摘要：文章結合工程實例，從便橋的前期方案設計、施工圖設計、檢測、管養(yǎng)等4階段，對便橋的選型、總體布置、斷面形式、防洪沖刷、計算要點、檢測建議、管養(yǎng)等多方面進行論述，提出設計經驗和注意事項，以保證便橋的安全、可靠、經濟，可為類似工程設計提供參考。

關鍵詞：便橋；鋼橋；多跨；貝雷梁

中圖分類號：U445.46

0 引言

隨著使用年限增加，早期建設的橋梁出現(xiàn)越來越多的病害，老城區(qū)橋梁拆除重建的情況越來越多。但施工期間完全中斷交通，必然會對周邊居民生活生產出行造成嚴重后果，導致整個市區(qū)的交通組織出現(xiàn)混亂。因此，建設非機動車和行人通行的便橋十分必要?？茖W、可靠的前期方案論證和施工圖設計控制能有效節(jié)約項目投資，有利于推動項目的順利開展。

本文結合工程實例，從桂林市凈瓶山橋拆除重建工程的多跨貝雷梁便橋的前期方案設計、施工圖設計、檢測、管養(yǎng)等4階段進行論述，提出設計經驗和注意事項，以保證便橋的安全、可靠、經濟，可為類似工程設計提供參考。

1 工程概況

桂林市凈瓶山橋建于1980年，是市區(qū)跨越漓江的6座橋梁之一，由于橋梁出現(xiàn)嚴重病害，需要原址拆除重建，工期持續(xù)約3年。經過交通流量調查、交通影響分析和評估，并多次征詢交通管理部門的意見后，提出先建非機動車和人行便橋，機動車繞行分流，再拆除舊橋重建的總體方案。經過綜合分析，選用多跨貝雷梁便橋。本文在不同階段，對便橋的選型、總體布置、斷面形式、防洪沖刷、計算要點、檢測建議、日常管養(yǎng)等多方面進行論述。

2 便橋設計原則

便橋設計應遵循安全、可靠、經濟的原則。

2.1 安全

務必保證施工時不影響河床底管線安全；保證便橋使用期間通行、通航、行洪安全。

2.2 可靠

便橋結構穩(wěn)定、耐久性好，管養(yǎng)維護方便。

2.3 經濟

便橋造價經濟合理，材料可重復利用。

3 前期方案設計

3.1 便橋選型

常用的裝配式鋼便橋有碗扣式滿堂支架和貝雷梁柱式支架兩種。對于碗扣式滿堂支架，由于河中地質情況通常都比較復雜，滿堂支架容易發(fā)生不均勻沉降，整體穩(wěn)定性和安全性差。雖然其構件單一，但抗沖擊性較差。需要的安裝施工人員較多，勞動強度大，易發(fā)生安全事故，進度緩慢，支架總成本較高，經濟性較低。

對于貝雷梁柱式支架，結構簡單、互換性好、適應性強、運輸及拆裝方便，人員要求少，機械設備投入較大，施工速度較快，支架總成本較低，經濟性較高。綜上所述，項目前期選定裝配式貝雷梁柱式支架鋼便橋［1］。

3.2 平面布置

橋位選擇時，由于鋼管樁眾多，務必探明河底管線。受上游碼頭限制，通過查閱相關資料和實地勘察，選擇在江底的燃氣管和自來水管之間布設便橋。同時要考慮主橋建設期間吊裝設備等操控空間，便橋盡量遠離新建主橋，確保便橋行人安全。便橋橋位布置如圖1所示。

3.3 總體布置

由于漓江河床溶巖發(fā)育較強，便橋跨數不宜過多，應盡量減少江中橋墩數量，降低樁基施工的工程地質風險和縮短施工周期。

根據《裝配式公路鋼橋使用手冊》，選取合理的跨徑和斷面形式。本項目選用321型雙排單層下承式貝雷梁桁架，擬定跨徑組合為12×21 m=252 m，下部結構采用重力式橋臺，橋墩采用500×12 mm鋼管樁基礎。

