摘要：本文介绍了贝雷片钢便桥的结构设计思路，并对钢桥结构进行了受力检算，同时对钢便桥的施工方法做了简述，为同类结构工程的受力分析和施工方法提供了一些参考和借鉴。 关键词 贝雷片钢便桥设计施工
中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号： 1.工程概况
青岛至荣成客运专线跨青威高速公路特大桥于dk56+977～dk57+020段跨越流浩河，因施工需要，需在此处修建便桥贯通施工便道。施工时水位高度29.00m，河面宽度43.0m。
根据设计资料和现场调查，桥址处流浩河最近5年最大洪水位为30.50m，河岸两侧村庄、耕地高程为31.00m，故拟定桥面梁底标高为31.00m，其他相应部位以此标高推算，便桥长度拟为48.0米，桥头纵坡按6%顺坡。
根据设计和现场勘察，桥位处河床地质表层为第四系全新统冲洪积粉质黏土、粉细沙等，层厚2.0～3.0m，地基承载力σ0值为180～190kpa；二层为砂岩w3，层厚2.0～3.0m，地基承载力σ0值为500kpa；三层为砂岩w3，层厚4.0～12.0m，地基承载力σ0值为800kpa。 2.便桥的设计
便桥桥位的选择考虑主体工程施工时开挖承台基坑的因素，拟将便桥桥位设置于dk56+974～dk57+022段距线路主线中心左侧25米
位置，基本与线路走向平行，位于主桥下游。设计桥总长为48米，共设3跨，每跨长度15.00m，设2台2墩，分别为0#台、1#墩、2#墩、3#台，整体结构沿线路中心里程对称；设计桥面宽度为4.5米，桥面净宽为4.3m。结构布置见半立面图和半平面图。
2.1便桥结构 下部结构：
便桥墩身采用φ529x8mm（6根）双排钢管桩，桩间采用[20a槽钢剪刀撑连接成整体，横桩距1.55米，纵桩距12.00+3.00米，桩顶采用2i36b工字钢，其上纵向铺设贝雷桁架做主梁；
桥台采用三排钢管桩加1.0cm厚钢板做挡土板，桩间采用[20a槽钢剪刀撑连接，靠桥台侧两排钢管桩焊接支撑固定挡土板，以支挡桥台填土。 上部结构：
梁体采用轻型贝雷片，贝雷片高度为1.5米，横桥向三排一组，单层布置，同组贝雷片中心距0.45m, 每组安装90cm[6.3槽钢支撑花架，两组贝雷片间净距1.5m，满足便桥桥面宽度4.3米。 贝雷片安放在桩顶2i36b工字钢上，中间垫一层1厘米厚橡胶垫作为缓冲层，减少贝雷片的磨损,贝雷架采用φ16u型卡口与工字钢连接，并设置[10压梁槽钢固定贝雷和支撑横梁工字钢。 贝雷片横桥向两组贝雷片间加联系杆件[10槽钢剪刀撑连成一体，剪刀撑纵桥向间距3米布置，以确保便桥的整体稳定性。
贝雷片上横铺i20a工字钢@300mm的横向分配梁，i20a工字钢通过φ10u型卡口与贝雷片连接固定。i20a工字钢分配梁上设置10mm钢板做为便桥的桥面。
贝雷片两侧安装竖向20工字钢加横向φ48钢管护栏，并红白相间涂装及设置反光标志。 2.2荷载型式和布置 2.2.1上部结构恒重
面层：10mm厚度钢板：0.785kn/m²。
横向分配梁：i20a工字钢, 27.9kg/m截面积35.5cm2， ix=2370cm4，e=2×105mpa ，wx=237cm3，sx=136.1cm3，腹板厚7mm。 纵向单片贝雷：每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等），i=250497.2cm4，e=2×105mpa，w=3578.5cm3，[m]=788.2 kn·m, [q]=245.2 kn。
支撑花架：[6.3槽钢: 6.6kg/m，截面积8.4cm2。 贝雷片间加联系杆件：[8槽钢: 8kg/m，截面积10.2cm2。 墩顶分配主梁：2× i36b工字钢，131.2kg/m，截面积167cm2， ix=33060cm4，e=2×105mpa ，wx=1838cm3，sx=1082.4cm3，腹板厚12mm。 2.2.2车辆荷载
设计荷载形式：拉土自卸车为前四后八轮汽车，满载（30方）重量按80t计算，限速5km/h。拉土自卸车重轴（后轴）单侧为4轮，单轮宽30cm，双轮横向净距10cm，单个车轮着地面积=0.2×0.3 m2。
两后轴间距145cm，左侧后双轮与右侧后双轮距190cm，车总宽为250cm。
拉土自卸车前轴（两排按一排考虑）重p1=200kn，后轴重p2=600kn。荷载图示如下：
