加強貝雷梁承載能力研究

程 金 雄

(武漢市漢陽市政建設(shè)集團公司,湖北 武漢　430050)

1　工程概況

朝宗門橋位于總港路與鳳凰北路、環(huán)湖北路交叉口之間，起點樁號為K1+201.07，終點樁號K1+272.93，全長1.86 m，寬度15 m，采用17 m+27 m+17 m三跨，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁，橋墩采用柱式墩，橋臺采用樁柱式橋臺，基礎(chǔ)采用直徑1.3 m～1.2 m鉆孔灌注樁。

施工中橋梁中跨27 m貝雷梁搭設(shè)擬采用一跨模式，采用此方式對貝雷梁桁架承載力要求較高，需要采用加強型或多層貝雷梁模式，在經(jīng)濟上和承載力上都要達到最佳。

2　加強型貝雷梁

貝雷梁主梁由桁架與銷子連接而成，布置在橋梁兩側(cè)，為增加橋梁的跨度和承載能力，構(gòu)成主梁的桁架可以數(shù)排并列或雙層疊置，主梁斷面組合形式有10種，如單排單層、雙排單層；另外，為增加主梁桁架的強度，在桁架上弦和下弦另可增加一弦桿，稱加強弦桿，如加強單排單層、加強雙排單層等。

本文基于midas有限元軟件，通過采用單排雙層不加強、單排雙層加強、單排單層加強、雙排單層加強四種方式(如圖1所示)來模擬貝雷梁的承載能力，并與理論計算結(jié)果進行比較，驗證有限元模擬的可靠性及對該工程選擇最佳的貝雷梁搭設(shè)方案。

3　理論計算結(jié)果

計算結(jié)果見表1。

表1　理論計算結(jié)果

根據(jù)《裝配式鋼橋多用途使用手冊》，本次采用的四種方案計算模型，其截面系數(shù)分別為：

方案一：單排雙層不加強，14 817.9/2=7 408.95；

方案二：單排雙層加強，30 641.7/2=15 320.85；

方案三：單排單層加強，7 699；

方案四：雙排單層加強，15 398.3。

根據(jù)《裝配式鋼橋多用途使用手冊》提供的參數(shù)，四種方案截面系數(shù)近似比值為：方案一∶方案二∶方案三∶方案四=1∶2∶1∶2。

則計算出來的弦桿應力比值近似比為：方案一∶方案二∶方案三∶方案四=2∶1∶2∶1。

4　計算結(jié)果

4.1　雙拼工字鋼

雙拼工字鋼計算結(jié)果見表2。

表2　各方案模型雙拼工字鋼計算結(jié)果　MPa

有限元計算結(jié)果顯示，四種貝雷梁方案對分配梁雙拼45a承載力幾乎沒有影響，其應力均在200 MPa左右(見圖2)。

4.2　鋼管

鋼管柱計算結(jié)果見表3。

表3　各方案模型鋼管柱計算結(jié)果　MPa

有限元計算結(jié)果顯示，四種貝雷梁方案對鋼管柱承載力幾乎沒有影響，其應力均在80 MPa左右(見圖3)。

5　結(jié)語

1)采用有限元軟件計算的結(jié)果與理論計算結(jié)果保持一致，有限元計算結(jié)果能反映實際承載能力情況。

2)采用單排雙層不加強其計算結(jié)果與單排雙層加強計算結(jié)果基本相同，這兩種方案效果類似。

3)弦桿部分，采用雙排單層加強結(jié)果與單排雙層計算結(jié)果基本相同，這兩種方案較其他兩種方案對貝雷梁抗彎能力提高近一倍。

4)腹桿部分，采用單排貝雷梁其腹桿承受軸向力較雙排承載力降低一倍。

5)四種方案對下部結(jié)構(gòu)(雙拼45a，鋼管樁)應力結(jié)果影響不大。

綜上所述，采用方案四(雙排單層加強)是最佳方案，保證弦桿彎曲應力以及腹桿應力均在容許范圍內(nèi)。