20米空心板悬空贝雷片支架施工方案
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摘要：贵州省绥阳至道真二级公路第五合同段两河口大桥，因现场施工场地狭窄，没有预制场地且大型吊装吊装设备难以安装，采用贝雷片搭设悬空支架进行预应力20m空心板预制
关键词：两河口大桥、悬空贝雷支架、空心板、预制
工程概况
贵州省绥阳至道真二级公路第五合同段两河口大桥由贵州省公路工程集团有限公司承建，桥梁全长197.12米，起点桩号为K88+775.64，终点桩号为K88+972.64，位于正安县清溪河与芙蓉江交汇地两河口。主桥为1×100米钢筋混凝土箱形拱桥，引桥行车道板采用4×20米钢筋混凝土预应力空心板，先简支后结构连续。下部结构桥墩采用双柱式桥墩；桥台采用重力式U型桥台。
因现场地形限制，在大桥两岸均没有合适地点进行引桥20m钢筋混凝土预应力空心板预制，大型吊装设备难以安装，且成本较高，故设计本施工方案
二、方案简述
在桥台及桥墩盖梁上预留槽孔并预埋φ5cmPVC管，12.6槽钢加工焊接形成牛腿（见图）。桥台及墩柱施工完成后，在预留槽孔处安装牛腿，用1.8米长Φ32精轧罗纹钢穿过墩台两侧牛腿，在牛腿端头处上紧螺帽。主要受力：牛腿水平杆受拉，斜杆受压。牛腿截面如图一
原材料及设备
所需材料设备如下：
1）、12.6槽钢：15米；2）、2.5米长Φ32精轧罗纹钢2根； 3）、贝雷片18块；4）、2米长20工字钢14根；
三、稳定性、抗倾覆力计算
安全性按极限荷载下进行强度、刚度、抗倾覆力的验算，其安全系数符合JTJ041―2000“公路桥涵施工技术规范”中相关规定。
牛腿的计算
受力分析
根据图一、图二、图三提供的数据可知。牛腿所承受的荷载有：
1）、空心板重量：30.4吨=304kN（按边跨边板计算）
2）、贝雷片重量：0.275×18×1.1=5.445吨=54.45kN
3）、20工字钢：0.02791×2×14=0.781吨=7.81kN
4）、混凝土施工荷载：20×1.5×2kN/m2=60kN
5）、施工人员荷载：20×1.5×2kN/m2=60kN
6）、模板：（0.9×2+1.5）×20×0.75 kN/m2=49.5kN
以上各项合计：
G=535.76kN
在空心板的支架上有6个牛腿分担此荷载，则每个牛腿受力为
Q=G/6=92.29 kN
由牛腿及支架侧立面布置如图知，牛腿受一个集中力（Q=92.29kN）作用，其力距为7.5cm，牛腿斜杆顶端中心点距离水平杆另一支点29cm，因为在工作状态下，水平杆的平衡，∑MA=0，设斜杆（12.6槽钢焊接成钢箱）轴向力为N，则有
∑MA=N×sin45°×0.29-92.29×0.075=0
解该方程得：N=33.76kN（受压）
λ=l/imin=（1.414×0.29×100）/5.08=4.03
imin= 0.289×√((10.6×12.63-9.5×10.83)/(10.6×12.6-9.6×10.8))
=5.08cm
因A3钢λS、λP分别为61.6和100，λ＜λS故选用轴向压缩公式
折减系数φ=0.897
则：［N］=φ.A.［σ］=0.897×15.69×2×100×215=605.179 KN
安全系数n=605.179/33.76=17.93
满足要求
斜杆下端混凝土抗压验算
承压面积A=15.69×2=31.38cm2，压力为33.76KN
混凝土承压应力σ=N/A=33.76×1000/（31.38/10000）
=10.76MPa＜[σ]=25MPa
混凝土承压应力σ=N/A=148.56×1000/（133.56/10000）
=11.12MPa＜[σ]=25MPa，满足要求
为保证安全在斜杆下端加焊δ15钢板封口，并支垫胶皮，增大混凝土承压面积，不再验算
水平杆（12.6槽钢焊接成钢箱）为拉、弯组合受力情况，由N=33.76×SIN45°=23.87KN，建立强度条件
σmax=N/A+M/W
=（23.87×103）/（15.69×2×10-4）+（2.53×103）/（122.18×10-6）=28.31MPa＜［σ］=145MPa
M=-Px=33.76×0.075=-2.53KN*m
w=(10.6*12.6*12.6*12.6-9.5*10.8*10.8*10.8)/6/12.6=122.18
满足要求
详见下页弯矩、剪力图
贝雷片桁架的计算
受力分析
根据图一、图二、图三提供的数据可将贝雷片桁架整体看作一承受均布荷载的简支梁进行相关计算。贝雷片桁架整体所承受的荷载有：
1）、空心板重量：30.4吨=304kN（按边跨边板计算）
2）、贝雷片重量：0.275×18×1.1=5.445吨=54.45kN
3）、20工字钢：0.02791×2×14=0.781吨=7.81kN
4）、混凝土施工荷载：20×1.5×2kN/m2=60kN
5）、施工人员荷载：20×1.5×2kN/m2=60kN
6）、模板：（0.9×2+1.5）×20×0.75 kN/m2=49.5kN
以上各项合计：
G=535.76kN
q=G/18=29.76 kN/m
最大弯矩Mmax==29.76×182/8=1205.28KN*m，位于跨中
最大剪力Qmax==29.76×18/2=267.84KN，位于支点
跨中挠度f=
贝雷片桁架惯性距
Ix =4A0×902+2A0×0.08752
=4×3×12.74×702+4×3×198.3
=751491.6cm4
有f=
=5×29.76×1000×184/（384×2.1×1011×7.514916×10-3）
=0.0257m＜=0.03,满足要求
弯曲强度验算
Wx=3×[0.175（1.53-1.33）/（6×1.5）]=68716.67cm3，Mmax=1205.28 KN*m，弯曲强度
σ=
=1205.28×1000/（68716.67/1000000）
=17.540MPa＜[σ]=273MPa
满足要求
安全系数K=273/17.540=15.56
弦杆抗剪强度验算
抗剪截面面积A=3×25.74=77.22cm2，最大剪力Qmax=267.84KN，抗剪强度
τ=
=267.84×1000/（77.22/10000）
=34.685＜[τ]=208MPa
安全系数K=208/34.685=6.0
满足要求
为保证贝雷片桁架的横向稳定性，在其两侧三分之一处横向缆风一道。
结语
经预压，支架稳定，投入实际使用。支架安装简便，受力明确，稳定性有保证。全桥共安装贝雷片悬空支架4个，支架稳定，挠度符合预期，预制的20米空心板各项技术指标符合设计及规范要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。