加强贝雷梁承载能力研究

程 金 雄

(武汉市汉阳市政建设集团公司,湖北 武汉　430050)

1　工程概况

朝宗门桥位于总港路与凤凰北路、环湖北路交叉口之间，起点桩号为K1+201.07，终点桩号K1+272.93，全长1.86 m，宽度15 m，采用17 m+27 m+17 m三跨，桥梁上部结构采用预应力混凝土现浇箱梁，桥墩采用柱式墩，桥台采用桩柱式桥台，基础采用直径1.3 m～1.2 m钻孔灌注桩。

施工中桥梁中跨27 m贝雷梁搭设拟采用一跨模式，采用此方式对贝雷梁桁架承载力要求较高，需要采用加强型或多层贝雷梁模式，在经济上和承载力上都要达到最佳。

2　加强型贝雷梁

贝雷梁主梁由桁架与销子连接而成，布置在桥梁两侧，为增加桥梁的跨度和承载能力，构成主梁的桁架可以数排并列或双层叠置，主梁断面组合形式有10种，如单排单层、双排单层；另外，为增加主梁桁架的强度，在桁架上弦和下弦另可增加一弦杆，称加强弦杆，如加强单排单层、加强双排单层等。

本文基于midas有限元软件，通过采用单排双层不加强、单排双层加强、单排单层加强、双排单层加强四种方式(如图1所示)来模拟贝雷梁的承载能力，并与理论计算结果进行比较，验证有限元模拟的可靠性及对该工程选择最佳的贝雷梁搭设方案。

3　理论计算结果

计算结果见表1。

表1　理论计算结果

根据《装配式钢桥多用途使用手册》，本次采用的四种方案计算模型，其截面系数分别为：

方案一：单排双层不加强，14 817.9/2=7 408.95；

方案二：单排双层加强，30 641.7/2=15 320.85；

方案三：单排单层加强，7 699；

方案四：双排单层加强，15 398.3。

根据《装配式钢桥多用途使用手册》提供的参数，四种方案截面系数近似比值为：方案一∶方案二∶方案三∶方案四=1∶2∶1∶2。

则计算出来的弦杆应力比值近似比为：方案一∶方案二∶方案三∶方案四=2∶1∶2∶1。

4　计算结果

4.1　双拼工字钢

双拼工字钢计算结果见表2。

表2　各方案模型双拼工字钢计算结果　MPa

有限元计算结果显示，四种贝雷梁方案对分配梁双拼45a承载力几乎没有影响，其应力均在200 MPa左右(见图2)。

4.2　钢管

钢管柱计算结果见表3。

表3　各方案模型钢管柱计算结果　MPa

有限元计算结果显示，四种贝雷梁方案对钢管柱承载力几乎没有影响，其应力均在80 MPa左右(见图3)。

5　结语

1)采用有限元软件计算的结果与理论计算结果保持一致，有限元计算结果能反映实际承载能力情况。

2)采用单排双层不加强其计算结果与单排双层加强计算结果基本相同，这两种方案效果类似。

3)弦杆部分，采用双排单层加强结果与单排双层计算结果基本相同，这两种方案较其他两种方案对贝雷梁抗弯能力提高近一倍。

4)腹杆部分，采用单排贝雷梁其腹杆承受轴向力较双排承载力降低一倍。

5)四种方案对下部结构(双拼45a，钢管桩)应力结果影响不大。

综上所述，采用方案四(双排单层加强)是最佳方案，保证弦杆弯曲应力以及腹杆应力均在容许范围内。