考慮便橋使用時間達三年多，橋面按主橋百年一遇洪水加安全凈空控制標高，橋梁縱坡采用平坡，兩端與引道銜接。便橋平立面布置如圖2所示。

根據《裝配式公路鋼橋使用手冊》，跨徑21 m的兩組雙排單層標準型組合，可滿足汽車-20級、履帶-50級荷載要求，且本項目橫向采用3組雙排單層貝雷梁組合，設計方案可靠。

橋面寬10 m，分兩幅布置，左右兩組貝雷梁充當護欄，中間為分隔帶，以便布設路燈和過橋通訊電纜；每隔1.5 m在貝雷弦桿上橫向布置一根12 m長的Ⅰ28b橫梁，橫梁上布置槽鋼和10 mm花紋鋼板；使用期間僅限行人及非機動車通行，禁止汽車通行。便橋橫斷面布置如圖3所示。

由于貝雷梁直接擱在工字鋼上，橋墩上縱橫梁的構造關系十分重要。若縱梁在下，橫梁在上，如果鋼管樁施工定位偏差，容易出現(xiàn)豎腹桿與橫梁錯位現(xiàn)象。

出現(xiàn)上述情況時，為保證受力均勻，須通過增設牛腿延伸加固橫梁，確保豎腹桿通過牛腿傳遞，得到有效支撐［2］。

因此，施工過程中應嚴格按照橋墩的縱橫梁構造順序，確保橫梁在下，縱梁在上，便于施工定位出現(xiàn)誤差時，縱梁有足夠位置支撐豎腹桿。建議便橋橋墩縱橫梁布置如圖4所示。

3.4 投資估算

項目前期采用單位工程估算法，便橋主體結構按橋面面積8 000元/m2估算投資，后期與概算建安費相比相差不大，可為類似工程投資做參考。

4 施工圖設計階段

4.1 設計參數

根據《城市橋梁設計規(guī)范》（CJJ 11-201 2019版）［3］，結合橋梁的性質和功能，本橋為非機動車和人行桁架橋，設計荷載按全橋滿人荷載考慮，采用加載長度Llt;20 m計算，人群荷載W=4.5×（20-4）/20=3.6 kPa。

支座沉降量按-5 mm計算；溫度荷載按溫度升溫25 ℃；溫度降溫-25 ℃。

貝雷梁桁架為16 Mn錳鋼，抗拉、抗壓、抗彎極限應力為273 MPa。

4.2 上部結構

貝雷梁柱式支架便橋雖然傳力途徑清晰，但受力分析較復雜。本項目采用Midas Civil軟件按梁單元取代表性4跨，建立連續(xù)梁整體空間模型［4］，模型共7 513個節(jié)點，9 716個單元，對鋼便橋的強度、剛度、穩(wěn)定性進行驗算。計算模型離散單元圖如圖5所示。

計算注意事項和要點如下：

（1）上部結構與支座連接，根據Midas Civil軟件計算原理，支座頂節(jié)點與主梁上對應節(jié)點應采用“剛性連接”模擬［5］?？紤]貝雷梁與支座工字鋼之間直接接觸，長期使用后，會產生一定的摩阻力，計算過程中，可通過改變邊界約束條件或增加外力模擬支座摩擦力進行計算校驗。

（2）貝雷梁主要為應力控制，通過計算分析，中間貝雷梁的應力比兩側大，其中上弦桿最大拉應力為190.7 MPa，下弦桿最大壓應力為239.9 MPa，均lt;273 MPa，滿足規(guī)范要求。最大應力部位為支點附近。中間貝雷梁上弦桿應力包絡圖如圖6所示。

（3）在活載作用下，貝雷梁豎向最大撓度為13.6 mm，lt;l/500=21 000/500=42 mm（l為計算跨徑），滿足規(guī)范要求，表明貝雷梁整體剛度足夠。貝雷梁撓度如圖8所示。

（4）根據程序計算，鋼便橋豎向頻率為3.6 Hz，gt;3 Hz，滿足規(guī)范要求。貝雷梁豎向頻率如圖9所示。

4.3 下部結構

橋臺按常規(guī)重力式橋臺采用規(guī)范相應公式計算強度、承載力和穩(wěn)定性。橋墩根據Midas Civil軟件整體建模計算強度、承載力和穩(wěn)定性；計算承載力時，偏安全考慮，單樁承載力不計入樁底嵌固力，僅計算鋼管樁外周樁周摩阻力。

