浅析钢便桥在实际施工中的设计与应用

汤尚茂

摘要：钢便桥是为了方便施工及交通而临时架设的简易桥梁，在工程施工中应用广泛，但是其安全性能不能小视。现结合工程实例，简述钢便桥的设计和施工应用。

关键词：钢便桥；方案；验算；施工

Abstract: The steel temporary bridge is a simple bridge temporary set up in order to facilitate the construction and traffic, widely used in construction, but its safety performance can not be overlooked. Now taking the engineering for example, discussed the steel temporary bridge design and construction applications.Key words: steel temporary bridge; programs; checking; construction

中图分类号：K928.78 文献标识码：A文章编号：

一、某实例工程概况

某新建客运专线路基（路堑）横穿社区街道，设计在该处设置60米长的明洞，后期道路从明洞上通过。但根据架梁的工期安排，明洞必须在箱梁全部架设完毕后才能施工。而要使架梁车按期顺利通过完成全部的架梁任务，则该段路基必须成型。这将导致社区街道长时间被阻断。为保证社区居民正常通行，满足架梁工期要求，须在该处设计明洞的上方增加钢便桥一座。

该便桥主要通行车辆为地方村民摩托车、农用车、公交车、工程运输车辆等。

二、钢便桥设计的内容与要求

（一）主要技术参数

1、钢便桥尺寸的确定

架桥机的尺寸为69.4（长）×18.5（宽）×13.1（高）m，为保证桥下架桥机的限界要求，设计钢便桥中跨的尺寸为24（宽）×14（高）m，便桥总跨度为（12+24+9）m，全长45m。

2、荷载确定

桥面荷载考虑以下三种情况：公路一级车辆荷载；钢便桥使用中最重车辆9m3的混凝土运输车。与公路一级车辆荷载比较混凝土运输车的轴重和轴距都非常不利，所以将其作为计算荷载。

1台9m萀混凝土运输车荷载按照50t进行验算；钢便桥自重按照1.5t/m进行验算；按照最大跨度24m、混凝土运输车为集中荷载作用在跨中最不利位置进行验算。计算简图如下：

3、贝雷架性能

不同组合贝雷桁架容许受弯和受剪见下表“国产321型桁架容许内力表”。

国产321型桁架容许内力表

钢便桥跨度为（12+24+9）m，采用双排单层加强型贝雷架，具体如下

双排单层加强：[M]=337.5 t·m, [Q]=49.05 t。

（二）钢便桥结构的设计

钢便桥采用（12+24+9）m连续梁结构，钢便桥基础采用2个桥台和2个桥墩，采用钢筋混凝土结构，梁部采用双排加强贝雷架。梁面间距450+3500+450mm，贝雷梁上横向安装I20b横梁，横梁位于贝雷架空隙位置，间距750mm+750mm+750mm+750mm，横梁上纵向铺设Φ16钢筋，间距为30cm。钢筋上满铺12mm厚的菱花纹钢板，钢板采用Φ12钢筋与工字钢焊接，在桥面钢板上焊制φ12mm短钢筋作为防滑设施。

（三）支架结构体系的设计

贝雷架桁片、加强弦杆采用16#锰钢制成，贝雷梁采用上下加强型，安装加强弦杆，每排贝雷梁由15片桁片组成，每片长度为3.0米，总长为45米，贝雷架两端各40cm搭在桥台上。两侧贝雷架均采用450的支撑架连接成整体，每片贝雷架采用一个斜撑支撑在横梁上。

