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上承式贝雷梁钢便桥的设计方案

来源:         发布时间:2019-03-29

有很多人不了解上承式贝雷梁钢便桥的设计,今天,贝雷架厂小编就为大家简单介绍一下。

1 工程概况

1.1 工程位置

“广州国际生物岛”选址位于广州市东南端、珠江主航道和次航道交汇而形成的官洲岛,全岛面积1.8km2 。从全岛的平面看,生物岛四面环水,从便 于交通连接及尽量节省桥长考虑,把桥位选在西面 的小瀛洲处,桥长约为200m。

1.2 地质概况

根据《工程地质勘察报告》,岩土的主要性质见 表1。

2 桥型方案的确定

2.1 业主要求

为了在生物岛路网连通工程,仑头-生物岛隧道建成期间的2~3a内,实现岛上基建的同步进行,


需要快速的建一条连接生物岛和周边陆地的临时施 工便桥,为人员、材料、设备上岛提供便捷可靠的通道,给岛上的建设开发创造交通条件。便桥的使用期限为配合仑头-生物岛隧道的建设期定为3a,必要时,在检修后能延长1~2a。

2.2 桥型布置的要点

按水利部门、海事局的部门的要求,经综合考虑,我们确定便桥的主跨为15m,边跨也不宜小于10m,并预留相应的净空。

在生物岛的开发基建期间,便桥上通行的车辆 大多为重载的施工车辆,有的还是特种重载拖挂车,甚至时有超载车辆通行,故桥梁必须具备较大的承载力和刚度。

便桥的使用周期约为2~3a,需具有一定的耐久性,并且便桥使用期末需要完全拆除。

桥型应方便施工,施工的周期要短。

2.3 桥型方案确定

根据以上的分析,在常见的钢结构,砖混结构、圬工砼中,钢结构十分适合以上的要求。为此我们上部采用装配式钢贝雷梁,下部为钢管桩接钢盖梁。

2.3.1 钢贝雷梁的特点

参考军用便桥的资料[1] ,贝雷梁为军工定型产品,很多大型的施工单位都有储存、使用,易于获取,而且贝雷梁的质量保证,能在现场快速装拆,贝雷梁组装后的重量较轻,便于现场吊装。使用贝雷梁作为主梁对于本项目而言是一个快捷可靠的选择。

2.3.2 钢管桩及预制钢盖梁的特点

大直径的钢管桩具有足够的承载力和刚度,也便于在施工现场调整。预制钢盖梁安装快捷,自重轻,有利于减少桩顶的反力。钢管桩和钢盖梁能简便可靠连接。

水上桩基的施工采用水上浮动的施工平台,移动便捷。也能避免筑岛法产生环境污染和平台拆除等一系列的问题。

3 设计要点

3.1 桥梁横断面的确定

常见的采用贝雷梁作为主梁的便桥多为下承 式,只能单向单车道。而为方便车辆进出,汽车需要在便桥上双向通行,因此,我们采用上承式。而且,上承式桥梁的桥面宽畅,桥上视野开阔,桥梁外观简洁,下承式相比更为合适本工程。双向双车道宽度为7.5m,考虑到便桥检修、并通行少量行人的需要,车道两侧设1.0m的人行道,外侧栏杆宽度为0.1m,全桥宽9.70m,桥梁的横断面具体形式见图1


3.2 上部结构

3.2.1 上部结构形式

桥梁全长214.47m,全桥共计16跨,其中桥梁 两端与河岸相接处,采用现浇钢筋砼板,其余的中间5联采用贝雷梁,为第2~第3跨15/12m一联的连续梁;具体的跨径组合为:5.95m+0.28m+(2×15)m+0.45m+(3×15)m+0.45m+(3×15)m+0.45m+(3×15)m+0.45m+(3×12)m+0.28m+5.16m=214.47m。

因桥座的尺寸原因,每联连续的贝雷梁两端的端柱之间有45cm的空隙,贝雷梁梁端与现浇钢筋砼板之间有28cm的空隙。在以上两处桥面板设1cm伸缩缝,以弹塑性材料填充。

每片主梁采用双排单层体系,即水平向由2排贝雷梁片组成,而每层贝雷梁片的竖向为一层。设计在桥梁宽度范围内采用5片纵梁,纵梁间距175cm,顺桥向以3m间距设横向支撑架,确保纵梁横 向稳定,共同参与受力。横梁采用2根20号槽钢中间夹钢板焊接成梁,以1.5m间距设置。考虑到架设方便、快捷,桥面采用预制钢筋砼简支板,加铺12~15.75cm厚整体化层,以利行车顺畅。

