贝雷片在施工便桥中应用实例

金立忠 王成伟

(中交隧道局有限公司第三工程公司，江苏南京 211100)

本文以在建的福建福州绕城RA9合同段便桥架设为例，讲述贝雷片结构的优越性。

1 工程概况

本合同段位于福州市晋安区境内，起于贵新隧道中部(YK21+150.000)，终于大洋村(J26+400.000)，全长 5.241 53 km。本合同所经过主要河流为桂湖溪。区内未见大的河流，仅贵新隧道出口有一条河流，上游未红庙岭垃圾场，下游为冲洪积盆地，落差较大，平时水量一般，但雨季水量暴增。地下水主要以大气降水补充，流量随季节变化较大。

2 桥址、桥式确定

根据主便道位置，本着利于主线施工，对环境少干扰、少破坏的原则，全线拟建3座便桥。2号，3号，4号便桥。考虑采用埋设圆管涵对过水断面影响大，洪水期安全隐患大;采用简支钢筋混凝土板梁桥时，施工时间长、造价高、拆除不易。故根据现场实际情况，确定采用拼装式贝雷桁架桥。该桥型具有结构简单、运输方便、架设快捷、载重量大、互换性好、适应性强等特点。3座便桥均位于主线五峰寺大桥右侧。各自对应里程约为:K23+950，K24+275，K24+680。

3 施工方案

3.1 施工准备

1)测量放线。根据已批准的图纸准备放出桥台、桥墩等位置。打好桩并保护至施工完毕。2)施工用水用电。施工用水用小型水泵从附近小溪流抽取，不得使用主河道中已污染的水。2号，3号便桥施工用电从附近变压器接入，并安装好电箱;4号便桥施工用电配备一台25 kW的发电机，发电机设置基座，并搭设防雨棚。

3.2 下部结构

1)桥台。桥台采用浆砌扩大基础配“U”台，为M7.5浆砌片、块石。基坑的河床质主要为砂砾，碾压平整、密实后方可开始砌筑。片石厚度不小于15 cm，砂浆采用滚筒式搅拌机搅拌，严格按照配合比下料。片石砌筑，条石镶面。条石为“一顺一丁”，做到孔隙饱满，外形美观。待砂浆强度达75%以上后，台后回填砂砾。分层碾压密实，保证路、桥搭接顺畅，防止出现严重“跳车”现场。2)桥墩、盖梁。跨中均设置加强墩。墩基础为简易C20混凝土扩大基础;墩身利用2条翼缘厚1.5 cm，腹板厚3.0 cm，20 cm×40 cm工字钢，焊接于基础预埋钢板，最高墩4.5 m。盖梁用同种工字钢，盖梁与桁架底连接处塞带孔钢板，钢板下侧与墩焊接，上侧与桁架通过高强螺栓连接。

3.3 上部结构

1)主桁。主桁架均采用321型贝雷片，为单层6排，桥面净宽3.7 m。桥长分别为:15 m，15 m，18 m。贝雷片在平整场地拼装，下垫枕木。安排桥队经验丰富施工人员拼装，使桁架节点牢固、线形顺直，保证桁架受力均匀。拼装完成后原地预压并测量挠度，合格后方可安排吊装。使用25 t吊车作业，安排专人指挥。2)桥面系。桥面系为15 cm～20 cm原木，采用φ8钢筋绑扎牢固。上铺厚度约30 cm石渣，并用石粉找平，调2%路拱便于排水。两侧栏杆采用φ50钢管，通过φ14钢筋点焊于桁架。桥面系共厚约50 cm，验算取冲击系数为1.2。

3.4 附属结构

1)桥梁防护。桥台两侧均设置锥坡，锥坡填筑时分层碾压。护坡为30 cm厚浆砌片石，下设60×60护脚，表面勾缝处理。确保安全、美观。桥台靠河道侧设置浆砌片石防撞墩，高80 cm。加强墩处，用土袋埋设四周简易防护，防止冲刷基础。2)标志标识。桥头两侧均必须设置限重标识牌，并顺延主便道的安全、文明标识牌。

4 验算

4号便桥简图如图1所示。验算时取公路Ⅰ级荷载，取321不加强型桁架，自重为2.75×6/3=5.5 kN/m，单排单层允许内力为:弯矩788.2 kN·m，剪力245.2 kN。考虑挂车长度，取车道荷载，最不利荷载形式如图2所示。PK=180+(360－180)×4/45=196 kN。验算剪力时取 PK1=PK×1.2=235.2 kN。

