多座贝雷梁钢桥抢险加固的几点体会

肖军

(正能建工集团有限公司，重庆401220)

多座贝雷梁钢桥抢险加固的几点体会

肖军

(正能建工集团有限公司，重庆401220)

贝雷梁拼装的施工便桥是广泛应用于各种类型工程的临时桥梁。西南地区很多单位施工的贝雷梁钢桥在使用过程中都出现了相同或类似的问题：上部结构变形过大，横向弯曲，中间墩下沉等。该文通过一座钢桥的加固实例分析了出现问题的原因：设计荷载选用错误，基础的埋深选择不合理，未考虑纵向刹车荷载，钢立柱支撑长细比过大，未考虑超载及水流冲击力，桥台处未设置支座，贝雷梁在桥台位置随意放置，等等。该文提出了解决方案，为以后贝雷梁桥设计施工中避免出现同样的问题提供借鉴。

贝雷梁钢桥；桥梁病害；刹车荷载；加固措施；剪刀撑

0 引言

贝雷梁作为一种交通部门的常备物资，近年来在各类工程的施工便桥、临时抢险通道、桥梁施工现浇支架施工中得到广泛运用。它具有承载力大、安装速度快的众多优点，很受施工单位欢迎。

但在我们参与的西南地区多座贝雷梁钢桥的抢险及加固中发现，贝雷梁使用过程中经常发生病害，并且状况类似：上部结构变形过大、横向弯曲以及中间墩下沉等。目前，对于贝雷梁钢桥没有国家级的设计及施工规范。只有2002年版的《装配式公路钢桥多用途使用手册》，该手册对桥梁下部结构的设计及施工也很少提及[1]。本文以某贝雷梁钢桥的加固为例提出建议以供参考。

1 工程概况

某公司在西南施工的高速公路采用贝雷桥梁钢便桥作为连接混凝土搅拌站的临时通道使用，自2015年建成以来已使用一年多时间。

桥梁全长45m，车行道宽4m，上部结构为两跨连续梁，单层下承式贝雷梁结构，左右各一组弦杆，由90花架将两片弦杆连接成为一个整体。两岸为混凝土桥台，桥台高度10m。中间支墩高度12m，下部为钢筋混凝土扩大基础，基础顶为钢管支墩。地质情况为砂卵石。整个桥面横梁均支承在贝雷梁的下弦，横梁为工字钢，简支放置在贝雷梁的下弦，用专用夹具固定。横梁上是纵梁和桥面板。如图1。

图1 贝雷梁便桥立面布置图

2 病害情况

该处车流量大，重车多，每天有大量的原材料车、混凝土运输车、装载机从桥上往返。中间支墩存在下沉，且上下游下沉不一致，造成中间墩梁体上下游下沉不均匀。贝雷梁的上下弦杆明显不在同一重心，从远处看横向变形严重。竖向变形也较大，车辆通行时，桥面不平整，晃动明显。若继续使用存在安全隐患。因此，需对该桥维修加固。

3 原因分析

3.1 设计方面的原因

（1）中间基础设计未考虑刹车荷载。该桥为连续结构，中间支墩承担了很大的静载和动载，原设计未计算车辆刹车荷载，只是验算了竖直荷载，并且埋置深度不够，这为结构受力留下了较大的安全隐患。《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2015第4.3.5条规定：一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按本规范第4.3.1条规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的1/10计算，但公路Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN，公路Ⅱ级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN[2]。且《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007第4.1.1条对扩大基础的埋置深度也有明确的要求，该桥的设计方案中未提及[3]。

（2）中间支墩钢管柱的剪刀撑长细比过大。在扩大基础的顶部采用4根630mm的钢管立柱作为支墩，并在纵横方向用槽钢作为剪刀撑形成一个整体。原设计是想采用格构柱共同受力。但非常可惜的是，槽钢的型号太小，仅为槽14，自身的刚度太差，根本不可能将4根钢管连接成为一个整体共同受力。《钢结构设计规范》GB50017-2003第5.3.8条规定：受压构件长细比不得大于150。原设计的槽钢，长细比经过复核已达到了400[4]。

