（蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

貝雷梁是由立桿、上下弦桿以及腹桿組成的桁架體系結(jié)構(gòu)，作為在現(xiàn)澆支架、施工便橋以及公路、橋梁建設(shè)中廣泛應(yīng)用的臨時結(jié)構(gòu)形式，貝雷梁不同跨徑形式的布置對應(yīng)的支座反力不同，因此對貝雷梁不同跨徑下的分析研究是很有必要的。

殷興杰[1]以某現(xiàn)澆連續(xù)梁橋為背景工程，對貝雷架進(jìn)行了設(shè)計并對其承載力進(jìn)行了分析；程強(qiáng)[2]對比分析了采用有限元軟件梁單元與傳統(tǒng)手算的結(jié)果差異性；梁遠(yuǎn)森[3]等人對“321”貝雷梁鋼便橋靜力性能進(jìn)行了分析；符強(qiáng)[4]等人研究了貝雷梁施工支架檢算及變形量預(yù)測在Ansys 中的應(yīng)用；周力毅[5]以某高架橋為例，總結(jié)了貝雷梁體系支架施工的經(jīng)驗。

1 工程概況

新建鐵路北京至沈陽客運專線（興隆西至沈陽段）公鐵立交工程位于河北省承德市安匠鄉(xiāng)，與京沈客運專線交叉，橋址平面位于緩和曲線（起始樁號：K0+151.167，終止樁號：K0+186.167）及直線（起始樁號：K0+186.167，終止樁號：K0+195）上，本橋線面鐵路以淺埋隧道通過，隧道上方地基承載能力不足，既有路不滿足通行條件。為滿足通行條件，本次設(shè)計為原位改建既有路，隧道上方以橋梁方式通過。橋梁全長37.0m，共一聯(lián)，孔跨布置為：1-30m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支小箱梁，橋面連續(xù)。梁高1.6m，采用2 片邊梁。2片中梁，濕接縫40cm；橋臺采用柱式臺，單排樁2 根，樁徑1.5m；橋面鋪裝為：4cm 細(xì)粒式密級配瀝青混凝土（AC-13C）+6cm 中粒式密級配瀝青混凝土（AC-20C）+10cm 厚C50 防水混凝土。

本橋下穿鐵路以淺埋隧道通過，隧道上方地基承載能力不足，既有路不滿足通行條件，為滿足通行要求，隧道上方以橋梁方式通過；橋梁在橋位處現(xiàn)澆需在澆筑時搭設(shè)支架，支架既要滿足橋梁現(xiàn)澆要求，又要避繞下方淺埋隧道，經(jīng)多方案比選，跨徑組合為3m+24m+3m。

2 貝雷梁支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

貝雷梁在橋臺上支點布置方式：首先在各支座墊石之間采用方木滿墊，高度與支座墊石頂面平齊，上鋪12471mm（長）×600mm（寬）×10mm（厚）找平鋼板，鋼板上焊接雙拼工32a 工字鋼，工字鋼頂面在焊接12471mm（長）×600mm（寬）×10mm（厚）鋼板作為貝雷梁的支撐平面。

貝雷梁在新增條形基礎(chǔ)支點布置方式：首先在新增條形基礎(chǔ)頂面鋪設(shè)13856mm（長）×600mm（寬）×10mm（厚）找平鋼板，鋼板上焊接雙拼工40 工字鋼，工字鋼頂面在焊接13856mm（長）×600mm（寬）×10mm（厚）鋼板作為貝雷梁的支撐平臺。

每片小箱梁下布置7 片貝雷梁，每片貝雷梁高150cm。貝雷梁兩側(cè)支點分別固定在兩側(cè)橋臺上，中間兩個支點固定在新增條形基礎(chǔ)上。由于貝雷梁邊跨跨徑太小，邊跨/中跨比為1/8，為增加貝雷梁兩端的穩(wěn)定性，本次支架設(shè)計在兩端橋臺處增設(shè)貝雷梁壓力架。壓力架主要由Φ32 精軋螺紋鋼和工12 工字鋼組成，Φ32 精軋螺紋鋼總長270cm，其中下端錨固在橋臺上，錨固深度為60cm，外露210cm，上端固定在貝雷梁頂面上的工12 工字鋼上。工12 工字鋼布置在貝雷梁頂面，共2 排。