车辆冲击系数：由查《公路桥涵设计通用规范》(jtgd60-2004)知，冲击系数（1+μ）=1.3。
考虑便桥实际情况，同方向车辆间距大于15m，便桥按单车道设计，即一跨内最多只布置一辆重车。人群荷载不计。 2.3结构检算 2.3.1偏压系数的确定
由于桥面净宽4.3米，便桥边考虑50cm的安全距离，拉土车宽2.5米，基本需沿便桥中线行驶，因此在对贝雷梁、分配梁以及基础验算时不考虑偏压影响。 2.3.2桥面板10mm钢板检算
路基拉土运输车载荷作用下，载荷为钢板自重和路基拉土运输车荷载。单边车轮作用在跨中时，面板弯矩最大。荷载分析： 自重均布荷载：0.785kn/m2
施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用
汽车轮压：前轴重200 kn，中后轴重为600kn，后轴8轮，每个车轮荷载为75kn，车轮着地宽度和长度为0.3m×0.2m，按均布荷载q=375kn/m。钢面板下背肋i20a每隔300mm间距布置，考虑背肋翼缘板宽度后，计算跨度为200mm（工字钢宽100mm），钢板自重与
路基拉土运输车荷载相比可忽略不计。为简化计算，桥面板（在i20a工字钢支撑下）受力可简化为下图：
有：mmax＝0.075（1+μ）＝1.46kn·m；qmax＝0.5（1+μ）＝48.75kn；（按轮胎对钢板的横向影响范围为0.5m） 桥面板10mm钢板弯曲应力计算:σw ＝＝
＝175mpa ≤[σw]=145×1.3＝188.5mpa 符合要求。 最大剪应力τmax＝＝
＝14.63 mpa＜[τ]＝85 ×1.3＝110.5mpa符合要求。 2.3.3横向分配梁i20a工字钢检算
拉土自卸车双后轮作用在横梁上且行驶靠边时，为横梁受力最不利状态。受力分析如下图：
恒载计算：桥面钢板、横梁自重,每片横梁(间距300mm)上的荷载简化为均布荷载q＝（0.3×0.785×4.5+4.5×0.381）÷4.5＝0.62kn/m，作用在每根横梁上，如上图，按计算跨度1.5m。恒载使横梁产生的最大内力，由查《路桥施工计算手册》附表2-11得： ＝0.078ql2＝0.11kn·m；＝0.606ql=0.56 kn。
活载计算：活载作用在桥面板对单根横梁的影响简化为p＝600kn/4=150kn（横梁间距0.3m，车辆前后轴距1.45m，考虑钢板荷载扩散,每排车轴受力扩散到两根横梁计算）的集中荷载，p=75kn。计算跨度l＝1.5m，受力如上图。车轮作用在贝雷梁支点位置上时横梁产生最大剪应力。
qmax＝p×（1+μ）＝75×1.3＝97.5kn； 横梁产生的最大弯矩，受力状态如上图，得：
mmax＝0.25×p×l×（1+μ）＝0.25×75×1.5×1.3＝36.6kn·m； 横梁弯曲应力叠加计算: σw＝ ＝
＝154.9mpa≤[σw]＝145×1.3=188.5mpa符合要求。 τmax＝＝
＝80.4 mpa＜[τ]＝ 85 ×1.3＝110.5mpa符合要求。 跨中挠度计算: ＝0.677·（1+μ）·+0.911×＝0.677×+0.911×＝0.64mm ＜ [f]＝＝＝3.75mm满足要求 。 2.3.4贝雷梁检算
主桁受力结构按简支梁计算，端部最大剪力计算:最不利荷载组合为拉土车后轴作用于梁端,活载p=800kn。
恒载g＝（12×4.5×78.5+40×4.5×27.9＋24×287）/100＝161kn。
汽车中心位置：100×（4.75-x）=150x+150×（1.45+x）,有x=0.644m
q活=400×（12-1.45-0.644）/12=330.2kn 则qmax＝g/4+q活×(1+μ)＝161/4+330.2×1.3 ＝469.6kn＜[q]=245.2×3＝698.9kn 故三排单层贝雷桁架梁剪力满足要求。
主桁跨中最大弯距计算:恒载近似为顺桥向均布荷载＝161/2/12
＝6.71kn/m。
弯距＝＝＝120.78kn·m，
拉土车加载如上图简化（分别为p1=100kn和p2=300kn（2个p后），两轴距为4.75米），近似为集中荷载p＝0.5p×(1+μ)＝400×1.3＝520kn。
弯距＝＝＝1560kn·m； 则跨中最大弯距合计:
mmax＝+＝120.78＋1560＝1680.78kn·m＜[m] 2246.4kn·m 故采用三排单层贝雷桁架抗弯距能够满足要求。 主桁最大挠度计算:
