貝雷梁支架體系加固計(jì)算分析

趙藝程

【摘要】 采用有限元軟件建立主梁吊裝施工模型分析貝雷梁支架體系，并采取相應(yīng)的加固方案解決應(yīng)力超限問題，通過理論計(jì)算與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，本文總結(jié)出一套實(shí)用的貝雷梁體系加固方法，為實(shí)際施工過程中的貝雷梁應(yīng)力超限問題提供了參考。

【關(guān)鍵詞】貝雷梁 加固 應(yīng)力超限

1 引言

貝雷梁因其機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、架設(shè)便捷、可拆卸重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類工程施工，以前多用于河道、斷崖處架設(shè)簡(jiǎn)易橋梁，現(xiàn)多用于工程施工，如龍門吊，施工平臺(tái)，工程便道橋梁等。貝雷梁架設(shè)方便快捷，在很多跨公路，跨河道的連續(xù)現(xiàn)澆梁中，為支架提供了前提條件。在掛籃，高速公路跨河施工中，也可以為施工提供便道，增加施工的快捷與方便。貝雷梁是用貝雷架組裝成的桁梁，貝雷架之間多以發(fā)窗為連接構(gòu)件，用螺栓固定。貝雷梁的設(shè)計(jì)概論是要以最少種類的單元構(gòu)件，拼裝成各種不同荷載，不同跨徑的橋梁或其他結(jié)構(gòu)。

2.工程概況

本文以貴州省某鋼管混凝土拱橋的貝雷梁支架為實(shí)例分析，該貝雷梁支架鋼管墩柱采用Φ630×10mm鋼管，鋼管支架聯(lián)系采用[14a槽鋼，鋼管樁頂橫向分配梁采用I40a工字鋼，橫向分配梁上架設(shè)貝雷片，主縱梁與貝雷片之間橫向鋪設(shè)I32a工字鋼，主縱梁直接放置于I32a工字鋼上。該貝雷梁支架布置如圖 1所示。

該橋原施工方案為橋臺(tái)兩側(cè)同時(shí)吊裝施工主梁，在跨中合攏，但由于施工方案改變，變更為單側(cè)吊裝至另一側(cè)。

此鋼便橋?yàn)槎嗫邕B續(xù)結(jié)構(gòu)，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，本次計(jì)算采用Midas/Civil軟件進(jìn)行分析。Midas/Civil是國(guó)際上公認(rèn)的橋梁結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件，能夠開展靜力，動(dòng)力，穩(wěn)定，活載影響線計(jì)算與加載等功能。經(jīng)midas civil模型計(jì)算分析，如采用新的吊裝施工方案，將導(dǎo)致位于中跨兩側(cè)的鋼管頂部貝雷梁豎桿及下弦桿應(yīng)力超限，如圖 2所示。

3.加固方案

根據(jù)實(shí)際施工方案修改計(jì)算模型，在主梁吊裝的施工過程中，查看計(jì)算模型的應(yīng)力超限結(jié)果，找出各個(gè)吊裝施工階段的貝雷梁支架應(yīng)力超限部位，并對(duì)應(yīng)力超限部位采取相應(yīng)加固措施，將最大應(yīng)力分?jǐn)傇谠摬课恢車?，從而降低最大?yīng)力，使得貝雷梁支架在極限承載力范圍內(nèi)正常安全的工作。

加固方案：

貝雷梁支架中跨在原有上下弦桿的基礎(chǔ)上分別增加一層弦桿，形成雙弦桿加強(qiáng)型貝雷梁，新增弦桿與原弦桿在接頭處應(yīng)錯(cuò)開；

鋼管樁頂部上下分配梁之間增加豎向工字鋼連接，端面承壓，刨平頂緊；

鋼管樁頂部沿縱向前后各3m處的上下弦桿及豎桿進(jìn)行截面加強(qiáng)，在雙槽鋼內(nèi)側(cè)焊接1cm厚鋼板，保證焊接質(zhì)量，焊縫平滑，無(wú)氣孔、夾渣；

