徐邦远，沈 聪

（南京明辉建设有限公司，江苏 南京 211200）

0 引言

随着各项建设事业的快速发展， 我国基础设施建设条件越来越复杂，施工难度越来越大，贯穿于整个施工过程的支撑结构也随之发生变化。 在多种支撑架中，贝雷梁由于具有组装灵活、施工简便、安全可靠等特点，被广泛应用于国防战备、交通工程、市政水利工程等［1-2］。 尤其在遇到普通立杆支架无法满足安全及空间高度等要求的大跨度悬挑结构施工时，组装灵活的贝雷架可以与各种形式的架立结构相组合，轻松完成建筑物的新建和维修等任务［3-4］。

目前，贝雷架在水利工程中的应用处于起步阶段，相关施工质量控制标准仍不完善［5］。南京天生桥套闸启闭机房建筑工程施工时，采用贝雷梁结合架立杆的梁-柱式支撑系统，实现水上悬挑建筑的浇筑施工。笔者试对该支撑体系的受力及稳定情况进行分析， 探讨支撑架的安装及搭设要点，以期为类似工程提供参考。

1 工程概况

天生桥套闸位于南京市溧水区天生桥河上，是连接石臼湖水系与秦淮河水系的控制性水工建筑物， 也是南京市江南片区跨流域洪水调度和水资源“六闸联控”中的关键建筑物，具有防洪、蓄水、引水、通航等功能。 该工程采用套闸和节制闸相结合的布置形式，套闸布置在东侧，节制闸布置在西侧，管理所布置在套闸东岸的堤后， 套闸闸首与节制闸闸室齐平布置。天生桥套闸由北向南依次布置了引航道、上闸首、闸室、下闸首、引航道。 其中，天生桥套闸启闭机房高为16.2 m，建筑面积为647.15 m2，分两层布置，建筑设计使用年限为50 年。施工时，由于启闭机房周围已经蓄水， 屋顶外檐悬挑部分无法进行落地式支撑架的施工，故采用悬挑式支撑架，即将建筑旁边的现有桥梁作为支架基础，配合贝雷梁，进行支架施工，施工方案如图1 所示。

2 支撑体系复核计算

天生桥套闸工程选用321 型贝雷梁， 贝雷梁纵向长度为15.0 m，高度为1.5 m，每一大片贝雷梁是由5 小片长度为3 m 的小片贝雷梁连接而成， 贝雷梁之间的横向间距为0.8 m， 与横向立杆线相重合。施工时，放在梁板上的贝雷梁长度为3.0 m。 为保证贝雷梁的稳定性，各贝雷梁之间用14#工字钢连接。架立杆纵向间距为0.9 m，横向间距为0.6 m，步距为1.5 m。

2.1 计算模型的建立

该工程支撑体系上部悬挑钢梁为I18#工字钢，锚固长度为3.3 m。在支撑架边缘，用钢拉杆将钢梁与结构主体连接起来（内侧钢拉杆与型钢梁夹角为65°，外侧钢拉杆与型钢梁夹角为50°）。下部支撑架的立杆为单立杆（立杆采用6 m 长的钢管搭设）。悬挑段立杆纵向间距为1.0 m，横向间距为0.8 m，步距为1.5 m。贝雷梁一侧的上部支撑架，立杆纵向间距为1.0 m，横向间距为0.6 m，步距为1.5 m。 桥梁一侧的下部支撑架，立杆纵向间距为0.8 m，横向间距为0.6 m，步距为1.0 m。 支撑体系构件参数如表1 所示。

基于SAP2000 建模软件，建立如图2 所示的贝雷梁及其下部支撑体系的计算模型。 该模型采用梁单元模拟上部贝雷梁及下部架立杆结构， 共建立308 个节点。

2.2 上部贝雷架的受力分析

在运用模型计算时， 考虑屋檐混凝土浇筑时其自重荷载和作用在脚手架与单排贝雷梁上、 下弦的风荷载。 风荷载按照线荷载0.019 2 kN／m 取值，并采取0.98 倍修正。 贝雷梁上部荷载分摊至模型节点上，横向立杆处荷载大小相同，纵向立杆处荷载大小分 别 为：2.485 kN、5.635 kN、5.585 kN、5.585 kN、5.585 kN、2.485 kN。

图1 天生桥套闸启闭机房浇筑施工方案示意图Fig.1 Schematic diagram of pouring construction scheme of the opening and closing machine room of Tiansheng bridge brake

表1 天生桥套闸支撑体系构件参数Tab.1 Component parameters of the brake support system of Tiansheng bridge

图2 贝雷梁及其下部支撑体系计算模型示意图Fig.2 Schematic diagram of calculation model of Beret beam and its lower support system

经计算， 模型最大应力分布在贝雷梁下部立杆拐角处的腹杆上，为13.302 MPa（小于规范要求的205 MPa）；立杆最大弯矩为248.06 kN·mm ，最大轴向力为9.215 kN （小于规范要求的15 kN）；贝雷梁的最大变形量为0.705 mm（贝雷梁的具体变形情况如图3 所示）， 小于规范要求的l／400＝37.5 mm。 因此，贝雷梁的受力满足规范要求。

2.3 下部支撑架的稳定计算

根据模型计算出立杆最大支座反力为9.215 kN。 分别用公式（1）和公式（2）计算不组合风荷载和组合风荷载时下部支撑架的抗弯强度。

图3 贝雷梁变形示意图Fig.3 Schematic diagram of Beret beam deformation

式中：σ 为支撑架的抗弯强度，MPa；N 为立杆最大支座反力，kN， 根据模型计算出立杆最大支座反力为9.215 kN；φ 为构件稳定系数，根据长细比查《混凝土结构设计规范》附表所得，本文取0.243；A为立杆的截面面积，取424 mm2；Mw为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，kN·m， 可按公式（3）计算；W 为截面模量，取4.49×10-6m3。