非弹性挠度＝d（n2-1）＝0.25×（42-1）＝3.75mm（单层桁架d=0.25mm，跨度为12m，桁节数n=4）； 活载产生的挠度:＝＝＝9.6mm； 恒载产生的挠度＝＝＝1.21m； 则最大挠度＝＋＋＝3.75＋9.6＋1.21 ＝14.56mm＜[f]＝＝＝30mm满足要求。 故采用三排单层贝雷桁架抗弯距能够满足要求。 2.3.5下横梁2i36b内力检算
下横梁受力最不利状态为拉土车行驶至钢管桩顶时，此时6片贝雷支撑点受力p贝雷= [（15×4.5×78.5+50×4.5×38.1＋30×287）/100]/2+800＝887.5kn。
2）施工及人群荷载: 不考虑与运输车同时作用
3）横梁自重荷载：q= 1.312kn/m
为简化计算，每片贝雷梁传至横梁上的荷载为p贝雷＝887.5/6=148kn，计算跨径1.55m。
则下横梁支撑点受最大剪力为q=p贝+2.05/1.55p贝+q×（1.55/2+0.7）=345.6kn(外侧支撑点受剪力最大)。
弯距＝＝＝171.95kn·m（保守按3片贝雷集中作用于1.55跨中计算）；
选用2i36b，则 wx=1838cm3 ,ix=33060cm4 ,sx =1082.4cm3 跨中挠度计算: ＝0.911×＝0.911×＝0.195mm ＜ [f]＝＝＝3.9mm满足要求 。 2.3.6墩身钢管桩检算
汽车重心作用于墩柱时为最不利状态，此时钢管桩设计承载力为p=（ +）＝[（15×4.5×78.5+50×4.5×38.1＋30×287+4.5×65.6×4）/100+800]＝1036.6kn。
每墩位设置6根钢管桩，单桩最大竖向荷载为1036.6 /6=172.8kn。
桩身强度：桩基采用φ529mm钢管桩。 ＝4.5m（按照钢管入岩前长度4.5长桩考虑） ＝/4＝/4＝0.184m
λ＝ ＝24.5＜[]＝100 ，满足要求（查《路桥施工计算手册》附表3-25）。
查《路桥施工计算手册》附表3-26，得φ＝0.900；
则σ＝＝＝14.66mpa ＜140×1.3=182mpa满足要求。 经以上受力检算，桥梁结构安全。 3.钢便桥的施工
钢便桥搭设时利用50t履带吊加dz90振动锤在已施工完成的钢便桥上采用“钓鱼法”进行钢管桩下沉施工。如图片所示
3.1钢便桥安装施工工序 搭设钢管
50吨履带吊吊住振动锤，振动锤夹具夹住钢管垂直吊起插在桩位上（钢管桩位用全站仪先放好点），前后左右偏差不超5㎝，利用钢管自身重量插进淤泥中自立。 打桩
开启300kw发电机，启动振动锤电源按钮，在振动锤二次起动后，开始矫正钢管垂直度（在与桩身互相垂直的2个方向上架设重力垂线装置观测），并同时下沉钢管。当沉至一定深度并经复核沉桩质量良好时，再继续锤击，直至钢管桩在半分钟内下沉不到5公分时停止锤击，否则须接桩续打，达到单桩承载力要求。若发现不正或者倾斜，调整或将钢管桩拔出重新插打。 割口及加工附属材料
钢管桩按照设计施工图纸打完一排后开始割口作业，按照下横梁（2i36b）标高,氧割机割出u型槽口，同时在现场开始做4.5米长2i36b下横梁（双支合一起），并按照图纸同时加工牛腿，连接板等。
组装贝雷梁
25吨汽车吊在场地一侧预先组装贝雷片，按照跨径 12米要求，组装连三贝雷梁，至少提前组装好2跨所用贝雷。 放下横梁（2i36b）
用25吨汽车吊吊放下横梁，按照设计把每排梁放正、放平，位置放准确。
安装贝雷梁、i20工字钢横梁
在放上两排下横梁后，开始纵向贝雷梁安装，按1.5米净距放设两组贝雷梁，上部横向分配梁i20a工字钢布置，间距30cm，用m10号u型螺栓与贝雷梁固定连接。 铺设10mm厚桥面钢板
桥面板为10mm防滑钢板，增加焊口量，和横梁全部满焊成一体。 下部剪刀撑、牛腿、连接板等加固焊接
可与（7）工序同时进行，形成流水作业，提高工作效率。 第一跨完成后履带吊利用此跨做为作业面进行第二跨施工，工序同上，依次向前推进施工。 3.2施工机械和人员安排 机械设备安排 主要施工机械
参考文献：
《钢结构设计规范》（gb50017-2003），中华人民共和国建设部主
编；
《路桥施工计算手册》，周水兴何兆益邹毅松等编著，人民交通出版社出版；
《材料力学》，秦惠民主编，武汉大学出版社；
《装配式公路钢桥多用途使用手册》，广州军区工程科研设计所，黄绍金刘陌生编著，人民交通出版社出版。
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