图1 4号便桥简图

4.1 强度验算

跨中弯矩:M=(PK×L/4+q1L2/8)×1.2+q2L2/8=(196×18/4+10.5×182/8)×1.2+5.5×182/8=1 791.45 kN·m ＜6×788.2=4 729.2 kN·m，故结构安全。

支座处最大剪力:F=PK1+q1L/2+q2L/2=235.2+(10.5+5.5)×18/2=379.2 kN ＜245.2 ×6=1 471.2 kN，故结构安全。

图2 最不利荷载形式图

4.2 刚度验算

刚度通过挠度控制，fmax=ML2/(8EI)。其中，M为桁架梁下在组合荷载下跨中最大弯矩;L为桁架跨度;E为钢材弹性模量，取210 GPa;I为贝雷桁架的横载面相对于水平轴的惯性矩。

fmax=1 791.45×103×92/(8 ×210 ×109×577 434.4 ×10－8×6)=0.002 493 m ＜［f］=L/400=0.022 5 m，故结构安全。

4.3 稳定性验算

加强墩视为受压杆件，验算压杆稳定性:

截面惯性矩:I=0.01 × 0.43/12+(0.012 × 0.02+0.2 ×0.013/12)×2=5.535 ×10－5m4。

截面面积:A=0.38 ×0.01+0.01 ×0.2 ×2=7.8 ×10－3m2。

两端绞支，取长度系数μ=1，杆长L=4.5 m。

柔度:λ=μL/ι=1 ×4.5/0.084 04=53.42。

查得 Q235钢 λP=102，λn=61.6。λ ＜ λn，故不适应欧拉公式，采用直线经验公式计算。查得:a=304，b=1.12。

则极限承载力:Fcr=A×σcr=244.17×103×7.8×10－3=1 904.5 kN。

验算荷载:FP=F=379.2 kN＜Fcr，故结构安全。

4.4 洪水期平移稳定验算

因为本合同段内台风频繁，需验算洪水期便桥的安全性能。计算时考虑漂流物冲击力、水流力对主桁影响。

1)漂流物撞击力。

结合实际情况，取 γ=0.3，v=5.0 m/s，α=20°，G=20 kN，C1+C2=0.000 5 m/kN。

2)水流冲击力。

根据动量定理计算:F'·Δt=m·Δv。取洪水流速v=4 m/s，过桥后水流变化 Δv=2 m/s。m=sv=L·h·v=18×4.5×4=324 kg。F'=mΔv/Δt=324×2=648 kN。

3)横向稳定验算。

取贝雷桁架整体为隔离体，其受力模型见图3。f为贝雷桁架与浆砌污工摩擦力，取摩擦系数为 0.25，则 f=0.25N=0.25×2.75×6×18=74.3 kN;F″为贝雷桁架端部锚固螺栓剪切力，螺栓为直径16 mm的45钢，8.8级螺栓，每端4个。F″=t×A×8。其中，t为抗剪强度，由材料和热处理和表面其状态决定。查表得其屈服强度为640 MPa，则t=0.7×640=448 MPa。A为受剪面积，A=π×8×8=201.06 mm2。F″=t×A×8=448×201.06×8=720 599 N=720.60 kN。则横向极限承载力:Fcr=F″+f=794.9 kN。横向验算荷载:Fp=F+F'=102.61+648=750.61 kN ＜Fcr，故结构安全。

综合以上验算，4号便桥结构安全。故其他跨度更小、加强墩更矮的2号，3号便桥结构也是安全的。

图3 贝雷桁架受力模型图

5 结语

贝雷片结构的便桥结构安全储备高，完全可以满足工程建设对便桥的要求。兼之其拆卸、运输方便，适应性广，施工工艺简单等特性，贝雷片在施工便桥中的垄断地位会越来越突出。

［1］JTG D60-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］.

［2］JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范［S］.

［3］福建省高速公路标准化施工指南［Z］.2007.

［4］李廉锟.结构工程［M］.北京:人民教育出版社，1996.

［5］裘伯永.桥梁工程［M］.北京:中国铁道出版社，1996.