4.計(jì)算方法及結(jié)果分析

4.1 施工階段的模擬

根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)方案，本模型根據(jù)實(shí)際貝雷梁布置進(jìn)行建模計(jì)算分析，主要模擬中跨主梁的吊裝施工階段分析，吊裝節(jié)段按照中跨沿縱向3.33m每節(jié)段進(jìn)行劃分，共10個(gè)節(jié)段，如圖 3所示。

貝雷梁吊裝施工過程中，最不利荷載為吊車起吊荷載，吊車起吊荷載按吊車自重+軌道鋼板自重+起吊節(jié)段自重（按10m主縱梁節(jié)段計(jì)算）考慮，吊車起吊荷載按吊車前后支腿位置分布，以集中荷載形式施加于4片貝雷片上。本次計(jì)算是把吊車起吊荷載按3：1施加到前后排支撐腿上。本模型吊車荷載未計(jì)入沖擊系數(shù)，考慮到可能出現(xiàn)的動(dòng)載及偏載影響，使用吊車工作時(shí)，要特別注意。

4.2 邊界條件的設(shè)定

貝雷梁支架屬于超靜定結(jié)構(gòu)，按多跨連續(xù)梁模擬。鋼管樁底部與基底固結(jié)，故采用一般支承模擬，約束平動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。貝雷梁弦桿之間連接為鉸接，故在弦桿連接處釋放繞單元局部坐標(biāo)系y軸的抗彎約束。鋼管樁與下橫梁，下橫梁與貝雷梁底部以及貝雷梁與虛擬板之間均用彈性連接的剛性進(jìn)行模擬。

4.3 理論計(jì)算與實(shí)際結(jié)果對(duì)比分析

為了了解實(shí)際情況下貝雷梁支架的受力狀態(tài)，在貝雷梁的各個(gè)節(jié)段位置布置應(yīng)變計(jì)，并監(jiān)測(cè)撓度值，以便在吊裝施工過程中，對(duì)比吊裝主梁各個(gè)節(jié)段時(shí)對(duì)貝雷梁產(chǎn)生的理論計(jì)算應(yīng)力與實(shí)際應(yīng)力的差值，查看理論與實(shí)際的偏差程度以及此加固方法的實(shí)際應(yīng)用效果。

通過以上加固方案，實(shí)踐證明在主梁吊裝的各個(gè)施工階段，實(shí)際測(cè)得的貝雷梁撓度與理論計(jì)算撓度基本吻合，實(shí)際測(cè)得的應(yīng)力與理論計(jì)算應(yīng)力基本相符，沒有出現(xiàn)應(yīng)力超限狀態(tài)。貝雷梁在各種荷載作用下均能滿足承載力要求，但考慮到貝雷梁已經(jīng)使用過幾次，焊縫、螺栓、構(gòu)件承載力均會(huì)有一定程度折減，本次計(jì)算未考慮貝雷梁折舊系數(shù)，因此應(yīng)引起重視，并加強(qiáng)觀測(cè)，確保安全。

5.結(jié)語(yǔ)

本加固方案綜合總結(jié)了貝雷梁支架體系加固的經(jīng)驗(yàn)，得出了在貝雷梁支架體系應(yīng)力超限的情況下的一種實(shí)用加固方法：采用雙弦桿加強(qiáng)型貝雷梁，并對(duì)應(yīng)力超限部位進(jìn)行截面加強(qiáng)，此方法目的在于通過截面加強(qiáng)，使最大應(yīng)力分?jǐn)傇谠瓚?yīng)力超限部位的周圍，達(dá)到分散最大應(yīng)力的作用。此加固方法優(yōu)點(diǎn)在于貝雷梁體系受力可經(jīng)過計(jì)算確定，計(jì)算過程簡(jiǎn)單，并在施工過程中采用應(yīng)力監(jiān)測(cè)，可以與理論計(jì)算相對(duì)比，達(dá)到很好的實(shí)際應(yīng)用效果。

實(shí)踐證明在貝雷梁支架體系應(yīng)力超限情況下，采用雙弦桿、截面加強(qiáng)等加固方法，可以起到很好的加固效果。此加固方法簡(jiǎn)便，安全可靠，效果明顯，節(jié)約時(shí)間，在以后的工程實(shí)踐中可廣泛應(yīng)用及參考。

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