浅谈：贝雷梁门洞架体系在水利工程的施工应用

浅谈：贝雷梁门洞架体系在水利工程的施工应用

杨钦贺

中铁十五局集体城市建设工程有限公司，河南 洛阳 471000

摘要：河南省南湾灌区续建配套与现代化改造工程（平桥闸渠首枢纽部分）拦河闸单位工程因需满足度汛及灌溉要求，21孔液压弧形闸门提前安装完成。其上部启闭机层及附属设施结构由于各种外部因素制约，无法采用常规的落地式满堂脚手架的施工方式。本文以该项目为例，提出了市政工程常用的贝雷梁支撑体系运用到水利工程中的施工思维模式，与盘扣脚手架组成新型模板支撑体系。该项目的施工方法一方面保证了弧形闸门的启闭行程无影响且使闸墩正常过流，另一方面又减小了支撑架体的搭设高度，有效减缓了高支模施工过程中的安全隐患。

关键词：水利工程；贝雷梁支撑体系；新型模板支撑体系

1工程概述

河南省南湾灌区续建配套与现代化改造工程（平桥闸渠首枢纽部分）是河南省“十四五”期间重大项目之一，该项目建成后可减少淹没面积1000亩，每年可减少洪灾损失约1600万元，每年可产生灌溉效益约1000万元；将基本消除隐患，提高防洪能力，大大改善供水条件。平桥闸渠首枢纽工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型，主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级，临时建筑物4级。

平桥闸渠首枢纽工程共划分为7个单位工程，其中拦河闸单位工程分为上游翼墙段、交通桥段、铺盖段、闸室控制段、下游消能防冲段共五部分。闸室总长度为306m，共布置为21个泄流孔，单孔净宽12m，单孔闸室长度20m。工程采用常规液压弧形闸门。闸墩上部附属设施层数为4层，其上部建筑高度为26.375m，总建筑面积9899.12m2。闸墩上部结构常规施工方法为在闸门安装前采用落地满堂脚手架进行浇筑，由于闸门提前安装完成，经项目部进行方案对比后采用贝雷梁门洞架体系与盘扣脚手架组成新型模板支撑体系代替常规满堂架支撑体系施工方案。

2贝雷梁门洞架布置

拦河闸单位工程上部结构贝雷梁门洞架布置在已经浇筑完成的闸墩上（绝对高程75.00m），门洞架支撑采用321型贝雷梁+横向承重梁（36a工字钢）+横向转换梁（16号工字钢）。横向承重梁在闸墩顺水流方向分段布置（框架柱避开），321型贝雷梁组装搭设在横向承重梁上，贝雷梁上方搭设5道横向转换梁，转换梁上设置22的立杆定位钢筋。

承重横梁上架设贝雷梁，321型贝雷梁尺寸为3m×1.5m。贝雷梁顺闸墩长度方向跨度为13.95m，计算跨度为14m，闸墩单孔净宽为12m。为保证整体稳定性，采用销轴和花架将相邻闸孔贝雷梁连接。如图1所示。

图1 拦河闸工程闸墩贝雷梁布置图

3贝雷梁搭设

3.1材料选型

根据新型贝雷梁的力学性能及上部荷载的分析，采用双排单层的布置方式。通过受力计算，确保5道贝雷梁门洞架支撑体系满足施工抗弯剪需要及挠度符合结构要求。间距布置如图2所示。

图2 拦河闸工程闸墩门洞架架体剖面图

3.2贝雷梁参数选值

（1）基本参数

门洞架支撑搭设方式为横向转换梁+纵梁+横向承重梁，横向承重梁布置在闸墩上，仅作为力传递构造作用将上部荷载传递给闸墩。在门洞架体结构中，可视把闸墩看做门洞架立柱，闸墩作为上部结构基础，此处可不做出强度计算。为使立柱取值问题不影响其结构稳定性，其中门洞架的基本参数可取下列相应数值：

a.门洞立柱高度，取0.1m；

b.门洞支撑结构纵向计算截面分区数，取1；

c.是否考虑结构截面沿纵向变化，取“否”；

d.门洞立柱横向从上往下依次间距，取1m；

e.门洞立柱纵向从左往右依次间距，取14m；

f.横向转换梁纵向间距，取1.2m；

g.横向转换梁纵向排数，取13。

（2）荷载参数

根据水利设备层楼板厚度及最大梁的尺寸，采用下表集中荷载数值：

表1 集中荷载定位取值表

（3）横向转换梁计算

根据施工方案该横向转换梁的截面类型为16号工字钢，自重线荷载设计值q=1.3×0.205=0.277kN/m。由表1可知上部结构及架体自重等集中荷载设计值取14kN。

