浅谈施工便桥设计

张付林

摘要：某高速公路施工中，为满足施工现场材料运输需要，在跨越一顶宽约20.8m灌溉渠时设置一座采用贝雷片作主桁架的标准24m加强双排便桥；便桥承重纵向主梁采用4片贝雷梁，横梁采用Ⅰ32b工字钢，纵梁采用P50钢轨，桥面板采用枕木。经对纵向主梁、横抬梁、纵梁、桥面板受力进行分析并检算合格，经实践证明方案安全可行。

关键词：便桥贝雷梁工字钢P50钢轨

工程概况

某高速公路施工中，施工便道需跨越一顶宽约20.8m灌溉渠，为满足当地灌溉需要，确保渠道畅通，同时保证施工运输通道畅通无阻，并考虑大吨位砂石料车辆通过，设置一座采用贝雷片作主桁架的标准24m加强双排便桥，两端不设引桥，采用垫枕木过渡，便桥水平放置，北岸比南岸高出部分采用下挖降坡处理。

本施工便桥为1跨24m，由4片贝雷梁作纵向承重主梁， 桥面宽3.5m，本桥限重40t，通行限速10km/h，仅限一辆汽车通行。

便桥设计

便桥结构

纵向承重主梁采用4片贝雷桁架横向排列，每两片一组用专用连接件进行联接成整体，在弯矩较大段贝雷桁架上下弦增设加强弦杆，两片桁架顶每隔4.8m设一道专用支撑架，以保证便桥稳定。横梁采用I32b工字钢，纵向分配梁采用P50钢轨，桥面板采用枕木。

荷载计算

纵梁检算

计算简图

纵梁间距N=37.9cm

内力计算

纵梁采用P50钢轨，其长度为25m，为多跨连续梁，考虑纵梁与横梁为非固接连接，且汽车轮重计算内力。始终只能作用在其中一跨，当一跨受荷时，另一跨将有向上翘起的趋势，因此纵梁实际为简支支承，应按简支梁。

恒载

桥面板：木枕重量:600kg/m3

g1==342.9N/m

纵梁P50轨：g2=515.1N/m

Σg=342.9+515.1=858N/m

纵梁计算跨径用两跨中较大者，即1.615m

由恒载产生的最大弯矩为：

Mg=×Σg×L2=×858×1.6152=279.7 N·m

由恒载产生的最大剪力为：

Qg=×g×L=×858×1.615=692.8N

活载

(1)汽--40汽车轮重在桥面上对纵梁的弹性分布，按3根纵梁承受单轮重计；汽车—40满载时后轴重27T，2对轮每对轮重13.5T，满载时每个后车轮组着地宽度b0=60cm，轮距=2.2m，

P==45000N

冲击系数：1+μ== =1.383

由汽--40产生的最大弯矩为：

Mp=×P×L×(1+μ)= ×45000×1.615×（1+0.383）=25127 N·m

支点剪力计算：

桥面上的轮重按杠杆原理分配：

偏载系数：η= ==0.604

由汽--40产生的最大剪力为：

Qp=η×P×（1+μ）=0.604×45000×（1+0.383）=37590N

M=Mg+Mp=280+25127=25407N·m

Q=Qg+Qp=693+37590=38283 N

截面应力计算

纵梁P50轨：A=65.8cm2 W1=287.2 cm3 I=2037 cm4

σ===88.5MPa＜ MPa

τ===34.4 MPa＜MPa

挠度计算

δ===0.9mm<==6.5mm

横梁计算

受力分析

桥面系横梁最大间隔1.615m配置一根，每隔一根横梁设置一根斜撑，横梁的验算由不带斜撑横梁控制计算。

Ⅰ32b工字钢横梁g=577N/m，Wx=726cm3，Ix=11620 cm4，A=73.4 cm2

横梁的计算跨径取3.83m

横梁承受的静载压力：

g桥面=1.615×0.16×6000=1550N/m

g纵梁==2389 N/m

g横梁=577N/m

P静=g桥面+g纵梁+g横梁=1550+2389+577=4516 N/m

活荷载沿纵向，车辆后轴正对横梁，横梁承受的活载压力为P活=135000N

a=0.815m

RA活=RB活=135000N

M活=P活×a=135000×0.815=110025N·m

计算横梁的最大弯矩，近似取静载的跨中弯矩与活载产生的最大弯矩进行叠加，结果偏于安全。

M=M静+M活(1+)==139375 N·m

应力验算

σ===192MPa＜ MPa

τ===0.3 MPa＜MPa

横梁刚度验算

利用《建筑结构静力计算手册》中公式计算。

计算简图如下：

W活===7.9mm

W静===0.5mm

Wmax=W活+W静=7.9+0.5=8.4mm<==15.3mm

主梁桁架应力校核

便桥跨度24m，经查贝雷梁手册，双排单层加强桁架的几何特性表、桁架容许内力为：

J=1154868.8cm4，[M]=3375.0KN·m，[Q]=490.5KN

系数计算

汽--40轴距3.6m，车辆宽度3.0m，满载时前轮重13t

汽车重心位置：

ΣM=0

13×（3.6-x）=27x

x=1.17

横向分配系数计算:

e0==0.375

k===0.598

冲击系数：1+μ=1+=1+0.244=1.244

端部剪力计算

贝雷桁架便桥自重1.7T

Q静=1/2gL=204KN

Q活=Q×（L-x）/L=380.5KN

Qmax=Q静+Q活k（1+μ）=487.1KN＜490.5 KN=[Q]

主梁桁架最大弯矩计算

M静=1/8gL2=1224 KN·m

简支梁最大弯矩在跨中，可将车的重心放在桥跨中点计算M活

M活=1/4PL=2400 KN·m

Mmax=M静+M活k（1+μ）=3009KN·m＜3375 KN·m=[M]

主梁刚度验算

W静===30.9mm

W活===48.4mm

Wmax=W活+W静=30.9+48.4=79.3mm

24米便桥满足结构受力要求

结束语

桥梁达到通行条件后，首先进行通行试验，在限重20T、限速5km/h及限速10km/h，依次增加载重至设计荷载及设计限速，观测梁体结构受力情况。结果表明，各项指标均符合设计要求，能满足40T载重车辆通行要求。经实践证明，该便桥结构安全稳固，且拆装方便，值得推广应用。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。