贝雷梁支架体系加固计算分析

赵艺程

【摘要】 采用有限元软件建立主梁吊装施工模型分析贝雷梁支架体系，并采取相应的加固方案解决应力超限问题，通过理论计算与实际数据进行对比，本文总结出一套实用的贝雷梁体系加固方法，为实际施工过程中的贝雷梁应力超限问题提供了参考。

【关键词】贝雷梁 加固 应力超限

1 引言

贝雷梁因其机动性强、架设便捷、可拆卸重复使用等优点，被广泛应用于各类工程施工，以前多用于河道、断崖处架设简易桥梁，现多用于工程施工，如龙门吊，施工平台，工程便道桥梁等。贝雷梁架设方便快捷，在很多跨公路，跨河道的连续现浇梁中，为支架提供了前提条件。在挂篮，高速公路跨河施工中，也可以为施工提供便道，增加施工的快捷与方便。贝雷梁是用贝雷架组装成的桁梁，贝雷架之间多以发窗为连接构件，用螺栓固定。贝雷梁的设计概论是要以最少种类的单元构件，拼装成各种不同荷载，不同跨径的桥梁或其他结构。

2.工程概况

本文以贵州省某钢管混凝土拱桥的贝雷梁支架为实例分析，该贝雷梁支架钢管墩柱采用Φ630×10mm钢管，钢管支架联系采用[14a槽钢，钢管桩顶横向分配梁采用I40a工字钢，横向分配梁上架设贝雷片，主纵梁与贝雷片之间横向铺设I32a工字钢，主纵梁直接放置于I32a工字钢上。该贝雷梁支架布置如图 1所示。

该桥原施工方案为桥台两侧同时吊装施工主梁，在跨中合拢，但由于施工方案改变，变更为单侧吊装至另一侧。

此钢便桥为多跨连续结构，属于超静定结构，本次计算采用Midas/Civil软件进行分析。Midas/Civil是国际上公认的桥梁结构分析与设计软件，能够开展静力，动力，稳定，活载影响线计算与加载等功能。经midas civil模型计算分析，如采用新的吊装施工方案，将导致位于中跨两侧的钢管顶部贝雷梁竖杆及下弦杆应力超限，如图 2所示。

3.加固方案

根据实际施工方案修改计算模型，在主梁吊装的施工过程中，查看计算模型的应力超限结果，找出各个吊装施工阶段的贝雷梁支架应力超限部位，并对应力超限部位采取相应加固措施，将最大应力分摊在该部位周围，从而降低最大应力，使得贝雷梁支架在极限承载力范围内正常安全的工作。

加固方案：

贝雷梁支架中跨在原有上下弦杆的基础上分别增加一层弦杆，形成双弦杆加强型贝雷梁，新增弦杆与原弦杆在接头处应错开；

钢管桩顶部上下分配梁之间增加竖向工字钢连接，端面承压，刨平顶紧；

钢管桩顶部沿纵向前后各3m处的上下弦杆及竖杆进行截面加强，在双槽钢内侧焊接1cm厚钢板，保证焊接质量，焊缝平滑，无气孔、夹渣；

4.计算方法及结果分析

4.1 施工阶段的模拟

根据施工组织设计方案，本模型根据实际贝雷梁布置进行建模计算分析，主要模拟中跨主梁的吊装施工阶段分析，吊装节段按照中跨沿纵向3.33m每节段进行划分，共10个节段，如图 3所示。

贝雷梁吊装施工过程中，最不利荷载为吊车起吊荷载，吊车起吊荷载按吊车自重+轨道钢板自重+起吊节段自重（按10m主纵梁节段计算）考虑，吊车起吊荷载按吊车前后支腿位置分布，以集中荷载形式施加于4片贝雷片上。本次计算是把吊车起吊荷载按3：1施加到前后排支撑腿上。本模型吊车荷载未计入冲击系数，考虑到可能出现的动载及偏载影响，使用吊车工作时，要特别注意。

4.2 边界条件的设定

贝雷梁支架属于超静定结构，按多跨连续梁模拟。钢管桩底部与基底固结，故采用一般支承模拟，约束平动及转动自由度。贝雷梁弦杆之间连接为铰接，故在弦杆连接处释放绕单元局部坐标系y轴的抗弯约束。钢管桩与下横梁，下横梁与贝雷梁底部以及贝雷梁与虚拟板之间均用弹性连接的刚性进行模拟。

4.3 理论计算与实际结果对比分析

为了了解实际情况下贝雷梁支架的受力状态，在贝雷梁的各个节段位置布置应变计，并监测挠度值，以便在吊装施工过程中，对比吊装主梁各个节段时对贝雷梁产生的理论计算应力与实际应力的差值，查看理论与实际的偏差程度以及此加固方法的实际应用效果。

通过以上加固方案，实践证明在主梁吊装的各个施工阶段，实际测得的贝雷梁挠度与理论计算挠度基本吻合，实际测得的应力与理论计算应力基本相符，没有出现应力超限状态。贝雷梁在各种荷载作用下均能满足承载力要求，但考虑到贝雷梁已经使用过几次，焊缝、螺栓、构件承载力均会有一定程度折减，本次计算未考虑贝雷梁折旧系数，因此应引起重视，并加强观测，确保安全。

5.结语

本加固方案综合總结了贝雷梁支架体系加固的经验，得出了在贝雷梁支架体系应力超限的情况下的一种实用加固方法：采用双弦杆加强型贝雷梁，并对应力超限部位进行截面加强，此方法目的在于通过截面加强，使最大应力分摊在原应力超限部位的周围，达到分散最大应力的作用。此加固方法优点在于贝雷梁体系受力可经过计算确定，计算过程简单，并在施工过程中采用应力监测，可以与理论计算相对比，达到很好的实际应用效果。

实践证明在贝雷梁支架体系应力超限情况下，采用双弦杆、截面加强等加固方法，可以起到很好的加固效果。此加固方法简便，安全可靠，效果明显，节约时间，在以后的工程实践中可广泛应用及参考。

参考文献

[1] 中华人民共和国行业标准.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

[2] 中华人民共和国行业标准.《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）

[3] 中华人民共和国行业标准.《公路桥涵施工技术规范》（JTG TF50-2011）

[4] 中华人民共和国交通部部颁标准.《公路钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-1986）