貝雷梁支架圖如圖1所示。

圖1 支架立面圖（單位：cm）

3 支架結(jié)構(gòu)分析

3.1 有限元模型

采用Midas/Civil 有限元分析軟件，對跨線橋支架在不同跨徑結(jié)構(gòu)下的力學(xué)性能進(jìn)行有限元分析。考慮到貝雷梁是通過單片貝雷片在各端部用插銷連接，故需要釋放Y 方向的轉(zhuǎn)動自由度。單片貝雷梁橫向連接用角鋼花架連接，故需要釋放Rx 方向自由度。貝雷梁支架橋臺處采用簡支支撐，在新增基礎(chǔ)上設(shè)置豎向支撐。該模型單元總數(shù)2348 個，節(jié)點1131 個。

3.2 荷載組合

貝雷梁支架荷載組合取最不利組合計：恒載取1.2 倍安全系數(shù)，活載取1.4 倍安全系數(shù)[6]，考慮最不利情況為混凝土全部澆筑完畢的情況，荷載組合如表1所示。

表1 荷載組合

3.3 計算結(jié)果

3.3.1 貝雷梁支架強(qiáng)度驗算

貝雷梁支架的強(qiáng)度驗算結(jié)果如圖2、3

圖2 支架斷面圖（單位：cm）

圖3 貝雷梁支架最大應(yīng)力包絡(luò)圖圖

由圖2、3 可知：貝雷梁支架最大應(yīng)力在距端部3m 的新增基礎(chǔ)上，最大壓應(yīng)力229.8MPa，小于Q345 鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fd=275MPa，貝雷架最大剪應(yīng)力89.6MPa，小于鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計值fvd=160MPa，滿足規(guī)范要求；

3.3.2 貝雷梁支架剛度驗算

貝雷梁支架經(jīng)有限元軟件計算得最大豎向位移為-29.5mm（“-”表示向下），小于規(guī)范規(guī)定[7][8]的L/400=600mm，滿足規(guī)范要求。

3.3.3 貝雷梁支點反力計算

由于貝雷梁支架邊跨跨徑太小，邊跨/中跨比為1/8，支架端點出現(xiàn)向上的反力（每片貝雷梁的反力）如圖6所示；為了增加貝雷梁支架兩端的穩(wěn)定性，在橋臺處增設(shè)壓力架，壓力架主要由Φ32 精軋螺紋鋼和工12 工字鋼組成，精軋螺紋鋼，其中下端錨固在橋臺上，上端固定在貝雷梁頂面上，如圖4所示。

圖4 貝雷梁支架最大剪力包絡(luò)圖

端支點反力合力為N=-577.24kN，每根精軋螺紋鋼所受軸向拉力為：F=-144.31kN，

Φ32 精軋螺紋鋼截面積為：A=804.2mm2

4 結(jié)語

本文對貝雷梁支架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)計算，分別從強(qiáng)度、剛度方面進(jìn)行了力學(xué)分析，其最大壓應(yīng)力229.8MPa，最大剪應(yīng)力89.6MPa，最大豎向位移為-29.5mm；結(jié)果表明各項指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，但是由于貝雷梁支架施工需避繞下穿鐵路隧道，所以選擇了不合理跨徑，端支點支反力負(fù)值，對貝雷梁支架支點處壓力架進(jìn)行力學(xué)分析，通過本次力學(xué)分析得到了一下結(jié)論：

1）選擇合理的跨徑組合，邊跨比中跨的值應(yīng)盡可能接近一；

2）選擇不合理跨徑時，端支點出現(xiàn)支反力，需要抵消向上的反力，否則現(xiàn)澆箱梁的兩端翹曲。

3）預(yù)拱度設(shè)置：貝雷梁支架變形控制為40mm，箱梁底模板標(biāo)高的預(yù)拱度為貝雷梁支架理論變形值（用預(yù)壓實測值驗證）與設(shè)計預(yù)拱度之代數(shù)和。

圖5 貝雷梁支架撓度圖

圖6 支座反力

圖7 壓力架結(jié)構(gòu)立面圖