3.2.2 本桥所用定型贝雷梁及其附件

贝雷梁是钢桁架构件,作为桥梁的主要受力构件,由上下弦杆、竖杆、及斜杆焊接而成,弦杆由两根10号槽钢背靠背组合而成,上下弦杆的端部有阴阳 接头,接头有桁架连接销孔。竖杆和斜杆由8# 工字钢制成。材料16Mn,每片的重量为270kg。

附件包括支撑架、端柱、桥座。支撑架由角钢焊成。用于两排桁架之间的连接,把两排桁架组成一组形成一片主梁,排之间的中心距为45cm。连接时将其空心圆锥筒插入桁架弦杆或端竖杆支撑架螺栓孔内,用支撑架螺栓固定。每片主梁之间中心距为175cm,以10号槽钢自制的加劲支撑架连接。端柱安装在一排贝雷梁的两端,重量为70kg,用以将桥梁上的荷载传至桥座上,桥梁座落时,将其骑在桥座的轴梁上。最大允许承载力为250kN。桥座用于支承端柱,将桁架上部的荷载传至下部结构,每排贝雷梁桁架的一端对应一个桥座。

3.3 下部结构

3.3.1 下部结构形式

一般桥墩采用两根D100cm钢管桩,单根桩设计竖直承载力要求大于1200kN;靠近河岸的桥墩由于岩层较浅桩长受限制,采用6根D50cm钢管 桩,单根桩设计竖直承载力要求大于600kN。每排墩顶设盖梁,采用8500mm×1000mm×14mm作上下面板,8500mm×642mm×10mm作腹板。为加强桥墩的横向稳定性,于墩柱常水位以上设横系梁。

为加强墩身结构强度,其管内先采用抛填片石挤淤,然后在管内灌砂至桩顶。钢管桩采用壁厚t=12mm的钢板制作,采用打入式施工,以承载力为入土深度控制指标,管顶5m范围内为水面活动区,考虑防腐及美观,采用涂灰色调合油漆处理。钢管桩的打入采用90kW的振动锤,打入时按振动锤的打桩公式确定收锤条件,持力层选择4-1、4-2或4-3岩层。

3.3.2 堤坝基础处理

由于桥面需要与河堤顶面的路面接顺,0# 台需支撑在已建的7.5号浆砌片石河堤上。河堤地基已采用尾径80mm间距50cm×50cm木桩加固处理,但是仍不足以承载桥梁的荷载,而且水利部门对河堤的变形提出很高的要求,为确保河堤的安全,对河堤及其后方、下方的土体采用高压注浆加固处理(见图2)。钢管桥墩和桥台之间设5~7m的钢筋砼现浇板,板后设搭板,搭板离空河堤顶面。由于河堤靠近河流地下水还受潮汐影响,注浆时要尤其注意首次注浆的压力不宜偏高,以免浆液渗到较远距离,选用较低的压力有利于节省水泥浆的用量。

虑梁体的连续的效应,因此结构安全是有保障的。由于主梁横向间距仅1.75m,且横桥向设置了强大 的支撑,因此其横向不存在稳定问题。

3.5 下部结构受力分析

按双柱盖梁的平面框架计算,单桩的竖直设计反力P=1035kN,单桩承载力取1200kN能够满足要求。经计算钢管桩的竖向失稳的反力Pcr远大于1035kN。因此,下部基础是安全的。

4 桥面系的处理

本设计采用预制结合现浇砼桥面板,经久耐用,刚度较大,有利于行车。但此结构要等待现浇层砼的龄期,施工时所需时间较长;而且无法重复利用,拆除的成本也较大。为此,我们从加快施工速度考虑,设计了另一种桥面板,即以钢板及槽钢作为加强桥面板,并在其上加铺6~9.75cm厚的钢纤维砼(见图3)。


这种桥面系可以在陆上分幅分段预制,由机械 铺设,桥面板与横梁之间以橡胶垫简支,桥面板与横梁的挡块焊接定位。


5 工程效果

在相关手续齐全,水上管理部门配合的条件下,仅用2艘驳船,1台吊车、1台挖掘机,施工单位连续工作50d即告完工通车,为岛上的开发赢得了宝贵的时间。

由于桥梁建设期间钢材价格高达6000元/t,本工程造价最后决算造价约700万元,单价约为3650 元

/m2 ,但是桥梁在使用期末除少量钢筋砼结构外,大量的钢结构均能拆除并重新利用。

因大雾天气曾遭到一千吨级的轮船船身侧向挤靠钢便桥的栏杆。事故发生后,立即封闭桥梁检测,根据检测报告提供静载试验结果以及潜水探摸结果均说明主体结构的承载力满足设计荷载要求可以继续使用。在对盖梁与钢管桩之间的焊接进行补焊;对车行道板、人行道板的松脱、裂缝进行修补后重新通车,一直安全使用至今。

辽宁沈瑞钢结构有限公司www.srgjg.com)英文网站:http://m.srgjg.com/

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