贝雷梁支撑体系在高大渡槽工程施工中的应用

贝雷梁支撑体系在高大渡槽工程施工中的应用

朱晓轲

中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州 450001

摘要：某工程实施过程中，因为周边地形、地貌等多种因素的影响，需要通过非常规的支撑体系进行施工，由于工期、场地、资金等各方面因素综合考虑，最终使用贝雷梁支撑体系进行现场施工。本文具体对贝雷梁支撑体系在高大渡槽工程施工中的应用进行分析，以供参考。

关键词：贝雷梁支撑体系 ；高大渡槽工程 ；施工 ；应用

引言

贝雷梁是当前较为流行，而且应用非常广泛的一种桥梁施工技术，具有分解容易、运输方便、结构简单等特点，而且疲劳寿命长、结构高度高，可以依照具体要求设置不同跨径，主要方便固定桥临时桥以及应急桥的施工，具有重量低、成本低而且构建少等诸多特点。

1 贝雷梁支撑体系概述

1.1 贝雷梁支撑体系的应用历史

贝雷梁也被叫做是装配式公路钢桥，最初由英国工程师在1938年二次大战初期设计，其设计理念主要是以最少的构建拼装成不同跨径、不同载荷的桥梁，只需要使用一般的卡车对其进行运输就可以完成搭建，而且在搭建过程中不需要工程人员非常熟练，所需要的机械也非常少，战后很多国家将贝雷架技术应用于民间。我国结合原英制贝雷架的具体特点与我国的国情研制了321钢桥，并在1965年逐步定型生产，在交通工程、国防、战备、水利工程当中应用非常广泛，是当前我国组装式承重构建的主体。

1.2 贝雷梁支撑体系的组成部分

其主要组成部分，有衍架、衍架连接销、加强弦杆、连杆螺栓以及衍架螺栓等。

1.2.1 衍架

衍架主要有竖杆、斜杆和上下弦杆焊接而成，并且配有阴阳接头，在接头位置设有连接销孔可以有效完成背靠背的链接。

1.2.2 衍架连接销

衍架连接销主要作用在于对相邻两衍架进行连接，其端部位置有一个插保险销的小孔。

1.2.3 加强弦杆

加强弦杆主要目的在于使衍架的承载能力提升，在端面材料方面与衍架上相同，只是构造略有不同。

1.2.4 连杆螺栓

连杆螺栓主要作用在于使整个弦杆和衍架间的连接稳定性提升，一般使用M35×18螺杆，材质为16Mn。

1.2.5 衍架螺栓

衍架螺栓的主要作用在于连接上、下层弦架，其大体构架与弦杆螺栓相似。

1.3 贝雷梁支撑体系具备的特点

首先，架设的过程非常迅速，而且具有非常强的机动性。当前在很多连续现浇梁跨公路、跨河道的施工中，贝雷梁支撑体系逐步成为首选。其次，贝雷梁支撑体系的结构非常简单，而且构件较为轻巧。在运输的过程中可以通过卡车完成，在施工中可以通过龙门吊构建完善的施工平台，并且利用工程便道桥梁等进行施工，能够在施工过程中快速形成施工便道，这样能够保证施工的方便、快捷。第三，设备运输非常方便，而且衍架的组合较为灵活，方便在施工过程中进行拆装，属于典型的可重复利用构件，而且应用非常广泛。最后，贝雷梁支撑体系在施工过程中的安全性较高，具有较高的强度、刚度，而且承载力非常优秀，在施工过程中桥跨下不影响正常通行。

由于其载重量大、架设快捷、运输方便，主要在一些临时性架设的单跨桥梁当中使用，可以方便车辆快速通过断桥、沟槽以及江河等障碍，对被破坏的桥梁进行抢修时应用效果也非常好，可以用于对支撑架、龙门架等装配式钢结构进行搭设。

2 案例分析

某水利工程共有五座渡槽，总长度为800米，最大架设高度设定为28.5米，最长的单座渡槽长度为280米。

对该工程的地点进行分析，发现该施工区域的运输非常困难，运输线路顺着山腹线（半山坡），另外渡槽位置跨越冲沟、公路及河渠，整个施工区域的地形起伏非常大，而且渡槽沿线地形坡度可以达到20°左右，对施工现场的地形进行分析，发现条件比较差，在施工过程中，需要花费大量时间对机械及材料进行运输。