（3）设计荷载取值错误。在《公路钢结构桥梁设计规范》中没有贝雷梁钢桥这种桥型，为设计者造成了很多的困惑。很多设计者在活载的布置时，采用了车辆荷载布置在桥梁上。这是一个比较大的认识误区。现行的《公路桥梁通用设计规范》已明确规定：整体设计采用车道荷载，局部验算才采用车辆荷载。荷载取值错误，安全性自然大打折扣。

（4）特殊情况的考虑。作为混凝土搅拌站的专用桥应考虑到车辆超载的情况。同时，中间支墩地处河中，水流的冲击力也应考虑。非常可惜的是，在原设计中没有体现。

3.2 施工方面的原因

（1）贝雷梁在桥台无支座，整个上部结构随意搁置在桥台上，造成上部结构受力不明确，存在斜杆受力的情况，先天承载力不够。正确的做法是在桥台上设置分配梁，分配梁作为支座传递并扩散荷载。将贝雷梁的竖杆对准分配梁，以确保整个体系轴心受力。如果随意将下弦杆搁置在桥台上，下弦杆变成了压弯构件，受力非常不利。

（2）桥台对上部结构无纵向约束，不符合简支梁的受力特征，在汽车冲击力或刹车荷载作用下，上部结构任意变形（特别是横向变形对上部结构非常不利）。因为桥台上无纵向约束，汽车冲击力或刹车荷载的分配就很不明确。

（3）桥台宽度不够，已出现贝雷梁放在桥台边缘的情况，如果横向继续变形或位移，有可能出现整体滑脱。

（4）中间支墩受力变形，有比较明显的下沉迹象，承载力大大下降。

（5）整个上部结构是一个悬浮体系，无纵向约束，也无横向约束，变形随意。

4 加固方案

4.1 加宽桥台（避免贝雷梁横向位移时滑脱出支座）

在现有两端桥台支座位置上下游方向各增加一块钢筋混凝土（尺寸：50cm×110cm)，采用植筋的方式与现有桥台混凝土连接成为一个整体。避免上部结构横向移出桥台出现安全隐患。

4.1.1 植筋

植筋宽度1m，采用直径20mm的钢筋，Ⅱ级钢筋，与水平面的夹角为15O，向上倾斜，锚入混凝土中深度30cm，钢筋外露长度30cm。锚筋布置间距：横向20cm,竖向80cm，成梅花型布置。

4.1.2 钢筋施工

植筋完成后即可布置钢筋网，钢筋直径16mm,水平及竖向间距均为150mm，且加工成U字形与锚筋焊接，焊接长度10d，单面搭接焊。

4.1.3 支模及混凝土浇筑

模板采用高强竹胶板，厚度15mm，背枋为木枋，间距150mm，采用拉杆焊接固定。混凝土采用C30细石混凝土，采用泵送，注意控制浇筑速度，注意振捣质量。

4.2 桥台堡设置（增加贝雷梁横向整体刚度）

在桥台加宽的混凝土顶部，设置钢板预埋件，在预埋件上焊接竖向2根工字钢I45，作为贝雷梁的横向限位装置。同时，通过连接卡子，将贝雷梁与工字钢连接成为一个整体，增加横向刚度。同时，在桥台贝雷梁的竖杆处，增加钢板支座，避免弦杆直接放置在桥台上，让贝雷梁的竖杆受力，符合规范要求。

4.3 中间支墩加固（减少立平冲击力）

现有的中间支墩受力非常复杂，有竖直力、汽车冲击力、刹车荷载、和水流横向冲击力，为最大程度保护中间支墩，最好让它只承担竖直力不承担水平力：在两端桥台设置锚环，在上下游方向对称对中间支墩施加水平力（用钢丝绳将支墩拉在桥台上，一旦支墩出现水平位移，将直接传力到桥台上，确保中间支墩尽量只承担竖直力），钢丝绳采用32mm的直径，强度1850MPa，必须要有质保书合格证的才能使用。