支撑架、斜撑、销子、抗风拉杆、加强弦杆、弦杆螺栓、斜撑螺栓组、撑架螺栓组根据贝雷片的数量配置。支架结构体系全部采用螺栓连接。

（四）横梁的设计

横向分配梁采用I20b工字钢，每片桁架上安装4片横梁，横梁与桁架之间采用夹具连接。

（五）桥面的设计

梁面横向间距450+3500+450mm，贝雷梁上横向安装I20b横梁，横梁位于贝雷架空隙位置，间距750mm+750mm+750mm+750mm，横梁上为Φ16纵向钢筋，间距为30cm。钢筋上满铺12mm厚的菱花纹钢板，钢板上采用Φ12钢筋与工字钢焊接，在桥面钢板上焊制φ12mm短钢筋作为防滑设施。

（六）支座的选用

每端采用双支座。

（七）下部构造的设计

每个基础分别采用明的挖基础和台身的结构形式。桥台处施工挡墙。

三、验算

桥面系计算主要包括桥面纵向12mm厚的菱花纹钢板及横向分配梁I20b的计算，汽车活载计算时采用荷载冲击系数 1.15 及偏载系数 1.2。

根据上表描述的工况，分别对其计算，以下为计算过程。

（一）、分配横梁的受力验算

1、实际荷载计算

横向分配梁为I20b工字钢，宽度为3.5m，由于分配横梁上为满铺12mm厚的钢板，因此混凝土运输车范围内的受力按照均布荷载进行验算，最不利位置为最大跨24m跨中，按照荷载布置在最不利位置进行分配横梁的验算。

1台9m萀混凝土运输车车辆荷载的立面及平明面如下（参考车型：海诺集团生产HNJ5253GJB(9m)）：

荷载平面图

由于分配横梁间距705+705+705+885mm，因此混凝土运输车至少由6根I20b工字钢承重，荷载计算如下：

行驶中的混凝土运输车考虑荷载冲击系数 1.15 及偏载系数 1.2，因此：

G=50×103×9.8×1.15×1.2=6.762×105N

由7根I20b工字钢均匀承重，每根跨度为3.5m，每根工字钢承重为：

q===2.76×104N·m

I20b工字钢最大弯矩为

M=ql2=×2.76×104×3.52=4.226×104 N·m

2、强度验算

截面抵抗矩为：（钢材抗拉强度[W]=215×106 N/㎡）

σW ===1.967×10-4m3=0.1967cm3，而I20b钢的截面抵抗矩为236.9cm3，满足要求。

3、刚度计算

最大挠度位于跨中，惯性矩I=2502×10-8m4：

f===1.026×103m

小于【f】=L/400＝3.5/400＝8.75×103m

可满足施工要求，而实际挠度比8.75×103m小，故选用I20b工字钢能满足要求。

（二）、贝雷架的受力验算

贝雷架按照最不利荷载进行受力验算，即混凝土输送车为集中荷载作用在最大跨24m跨中。

1、实际弯矩计算

M=ql2+pl

=×1.5×9.8×242+×1.15×1.2×50×9.8×24

=1058.4+4057.2

=5115.6KN·m

2、實际剪力计算

Q=（+）×K

=（+）×1.15×1.2

=581.532 KN

3、最大弯矩验算

【M】=337.5×9.8×2=6615 KN·m，大于实际弯矩5115.6KN·m。

满足要求。

4、强度验算

【Q】=49.05×9.8×2=961.38 KN，大于实际剪力581.532 KN。

满足要求。

5、刚度验算

最大挠度为自重产生的扰度和混凝土运输车产生的扰度，

查公路桥涵设计手册得：

弹性模量E=2.1×105N/mm2，惯性矩I=2.83×1010mm4。

实际扰度为f=＋

=＋

=10.686+0.118

=10.804mm

小于【f】===60mm，满足要求。

（三）、基础的受力验算

1、实际荷载计算

基础采用C30钢筋混凝土，尺寸为6.2m（长）×2.0m（宽）×0.6m（高），最高墩身尺寸为5.0m（长）×0.8m（宽）×11m（高），混凝土比重为2.5t/m3，地基承受的重量最不利为承受全部贝雷架自重、混凝土运输车重量、基础自重，具体为：