通过主题专家的项目分析和一定的技术攻关后，在结合了各种类似工程设计方案后，技术人员一致决定使用以贝雷梁桁架为主的施工方法，部分区域使用满堂脚手架支撑体系进行施工。具体的施工方案如下：在施工过程中，如果架空高度在5米以内，可以通过满堂脚手架支撑体系进行施工，如果架空高度超过5米，就需要使用贝雷梁支撑体系来进行施工。

3 钢管柱贝雷梁支撑方案

3.1 常规单体渡槽支撑方案

在施工过程中，钢管柱贝雷梁支撑方案主要是通过渡槽承台为基础，在内侧对钢管柱进行合理使用，搭设支撑，接着使用分配梁、贝雷梁、工字钢、横梁等共同搭建组合支撑体系，具体的纵剖面、立面和横剖面如下图所示。

图 1 钢管柱贝雷梁支撑体系立面图

图 2 钢管柱贝雷梁支撑体系纵剖面图

图 3 钢管柱贝雷梁支撑体系横剖面图

3.1.1 主要杆件尺寸

在施工过程中，钢管选择的主要为壁厚1厘米、直径530毫米的钢管，横梁使用的主要为长9米的工字钢，贝雷片使用的主要为单片重量在270千克、长度在2.6米和3米、高度在1.5米的国产贝雷片，并且下设加强弦杆。分配梁使用的是长度为9米的工字钢。

3.1.2 杆件连接及固定

在钢管施工过程中主要使用法兰盘进行连接，并且通过钢筋抱箍和排架柱之间进行固定，贝雷梁主要使用连接杆进行加固，通过专用插销进行拼接接长。另外还需要使用钢板进行限位，避免出现倾覆和滑移等情况。分配梁使用U型螺杆与贝雷梁有效连接固定，避免出现倾覆和滑移等问题。

3.1.3 卸荷方式

通过砂桶对贝雷梁支架进行卸荷。砂桶位置主要布设在钢管柱顶端中心位置，是受力点承载上部负荷的重要部分。

3.1.4 总体搭设步骤

在钢管柱贝雷梁支撑体系当中主要通过板式基础作为支撑，另外与贝雷梁、钢管柱等构件结合形成完善的受力支撑体系。首先安装钢管柱，在此过程中使用膨胀螺栓对钢管柱底座和承台进行固定，每隔三米位置使用钢丝绳、抱箍与排架柱夹进行固定加固，避免出现倾覆和滑移等现象。钢管柱顶端位置使用120吨沙桶，并且通过焊接线为钢板等方式固定沙桶，避免出现倾覆和滑移等现象。沙桶上部位置设置250C横梁。横梁位置通过抱箍与排架柱进行有效连接、固定，避免出现横梁倾覆和滑移等问题，在横梁上部位置设置13组贝雷梁并且在接触点位置使用限位钢管，防止产生偏移等现象。在铺设贝雷梁工作结束后，依照横向60厘米的间距对分配梁进行布设。在改建安装和节点加固工作结束之后安装槽身模板。

3.2 拱式支撑结构渡槽支撑方案

3.2.1 支撑体系方案

对于局部位置的二连拱结合梁式排架支撑的拱式镀槽，需要对其施工难度、结构稳定性进行综合分析，使用钢管柱贝雷梁作为主要支撑体系，并且附加一定的内槽拱等结构，以保证整个结构的稳定性。支撑体系从上到下分别是排架桩、基础工字钢、组合支撑梁、贝雷梁等。通过可调节高度的方木和钢模支架共同组成整个排架体系。

为了保证安全性，在贝雷梁施工过程中使用专用构建完成组合，并且对各连接位置进行强化。通过槽钢进行横向连接，使之与贝雷梁共同组成一个整体，下部组合工字钢支架基础使用混凝土机进行加注。在下方预埋钢板完成焊接并且加上三角楔形块，以提升整个支撑体系的抗剪能力。

3.2.2 施工程序

在施工过程中，首先对组合工字钢支架基础进行施工，其次对分配梁和贝雷梁支撑进行吊装，而后安装贝雷片，对贝雷片进行固定，完成顶部工字钢的铺设工作，而后架设脚手架，并且在贝雷梁上设置相应的支架，完成支架预压工作。使用方木进行铺设，并且对预拱度和模板高度进行有效调节，分段完成钢筋的绑扎工作，对槽身模板进行安装，而后完成混凝土的浇筑。在混凝土浇筑结束之后需要进行养护，并且将钢模拆除，完成整个贝雷梁的支撑体系。

