某贝雷钢桥的加固可行性分析与应用

曲 懋 轩 ， 崔 伟 杰 ， 马 腾 ， 郑 世 伟

(雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610000)



某贝雷钢桥的加固可行性分析与应用

曲 懋 轩 ， 崔 伟 杰 ， 马 腾 ， 郑 世 伟

(雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610000)

某贝雷桥是某水电站物资运输的唯一通道，通过对该桥外观检测与线性测量，认为该桥主结构未发生严重病害，可通过加高桥面板厚度提高桥梁荷载等级。通过对该桥进行安全评价与加固处理，综合评价认为该桥是安全的。为满足后期物资运输需求，经数值模拟及理论计算认为通过加高桥面板厚度，可以提高桥梁荷载等级，实现其运输能力提高，并达到了快速、经济实用的效果。

贝雷桥；加固；方案比较；复核

1 贝雷桥概况

某贝雷桥为某水电站交通专用公路上跨越某沟的一座设计荷载为汽-40T 临时贝雷桥，于2013年6月投入使用，其上跨度组合为2～72 m，主要材料采用CB450型钢，设计服务年限10 年。因工程建设物资运输需要，桥梁长期处于超负荷运行状态，且投运以来未开展桥梁定期维护工作导致桥面板发生明显下挠变形。为保证该桥运行期安全可靠，且对工程建设影响程度降到最低，对该桥桥进行加固处理十分必要。

2 贝雷桥改造加固方案比较

方案一：将设计荷载提高到60 t汽车荷载。原桥仅按40吨车队设计，车辆间距15 m。故需要重新设计满足60 t汽车轴压的桥面系结构，且同时增大通行车辆的间距，以此来保证桥梁整体(主要是主桁)的受力需要。

具体方案为：重新制作桥面板，将桥面板截面高度由原设计的200 mm增加到250 mm，并适当加大劲板的厚度，长度仍为4.5 m，每块桥面板比现状增重约300 kg。为保障主桁整体承载，控制桥上重车车距，且严格执行限载。如图1所示。

方案二：将原桥面板设计荷载提高到80吨汽车荷载。若桥面系需满足单车80 t通行，需更换横梁，横梁加高到900 mm，且增加横梁数目，将横梁间距调整为2.25 m，以减少桥面板的跨度，改善桥面板的受力性能。由于横梁间距更改，横梁间的支撑杆件需要重新制作。

图1 加固桥面板侧视图(单位：mm)

具体方案为：桥面板轮廓尺寸更改为：2 242 mm(长)×1 050 mm(宽)×202 mm(高)，面板采用10 mm花纹钢板，板高度为202 mm，新桥面板单块的重量为560 kg。同时考虑上部主桁结构受力。由于单车荷载的增加及桥面的大幅增重将会对桥梁其他构件产生影响，桥梁主要受力构件应重新核算。通过核算，该桥上部结构强度在单车荷载的增加及桥面的大幅增重的情况下，主桁竖杆、斜杆强度超过设计强度，且桥面系横梁强度亦超过设计强度，因此需更换主桁构件，改善结构受力，方可达到通行目的，这样更换主梁桁架需中断交通2个月。

根据以上方案比较，以及物资运输需要，按通载60吨车辆荷载的要求对原72 m两跨简支梁桥进行加固改造，具体措施为重新制作桥面板，将桥面板截面高度增加到250 mm，同时增大通行车辆的间距的改造方案。

3 方案复核

3.1 桥面板校核

采用ansys有限元软件对加固后桥面板进行了详细的分析校核：

图2 桥面板受力示意图(单位：MPa)

由图2可知，桥面板最大应力为325 MPa，为支撑点处的应力集中，跨中结构应力为246 MPa，满足强度要求。

3.2 横梁校核

原横梁为热轧H型钢H800×300×14×26，横梁自重2 024.5 kg。

图3 横梁受力轴压分布

则汽车弯矩为：

M2=1 629.6 kN×m

自重作用：

7块桥面板：G1=8.65×7=60.55 kN；横梁自重：G2=2 024.5 kg=20.245 kN，则，自重均载：q=9.49 kN/m；自重弯矩：M1=86.03 kN×m，横梁应力为：σ=242.9 MPa 横梁强度足够。

3.3 主桁校核

为保障主桁整体承载，控制桥上重车车距≥40 m，且严格执行一车道通行重车，一车道通行空车(即满车去，空车回)。

桥梁整体计算采用有限元进行计算，调整桥梁的自重变化，按1列重车、1列空车按照移动荷载迭代计算，重车车辆间距按40 m考虑，荷载如图4：

计算结果如下图5～图7所示：

图4 荷载布载图

图5 弦杆轴力图(单位：KN)

图6 竖杆轴力图(单位：kN)

图7 斜杆轴力图(单位：kN)

弦杆最大轴力为6 231 kN，小于弦杆承载能力7 075 kN，弦杆安全！

高剪竖杆(DB685材质)最大轴力为1 734 kN，小于高剪竖杆承载能力1 942 kN，普通竖杆(Q345材质)最大轴力为825 kN，小于普通竖杆承载能力1 160 kN，竖杆安全！

高剪斜杆(DB685材质)最大轴力为1 218 kN，小于高剪斜杆承载能力1 436 kN，普通斜杆(Q345材质)最大轴力为879 kN，小于普通斜杆承载能力962 kN，斜杆安全。

综上可知，在严格执行一车道通行重车(间距不大于40 m)，一车道通行空车(间距30 m)荷载下，主桁结构安全。

4 结 论

某贝雷桥是某水电站物资运输的唯一通道，通过对该桥外观检测与线性测量，认为该桥主结构未发生严重病害，可通过加高桥面板厚度提高桥梁荷载等级。通过对该桥进行安全评价与加固处理，综合评价认为该桥是安全的。为满足后期物资运输需求，经数值模拟及理论计算认为通过加高桥面板厚度，可以提高桥梁荷载等级，实现其运输能力提高，并达到了快速、经济实用的效果。

[1] 罗伟.桥梁加固技术综述[J]. 黑龙江交通科技. 2005(10)

[2] 李凤求,杨莉.桥梁加固技术探讨[J]. 湖南交通科技. 2005(02)

[3] 王立,孙飞.浅论桥梁加固技术[J]. 中国科技投资. 2013(30)

[4] 曹顺利.关于桥梁加固工程施工的分析[J]. 科技创新与应用. 2013(34)

(责任编辑：卓政昌)

2016-11-07

U448；U445.7+2；V221+.8

B

1001-2184(2016)06-0126-04

曲懋轩(1990-)，男，黑龙江鹤岗人，毕业于昆明理工大学矿业工程专业，现于雅砻江流域水电开发有限公司从事项目管理工作；

崔伟杰(1988-)，男，河北石家庄人，毕业于河海大学水工结构工程专业，现于雅砻江流域水电开发有限公司从事项目管理工作；

马 腾(1990-)，男，河南夏邑人，毕业于武汉大学水工结构工程专业，现于雅砻江流域水电开发有限公司从事项目管理工作；

郑世伟(1992-)，男，云南保山人，毕业于四川大学水利水电工程专业，现于雅砻江流域水电开发有限公司从事项目管理工作.