式中：Mwk为风荷载为标准值时产生的弯矩，kN·m，可用式（4）计算。

式中：wk为风荷载标准值，kN／m2，可用式（5）计算；Ia为立杆纵距，m；h 为立杆步距，m。

式中；w0为基本风压，kN／m2，按照图纸规定，取0.4；μz为风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷尔蒙载规范》（GB50009-2001） 附录表7.2.1 规定，取1.14；μs为风荷载体型系数，取1.134。

经计算， 不组合风荷载时， 立杆的抗弯强度为134.16 MPa，小于钢材抗压强度的设计值205 MPa；组合风荷载时， 立杆的抗弯强度为189.39 MPa，小于钢材抗压强度的设计值205 MPa。因此，立杆的稳定性满足要求。

3 支撑架安装及搭设要点

3.1 立杆及扫地杆搭设

（1）支撑架支撑系统的立杆采用单立杆。悬挑段立杆纵向间距为1.0 m， 横向间距为0.8 m， 步距为1.5 m； 贝雷梁一侧的上部支撑架立杆纵向间距为1.0 m，横向间距为0.6 m，步距为1.5 m；桥梁一侧的下部支撑架立杆纵向间距为0.8 m， 横向间距为0.6 m，步距为1.0 m。 布置时，立杆间距可根据实际情况调整，但只能缩小，不能随意扩大。

（2）立杆采用6 m 长钢管搭设，对接接头扣件开口方向应向下或向内，以防雨水进入。

（3）立杆接长时，采用对接扣件连接，严禁搭接。两根相邻立杆的接头不应设置在同步内。同步内，隔一根立杆的两个相邻接头在高度方向错开的距离不宜小于500 mm。各接点中心至主节点的距离不宜大于步距的1／3。

（4）严禁将上段的钢管立杆与下段的钢管立杆错开固定在水平拉杆上。

（5）支撑架必须设置纵横向扫地杆。扫地杆布置在距立杆底部200 mm 处，按纵下横上的顺序搭设。

（6） 纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座下面200 mm 高的立杆上。 横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上［6］。

3.2 剪刀撑安装

在支撑架架体外侧四周及内部纵、横向，由底至顶每4 m 设置连续竖向剪刀撑；在架体底部、顶部及竖向，间隔4 m 分别设置连续水平剪刀撑［7］。

（1）剪刀撑主要由6 m 长的钢管搭设而成。剪刀撑斜杆接长时，采用搭接方式，搭接长度不小于1 m，并用2 个旋转扣件分别在离杆端不小于100 mm 处进行固定，中间还应增加2～4 个扣结点。

（2）剪刀撑斜杆要用旋转扣件固定在与之相交的钢管立杆上。

（3）最下面的斜杆与立杆的连接点离地面不应大于500 mm。

3.3 防护栏杆、踢脚板安装

在支撑架外侧， 须设1.2 m 高的防护栏杆和30 cm 高的踢脚板。 顶排防护栏杆不少于2 道，高度分别为0.6 m 和1.2 m。 脚手架内侧形成临边的（如遇大开间门窗洞等），在支撑架内侧设1.2 m 的防护栏杆和30 cm 高的踢脚板。

3.4 安全网安装

采用1.8 m×6 m 的绿色密目式安全网将支撑架外侧立面封闭起来。在固定安全网时，选用纤维筋绳绑扎，要求安全网严密、平整［8］。 安装安全网时，用16＃铁丝将安全网绑扎在纵向水平杆上， 并设180 mm 高的踢脚板，防止坠物伤人。 在支架中间距离边坡平台4 m 及二级斜坡顶处， 分别满拉防坠落安全网。 水平安全网接口处必须连接严密、牢靠。

3.5 支撑架拆除

（1）支撑架拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业。连墙件必须随支撑架逐层拆除，严禁将连墙件整层或数层拆除后再拆除支撑架。 分段拆除高差大于两步时，应增设连墙件，进行加固［9］。

（2）拆除作业应按确定的程序进行。支撑架拆除顺序为： 安全网→防护栏杆→剪刀撑→斜撑杆→横杆→立杆。

（3）不准分立面拆除或在上、下两步同时拆除，做到“一步一清”“一杆一清”。拆除立杆时，应先抱住立杆，再拆开最后两个扣件。拆除横杆、斜撑、剪刀撑时，应先拆中间扣件，然后托住中间，再解开端头扣件。所有连墙杆必须随支撑架拆除同步下降，分段拆除高差不应大于两步，如高差大于两步，应增设连墙件，进行加固。

（4）在拆除支撑架时，要确保架体的稳定性不被破坏，如附墙杆被拆除前，应加设临时支撑，防止变形；拆除各标准节时，应防止失稳。

（5） 当支撑架拆至除下部最后一根长钢管的高度时，应先在适当位置搭设临时抛撑，再拆除连墙件。

4 结语

综上所述，贝雷梁与其他架立杆组合时，形式多变，有些也较为复杂。 在施工过程中，为保证支架的稳定和人员的安全，应做到以下几点：（1）支撑架的基础必须经过硬化处理，满足承载力要求，并做到无积水、无沉陷。 （2）混凝土平台必须达到设计强度的75%以上才能施工。 （3）严格控制施工荷载（不大于3 kN／m2），确保较大安全储备。（4）合理安排工期，协调各方进度， 减少干扰， 使整个工程协调有序地进行。