3.2.3 贝雷架施工要点

贝雷梁支撑体系组装和测试工作结束后使用塔吊完成吊装，在此过程中需要注意加强槽身的浇筑工作。完成贝雷梁搭设之后，需要依照拱支架尺寸的具体要求对支撑脚手架进行搭设。

4 悬挂式贝雷梁支撑方案

在悬挂式贝雷梁支撑施工过程中，首先需要依照实际要求对方案进行优化，通过渡槽顶梁作为受力支撑，在其上方放置沙桶对承载的情况进行调节，接着使用工字钢、横梁、分配梁和贝雷梁共同设置组合支架。具体的悬挂式贝雷梁立面如下图所示。

图 4 悬挂式贝雷梁立面图

4.1.1 主要杆件尺寸

在施工过程中，钢管选择的主要为壁厚1厘米、直径530毫米的钢管，横梁使用的主要为长9米的工字钢，贝雷片使用的主要为单片重量在270千克、长度在2.6米和3米、高度在1.5米的国产贝雷片，并且下设加强弦杆。分配梁使用的是长度为9米的工字钢。

4.1.2 杆件连接及固定

在钢管施工过程中主要使用法兰盘进行连接，并且通过钢筋抱箍和排架柱之间进行固定，贝雷梁主要使用连接杆进行加固，通过专用插销进行拼接接长。另外还需要使用钢板进行限位，避免出现倾覆和滑移等情况。分配梁使用U型螺杆与贝雷梁有效连接固定，避免出现倾覆和滑移等问题。

4.1.3 卸荷方式

通过砂桶对贝雷梁支架进行卸荷。砂桶位置主要布设在钢管柱顶端中心位置，是受力点承载上部负荷的重要部分。

4.2 总体搭设步骤

在悬挂式贝雷梁支撑体系施工过程中，主要通过镀槽排架顶梁来作为支撑，使用贝雷梁构件、横梁以及沙桶等共同完成受力支架体系。在施工的过程中，需要在钢管柱顶梁位置设置80吨沙桶，主要设置4个，而后在沙桶上部放置横梁。在梁上部铺设贝雷梁与横梁的接触点，使用限位钢管进行连接，避免出现滑移和倾覆等现象。在完成贝雷梁的施工后，依照横向60厘米间距的要求进行分配梁的铺设。在此过程中需要注意加强节点加固和安装杆件的控制，以便保证施工的质量[1]。

5 质量管理和安全控制要点分析

5.1 质量管理要点分析

5.1.1 优化贝雷梁支架的设计过程

贝雷梁支架主要在稳定基础上合理对支架结构进行布设而形成的，在模板和支架就位后可以进行超重预压，对贝雷支架的弹性变形情况进行准确测定。在非弹性形变消除后，通过混凝土进行梁体浇注，在梁体张拉结束之后，完成脱模和拆解的整个过程。贝雷支架整体使用简支受力结构模型进行设计，并且需要注意依照支架对载荷进行计算完成组合设计。在此过程中需要对箱梁和支架载荷使用极限状态设计法完成组合，计算相应的载荷标准值。在支架验算的过程中，首先需要验算衍架模板的系统，而后需要分析模板、模架的强度载荷和刚度，验算贝雷支架系统主要是加固槽钢的载荷、工字钢横梁的载荷以及贝雷重量的载荷。在此过程中需要注意对支架整体稳定性进行分析，了解载荷的分布情况。最后需要计算地基承载力，确定实际地基允许的承载力。如果无法达到要求，需要通过换填以及其他方式使基础承载力得到有效强化[2]。

5.1.2 加强施工过程中的质量控制

需要在现场完成钢管立柱的焊接，等到支架的基础桩规格和设计要求一致时才能设定钢管立柱。钢立柱主要设定在桩基础上，需要在钢立柱中顶部位置合理设定分配梁，在放置过程中需要注意对倾覆角度进行控制，保证其在1%以内。在吊装贝雷梁的过程中，首先需要做好相关准备工作，保证横梁和钢管柱等到达指定位置，并且由专业人员进行检验通过后才能执行吊装。在此过程中需要设置多台吊机同时操作，首先设定中央部件，而后对两边的贝雷梁进行吊装。在此过程中需要委派专业人员指挥吊装工作，一定要保证吊装升降的稳定性，这是确保施工质量的重要基础[3]。

