支架桩柱可不用计船只撞击力。 漂流物的撞击力： p=Wv2/（gt） （2.2） 其中：W漂流物重力（kN） ；t撞击时间（s） ；v水的流速（m/s） 。 通常应在上游设置临时防护，用于防护漂流物的撞击。 （3）荷载组合 计算支架时， 所采用的荷载设计值为荷载标准值分别乘以相应的荷载分项系 数，然后再根据使用过程中可能出现的最不利荷载组合进行计算。 2.2.2 设计计算基本要求设计计算基本要求 进行贝雷梁加满堂组合支架的设计计算时，需考虑满堂支架的具体形式。 当满堂支架采用碗扣式钢管支架布置时，该体系的基本要求如下： （1）贝雷梁 1）利用计算手册提供的有关参数，验算在使用荷载作用下的最大应力和 扰度； 2）根据贝雷梁各杆的材质、截面力学参数等建立计算模型，利用有限元 软件进行计算和验算。 （2）碗扣式钢管支架 1）设计计算项目包括： 纵向、横向横杆等受弯构架承载力计算； 立杆稳定性验算。 2）设计计算基本原则： 根据支架实际情况，进行合理的简化，绘制其计算简图，再进行设计。 其中将各支架节点简化为铰节点，并保证该体系为几何不变（通常沿立杆轴线 （包括 x、y 两个方向）的每行每列网格结构竖向每层有一根斜杆） 。 当横杆承受非结点荷载时，需验算其受弯承载力，当风荷载较大时应 华侨大学硕士学位论文 14 验算连接斜杆两端扣件的承载力； 所有杆件长细比 =l0/i 不得大于 250； 当杆件变形有控制要求时，应按照正常使用极限状态验算其变形。 2.2.3 设计计算参数设计计算参数 （1）贝雷结构说明 321 型贝雷梁现有进口与国产两种规格，国产贝雷梁其桁节用 16 锰钢，销 子采用铬锰钛钢，插销用弹簧钢制造，焊条用 T505X 型。材料的容