由于本項目樁基較多，出于時間和成本考慮，建設單位沒有逐樁進行鉆探勘察；設計時，根據單樁的豎向承載力和代表性地質參數，計算鋼管樁入河床卵石層深度?，F(xiàn)場施工通常以最后10錘貫入度控制，應根據錘重、落錘高度等參數按照格爾謝凡諾夫公式進行估算，并與入河床卵石層理論計算深度進行對比分析，確保沉樁質量和避免過多錘擊管樁造成損壞。

為避免特大洪水對便橋沖擊，經過綜合考慮，本項目在便橋上游設置了三根直徑為1.5 m的防洪錨定樁作為安全儲備；防洪錨定樁間隔4跨，距便橋橋墩6 m，通過槽鋼與橋墩連接，樁基要求嵌入完整基巖≥2 m。防洪錨定樁平面布置如圖10所示。

防洪錨定樁立面布置如圖11所示。

5 檢測階段

項目完工后，應隨機抽取代表性一跨或多跨做動靜載檢測［6］；由于貝雷梁為重復使用構件，運輸或者安裝過程中會出現(xiàn)局部變形狀況，為測試橋梁結構的實際工作狀態(tài)，避免橋梁由于加載使結構出現(xiàn)非正常的受力損傷或局部發(fā)生損壞，檢測前應對貝雷梁各構件尺寸進行多部位實測，采用加權平均值進行檢測計算對比。

檢測時，建議先做動載再做靜載。靜態(tài)試驗要求逐級加載，根據實測數據及時與計算理論數據對比分析，避免加載過大對橋梁造成損傷。

6 管養(yǎng)階段

便橋建成后建議采取的管養(yǎng)措施如下：

（1）配套相應的照明、監(jiān)控設施。通過橋頭設置隔離柱，禁止機動車及載貨三輪車進入；24 h監(jiān)控，避免人群聚集，避免行人因好奇主橋施工場面而攀爬貝雷梁護欄頂拍照。

（2）禁止不滿足規(guī)范要求的市政管線從便橋中穿越。洪水過后，應及時清理掛落在橋墩上的雜物。

（3）平時定期加強巡查，觀察各種插銷、螺栓、夾具及抗風拉桿等構件有無松動，是否齊全；經常檢查貝雷梁有無掉漆、橋面鋼板開裂或脫焊等現(xiàn)象，確保便橋保持良好狀態(tài)。

（4）定期檢查貝雷梁與橋墩支撐梁之間有無不均勻沉降現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。經常測量便橋跨中撓度，觀察是否日漸增大，如撓度增大過快，應立即進行詳細檢查并采取措施［7］。

7 結語

本項目是城市基礎設施項目臨時配套工程，有效避免了居民因凈瓶山橋拆除重建導致交通中斷而長距離繞行，為主橋的順利建設提供有力保障。項目實施過程中總結的經驗和注意事項，可為類似工程設計提供參考。

參考文獻

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［2］黨虎鋒，梁雪冰.貝雷梁加鋼托架支撐結構計算分析研究［J］.工程建設與設計，2023（7）：86-89.

［3］CJJ 11-2011（2019版），城市橋梁設計規(guī)范［S］.

［4］胡幫義，徐學勇，胡麗珍，等.基于MIDAS的貝雷梁加強處理建模技術研究［J］.安徽建筑，2023，30（10）：144-145.

［5］謝曉鵬，楊 露，竇國濤，等.節(jié)點剛度對貝雷梁強度和剛度性能影響分析［J］.水利水電技術，2020，51（4）：10-19.

［6］張永春，史慧彬，洪 偉.三跨連續(xù)貝雷梁試驗［J］.科技信息，2009（19）：288-289.

［7］陳樹輝.貝雷梁鋼橋的檢測與性能評估［J］.福建建材，2017（6）：21-22，45.

收稿日期：2023-10-16

作者簡介：鄒建房（1980—），高級工程師，主要從事道路橋梁設計工作。