5.1.3 重视拆除过程的质量管理

在拆除支架和模板时，需要注意保证拆除环境的安全性，首先清理支架当中的杂物，在现场设立警戒，委派专门的人员到现场维护秩序。从上部开始拆除，需要有专业人员在现场进行统一指挥，操作人员需要佩戴安全帽，并且做好相关的防护措施。

5.2 安全控制要点分析

5.2.1 砂桶安装安全技术要点

在安装插孔前，首先需要在实验室完成预压，保证预压时测试符合要求。在多个沙桶卸载作业过程中，需要委派专业人员同时进行沙桶下降操作，保证下降的速度符合要求，并且保持同步[4]。

5.2.2 横梁安装安全技术要点

在沙桶顶部位置使用贝雷梁、工字横梁进行施工时，需要通过10毫米厚钢板焊接成整体后，通过吊车进行吊运，并且用人工方式手持撬棍进行定位。在横梁施工过程中需要加设加劲板，通常使用1厘米厚钢板进行焊接，避免出现局部应力过大等问题。

5.2.3 贝雷梁安装安全技术要点

在贝雷梁施工过程中，主要有2.2米的定制贝雷梁和3米标准贝雷梁共同拼接构成，并且辅之以竖杆、上下弦杆和斜杆扣接完成整个施工体系。需要注意在贝雷梁上下弦杆位置的端部设置相应的阴阳接头，另外使用贝雷梁架连接小孔，在施工过程中两节贝雷架拼装过程进行时，需要将一节阳头插入到另一节的阴头当中，并且将销子插上[5]。

由两根10号槽钢背对背完成弦杆的组合，在上弦杆位置焊接具有圆孔的钢板，并且在上下弦杆上设置螺栓孔，以便贝雷架和弦杆之间连接。在施工过程中需要注意使贝雷架和加强弦杆稳定连接。在端位置使用支架安装支撑板连板斜撑等。在横梁夹具孔位置设置横梁夹具，并且在下弦杆位置使用横梁垫板完成施工，并且使用栓钉用于限定横梁的位置，在地面完成单杆贝雷梁的组装。在人工配合吊车的情况下将横梁调至顶部，依照横梁受力的具体条件对横梁进行编号，而后首先安放中部的贝雷梁，接着吊放两侧的贝雷梁。在此过程中需要注意加强施工管理，保证安装过程的稳定进行，避免贝雷梁在安装时出现失稳等现象。

5.2.4 分配梁安装安全技术措施

使用汽车吊对贝雷梁进行吊装，依照设计间距对分配量进行均匀摆放。分配梁主要使用U型螺杆与贝雷梁进行连接，要保证施工过程的稳定进行，交错布设分配梁[6]。

结束语

在该工程当中，因为地质环境的限制造成渡槽结构设计皆为高大渡槽，在施工时通过专家评审后，使用贝雷梁施工方案用于高大渡槽的施工。和常规脚手架相比，贝雷梁施工技术大大节约了成本，并且缩短了工期，可以确保渡槽现浇混凝土施工的有效进行，符合施工的具体需要。

参考文献

[1] 林伟明, 田燕龙, 邵鹏展,等. 钢管柱,贝雷梁与满堂脚手架支撑体系在拱式渡槽施工中的应用[J]. 四川水力发电, 2019, 038(004):84-87.

[2] 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[J]. 四川水力发电, 2017, 036(005):9-11.

[3] 胡欣. 毗河供水工程蒋铜渡槽高架空槽身现浇悬挂式贝雷梁支撑技术研究[J]. 四川水利, 2018, v.39；No.229(03):1-4.

[4] 彭建华. 组合支架在大跨径上承式拱式渡槽现浇施工的应用及优化设计[D]. 重庆交通大学.2019(13).112-113.

[5] 原智华. 贝雷梁支架组合体系在高墩区立交桥施工技术中的应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(012):2703,2696.

[6] 郭勤军, 马胜利, 郭明泰. 贝雷梁造槽法在昌江干渠渡槽施工中的应用[J]. 大坝与安全, 2011, 000(004):43-45.