4.4 贝雷梁截面调整

单层变双层，2片变3片，并且采用上下加强弦杆。考虑到最不利的情况，即中间支墩继续下沉或在洪水季节破坏不能承担任何荷载，退出受力体系，将上部结构由两跨连续梁变为一跨简支梁，按目前的贝雷梁截面无法确保安全，必须对现有截面形式进行调整：由单层变成双层，由左右各2片单层加强型贝雷梁变为左右各3片双层加强型贝雷梁。通过截面调整，抗弯模量由2×7157.1cm3变成2×45962.6m3，承载力大大提高。

4.5 拼装场地

图2 贝雷梁便桥第一跨加高吊装布置图

图3 贝雷梁便桥第二跨加高吊装布置图

在桥台后面平整一块场地作为拼装场地。拼装场地应用挖机平整并夯实。

单片的贝雷片横向稳定性差存在安全隐患，须在拼装的过程中控制拼装长度不得超过3节，即9m，应沿拼装方向设置可靠的支撑，确保拼装过程的稳定性。

4.6 吊装方案

为节约成本并保证安全，采取逐跨吊装的方案，即吊车在1号桥台后背吊装第一跨，第一跨整体形成后进行第二跨的吊装作业。如图2、图3。

4.7 吊装准备工作

根据现场的实际施工环境拟采用汽车吊进行施工作业。应确定吊机位置及吊装路线，对施工现场周围的地面进行必要的平整。

4.8 吊装施工

（1）架梁方法采用25t汽车起重机。架设钢梁时先架设拼装场地的跨梁，形成整体并待能够承担荷载后再架设第二跨。

（2）正式开始起吊前必须检查吊车是否平稳，支腿是否牢固。且要检查吊点是否平衡。检查确认无误后，在吊装指挥人员的指挥下，先作试吊，再将梁体提高，吊车转体达到安装位置后缓缓放下并固定好。第一组贝雷梁安装完毕后，再按相同程序架设第二组。

（3）钢梁架设完毕后立即与原有结构可靠连接。

（4）吊装前对全体员工进行安全培训，由有证人员指挥。

4.9 贝雷梁中部横向缆风绳加固

由于前期使用过程中，桥梁中部贝雷梁产生了横向变形，现在要想完全恢复有较大的困难，须中断交通，重新拆除后再拼装是不现实的。为避免横向变形继续加大，应对横向变形进行一定的约束。具体方法：在横向变形最大的地方，对称施加一个反力，即用钢丝绳拉在河岸挡墙上，不让横向变形加大。

5 结束语

该桥加固后已使用半年多，由于采取了加宽桥台、设置桥头堡、中间支墩加固及调整贝雷梁截面形式等措施，大大提高了桥梁的承载能力，同时横向整体性加强，该桥未继续变形，使用效果良好，达到了加固的效果。

贝雷梁钢桥虽然是一种临时结构，但荷载大，使用频繁，安全要求高，应从设计和施工开始，按国家桥梁的设计和施工规范进行设计和施工。

[1]黄绍金，刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]交通部.JTGD60-2015公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2015.

[3]中交公路规划设计院有限公司.JTGD63-2007公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[4]建设部.GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

责任编辑：孙苏，李红

Some Reflections on Rescue and Reinforcement of Several Berea Joist Steel Bridges

The temporary bridge installed by Berea joists is widely used in various projects.However,there lie the same or similar problems in its construction in Southwest regions:serious transverse deformation,middle pier sinking and so forth.This paper analyzes the causes with a practical case of steel bridge reinforcement as following:wrong designed loading,unreasonable foundation burying,unconsidered vertical braking loading,too large length-thinness ratio of steel column,unconsidered overloading and water impact force,no support at bridge abutment,unarranged Berea girder at abutment and so forth.This paper also presents solutions for reference.

Berea joist steel bridge;bridge disease;braking loading;reinforcement measures;diagonal bridging

U447

A

1671-9107（2017）04-0051-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.04.051

2017-03-07

肖军（1975-），男，重庆人，本科，高级工程师，主要从事桥梁施工管理技术、旧桥加固和钢栈桥设计工作。