G=50×9.8+1.5×24×9.8+（6.2×2.0×0.6+5.0×0.8×11）×2.5×9.8

=2103KN

基础对地基的承载力为：

σ= ==169Kpa

2、承载力验算

现场检测【σ】=250 Kpa，大于σ=169Kpa。

地基承载力满足要求。

（四）、计算结果

综上所述，该钢便桥强度、刚度、承载力等均满足要求。

根据验算结果，本桥采用明挖承台、台身的下部构造，上部采用贝雷梁钢便桥，可以满足施工中附加的所有荷载。

四、主要施工

（一）、下部构造施工

1、承台

采用钢筋混凝土承台，为明挖扩大基础，在承台底采用Φ20螺纹钢设置一层钢筋网,纵横间距均为20cm，混凝土标号为C30，承台高度分别为0.6m、1.0m，平面尺寸超出墩身边线60cm。

2、墩身

墩身上部尺寸为5m×0.8m，为等截面矩形墩身，墩身单侧采用Φ16螺纹钢设置护面钢筋，横向分布钢筋采用φ8的圆钢，钢筋间距均为20cm，位于山体一侧。墩顶设置一层Φ20螺纹钢构成的钢筋网片，横纵向间距均为20cm。墩身高度为15.5m。

3、桥台

本钢便桥桥台基础与台身为一体，在台底采用Φ20螺纹钢设置一层钢筋网,纵横间距均为20cm，混凝土标号为C30。

4、混凝土施工注意事项

①在钢便桥线路方向两侧墩顶均设置40cm高，20cm宽的挡块。

②承台与墩身施工缝处，采用1.0mΦ16螺纹钢设置连接钢筋，钢筋间距为40cm。上下各50cm。

（二）、钢便桥的架设

1、汽车吊吊装法

施工顺序：先吊装中跨贝雷架，再施工两边跨贝雷架，具体为：

A、人工在路基上将每8片1排的贝雷梁放平进行组拼，在承台上按照设计间距将贝雷梁的位置用油漆标好。

B、将两台25t的汽车吊停放在线路右边承台侧，加强弦杆安装好后进行吊装，采用两台25t汽车吊直接吊装到位，对于不能直接就位的，人工进行横向移动，准确就位。施工之前先完成支座安装。

并以同样的方法进行两边跨施工。

2、贝雷梁的加固

所有贝雷梁吊装就位后，安装支撑架、斜撑及联板，分别将钢便桥两侧的两排桁架联结成整体。采用焊接角钢加固。

3、桥面施工

（1）贝雷架吊装完毕后，其上铺设I20b工字钢作为横向分配梁，长度为4.5米，工字钢分布放置在貝雷架横梁上，并不得与贝雷架冲突。工字钢与贝雷架采用U型钢筋焊接及5mm直径钢丝绑扎固定。

（2）钢桥面上铺设一层12mm厚菱花纹钢板防滑。并采用焊接Φ12钢筋加固。采用φ12圆钢制作防滑桥面。

（3）距离两侧端30cm处各设置20cm×25cm的护轮道，采用枕木制作。

（三）、路面顺接

桥台过渡段5米范围填筑建筑砖渣，上部施工厚度为20cm混凝土路面，宽度为4.5米。

五、结束语

本文结合实际的工程案例，对钢便桥的设计进行合理的验算，对主要施工进行阐述，为现场施工提供了可靠的理论支持。通过对该钢便桥施工技术的研究，顺利的解决了施工中因改道原因影响工程进展的难题，也为同类钢便桥施工提供参考。

参考文献：

[1] 徐基立,王邵锐,张江涛.一种快速低价临时钢便桥的修建方法[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2011(05)

[2] 于志国.大型公路荷载下的临时钢便桥梁部结构设计探讨[J]. 石家庄铁道学院学报. 1985(01)

[3] 曾财希.青岛双高公路钢便桥的设计与检算--《建筑》2010年05期

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。