趙海

1 概述

“321”鋼橋目前在我國(guó)是公路戰(zhàn)備橋梁市場(chǎng)最廣泛的主導(dǎo)產(chǎn)品，該產(chǎn)品按交通部JT/QS00 12-65公路橋涵設(shè)計(jì)圖裝配式公路鋼橋設(shè)計(jì)圖生產(chǎn)，適用于汽車—10級(jí)、汽車—15級(jí)、汽車—20級(jí)、履帶—50級(jí)、掛車—80級(jí)5種載荷。可在9m～63m范圍內(nèi)組合成多種跨徑簡(jiǎn)支梁橋，可構(gòu)造連續(xù)梁橋?！?21”鋼橋?yàn)榘氪┫鲁惺矫鬃中舞旒軜颉Ｖ麒煊擅抗?jié)3 m長(zhǎng)的桁架用銷子連接而成。橋兩邊主桁間用橫梁和抗風(fēng)拉桿連接，每節(jié)桁架設(shè)置兩根橫梁，兩根互相交叉的抗風(fēng)拉桿。橫梁連于桁架豎桿旁，并用橫梁夾具連牢，抗風(fēng)拉桿連于桁架下弦桿上。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、構(gòu)件輕巧、拆裝方便、適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛，使用簡(jiǎn)單的工具和人力就能迅速建成。我國(guó)交通戰(zhàn)備部門從20世紀(jì)60年代設(shè)計(jì)定型了與貝雷鋼橋相當(dāng)?shù)难b配式公路鋼橋(即321裝配式公路鋼橋)作為交通戰(zhàn)備器材大量?jī)?chǔ)存。隨著現(xiàn)在鐵路大開發(fā)，西南各省也獲得了跨越式發(fā)展的時(shí)機(jī)，本論文就是在貴廣高速鐵路建設(shè)中有關(guān)大型臨時(shí)設(shè)施施工中運(yùn)用321裝配式公路鋼橋的實(shí)例。

2 工程背景

貴陽—廣州鐵路是西南地區(qū)通往華南沿海地區(qū)快速、便捷和大能力鐵路通道，跨黔、桂、粵三省區(qū)，由貴陽樞紐新建的貴陽北站引出，經(jīng)都勻、榕江、從江進(jìn)入廣西壯族自治區(qū)，經(jīng)桂林、賀州進(jìn)入廣東省，再經(jīng)懷集、肇慶、三水、佛山，接入廣州樞紐在建新廣州車站，正線長(zhǎng)度857.40 km。

貴廣鐵路一標(biāo)段水橋河大橋橋址位于貴州省黔南州龍里縣，橫跨水橋河，水面寬度約30m，水深3m～5 m，河床多為粘土。設(shè)計(jì)橋長(zhǎng)36m，施工時(shí)可按實(shí)際情況調(diào)整。擬定方案立面圖見圖1。

3 便橋結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)荷載

3.1 主要活載參數(shù)

通過的車輛最重為混凝土運(yùn)輸車，自重100 kN，最大裝載混凝土量為7 m3，混凝土比重按23 kN/m3計(jì)，則最大負(fù)載為270 kN，該類車有2個(gè)軸，軸距為3.3 m，后側(cè)輪子為4個(gè)輪胎，后軸負(fù)載按比例計(jì)算為184 kN，輪壓力為46 kN。

3.2 主梁桁架應(yīng)力驗(yàn)算

3.2.1 系數(shù)取值計(jì)算

橫向分配系數(shù)和沖擊系數(shù)查表取k=0.619和1+μ=1.384。

3.2.2 橋梁端部剪力計(jì)算

3.2.3 主梁最大彎矩計(jì)算

考慮一輛300 kN混凝土車(按汽車—20級(jí)重車)布置在跨中時(shí)活載最大:

Mmax=M靜+M活k(1+μ)=2 535.9 kN·m＜［M］=3 375 kN·m，安全。

3.2.4 桁架撓度計(jì)算

1 )彈性撓度。

根據(jù)卡秋林公式計(jì)算:

2 )非彈性撓度。

所以水橋河321型鋼便橋總撓度為9.6 cm，施工時(shí)預(yù)留15 cm的拱度。

3.3 縱梁強(qiáng)度驗(yàn)算

3.3.1 縱梁受力計(jì)算

縱梁受力圖見圖2。

假定重軸作用在縱梁的跨中，計(jì)算跨度為1.2 m，則跨中最大彎矩為:

在橋梁橫斷面內(nèi)，布置四組共12根縱梁，其間距為34.9 cm。

參照橋梁規(guī)范，當(dāng)單行道橋車輪在木橋面板的分布，橋面板約為10 cm時(shí)，其分布量約為1.22 m，則作用在每一根縱梁上的力為:

因在重車通過便橋時(shí)限速10 km/h，查表按汽車—20級(jí)荷載，則沖擊系數(shù)1+μ取1.384，偏載系數(shù)η取0.57。

則汽車產(chǎn)生的最大彎矩為:

車輛產(chǎn)生在縱梁端部的最大剪力:

靜載產(chǎn)生的彎矩剪力較小，忽略不計(jì)。

3.3.2 縱梁的截面應(yīng)力

縱梁為Ⅰ10，其截面系數(shù)WZ=39.7 cm3。

因此為了保障便橋安全，需在每節(jié)桁架(每節(jié)長(zhǎng)3 m)設(shè)4根橫梁，使得縱梁最大跨度為130 cm。

3.4 橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算

3.4.1 橫梁受力計(jì)算

計(jì)算跨度為1.29 m，混凝土運(yùn)輸車半邊車輪布置在橫梁的跨中情況為最不利，不考慮縱梁的分布作用。

混凝土運(yùn)輸車半邊車輪布置在靠近支點(diǎn)時(shí)剪力最大。

3.4.2 橫梁的截面應(yīng)力

橫梁為Ⅰ27，其截面系數(shù)WZ=325 cm3。

3.5 橋面木板驗(yàn)算

通過的車輛后輪負(fù)載184 kN，為4個(gè)車輪，輪壓力為46 kN，小于木橋面板60 kN的承載能力，本橋可用木橋面板，但必須保證材料質(zhì)量。

3.6 擴(kuò)大基礎(chǔ)承載力計(jì)算

3.6.1 最大承載力

Nmax=270×1.384+36×5.95=587.9 kN。

3.6.2 擴(kuò)大基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)查表得地基承載力:f土=110 kPa。

埋置深度:d=1.5 m，面積為12 m2及基礎(chǔ)平均重度:Δγ= 20 kN/m，則［N］=(f－Δγd)A=(110－20)×1.5×12=1 620 kN＞ Nmax，安全。

所以采取5×4×1.5的擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式可以滿足通載要求。

4 主要材料

321裝配式鋼橋加強(qiáng)型雙排單層式(D.S.R)(跨度為36 m)主要材料數(shù)量見表1。

表1 主要材料數(shù)量表

5 結(jié)語

321裝配式鋼橋不僅能提高安全施工系數(shù)，還大大節(jié)約了鐵路建設(shè)中大型臨時(shí)設(shè)施的設(shè)備費(fèi)用，可在西南高速鐵路建設(shè)中大為推廣。

［1］ 黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多功能使用手冊(cè)［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［2］ 喻忠權(quán).裝配式公路鋼橋使用手冊(cè)［Z］.交通部交通備戰(zhàn)辦公室，1997.

［3］ 中華人民共和國(guó)建設(shè)部，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］ 中華人民共和國(guó)冶金工業(yè)部.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

［5］ 劉良謀，徐關(guān)堯.21 m 321裝配式公路鋼橋整體穩(wěn)定性研究［J］.國(guó)防交通工程與技術(shù)，2005(3)：53-55.

［6］ 劉旭偉.貝雷梁便橋的檢算及安全使用方法［J］.貴州大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(5)：93-95.

［7］ 李 江，克里木.裝配式公路鋼橋在新疆水利水電工程中的應(yīng)用討論［R］.新疆水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院，2003.