根据横向转换梁弯矩图可知，最大弯矩在最上游支点处为Mmax=21.437kN·m。根据公式σ=Mmax/W=21.437×106/141000=152.034N/mm2≤［f］=205N/mm2，满足要求。

根据横向转换梁剪力图可知，最大剪力在最上游支点处为Vmax=22.646kN。根据公式τmax=Vmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=22.646×1000×[88×1602-(88-6)×140.22]/(8×11300000×6)=26.763N/mm2≤[τ]=125N/mm2,满足要求。

根据横向转换梁边形图可知，其中跨中：νmax=1.299mm≤[ν]=3000/250=12mm，悬挑端：νmax=12.677mm≤[ν]=1800×2/250=14.4mm，满足要求。

（4）纵梁计算

由于纵梁为贝雷梁，抗弯抗剪验算用容许值，则荷载应用标准值计算。可由横向转换梁计算出每条工字钢对贝雷梁的支座反力值，本文以该次验算第一个支座反力值R1=34.093kN为例，该321型贝雷梁自重线荷载标准值q=0.33kN/m。由《装配式公路钢桥多用途使用手册》中桁架结构容许内力表可知，加强双排单层贝雷梁容许弯矩值为1576.4kN·m，容许剪力值为490.5kN。

根据纵梁弯矩图，贝雷梁最大弯矩出现在跨中处为Mmax=699.691kN·m≤[M]=1576.4kN·m，满足要求。

根据纵梁剪力图，贝雷梁最大剪力Vmax=193.006kN≤[V]=490.5kN，满足要求。

3.3贝雷梁及工字钢架设

按照施工方案进行横向承重梁定位放样，采用25t吊车对横向承重梁吊装到指定位置，用红漆对贝雷梁在承重梁上进行位置标注，本工程采用双排单层布置方式，需要使用销轴和花架提前在闸底板处进行片组拼接，拼接长度为15米（定1孔为吊装单元），使用吊车进行贝雷梁架设安装。当每段变形缝中有较多闸墩孔时，为增加整体稳定性，纵向贝雷梁可进行插销连接。

当贝雷梁架设完成后，16#工字钢均采用顺水流方向进行搭设，搭设间距为1.2m，搭设方向为由远到近。为保证工字钢整体的稳定性，采用钢丝绳对下部贝雷梁进行固定。

表2 单孔闸墩门洞架体主要材料用量表

3.4盘扣脚手架架搭设

贝雷梁工字钢支撑架体完成后，采用22的定位钢筋对工字钢进行焊接，保证上部盘扣架不会发生错移，盘扣架横向间距如图2所示，纵向间距同横向转换梁间距均为1.2m，盘扣脚手架采用标准型（B型）支撑架，规格及壁厚符合国家现行标准。

3.5贝雷梁拆除

结合本工程现状及结构特点，闸墩21孔液压闸门已安装完成，上部水利设备层层高仅为4.8m，贝雷梁采用双排单层的结构形式，高度为1.5m。横向转换梁至梁底（包含模板支撑厚度）仅为1030mm。考虑到后期贝雷梁的拆除，由于净空不满足汽车吊的使用要求，项目部采用事前预埋吊环+5t手拉葫芦的施工工艺进行贝雷梁拆除至闸底板，再由叉车进行运出施工区域。

图3 单跨B-C轴吊环布置图

4总结

在该拦河闸单位工程上部结构施工过程中，因闸门提前安装无法进行常规满堂架施工的限制条件下，以闸墩为贝雷梁门洞架体基础，与盘扣脚手架组成新型支撑体系。根据平桥闸渠首枢纽工程上部结构的实际应用案例，本文阐述了计算过程中的选值问题，为贝雷梁在水利工程中的受力计算做出了铺垫，

参考文献

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[2]曹建.刘伟煜.贝雷梁钢管柱和盘扣式组合支架体系在山区桥梁中的应用[J].建材发展导向.2018，16（08）.

[3]苏小明.陈波.李亮.贝雷梁支撑体系在高大渡槽工程施工中的应用[J].四川水力发电.2018，37（05）.