仇天天 陈文德 李晓剑

(浙江大港桥梁科学研究有限公司，浙江 杭州 310012)

“321”型上下承式贝雷梁受力性能对比分析

仇天天 陈文德 李晓剑

(浙江大港桥梁科学研究有限公司，浙江 杭州 310012)

以上承式和下承式两座结构形式不同的“321”型贝雷梁为研究背景，基于Midas/Civil有限元分析软件，对两种结构的静力性能进行了计算，并结合现场荷载试验数据结果对其进行了对比分析，总结出了一些规律，旨在为今后同类型桥梁的设计和检测提供一定的参考作用。

贝雷梁，静力性能，荷载试验，截面

1 工程概况

本文以台州市某上承式贝雷梁和温州市某下承式贝雷梁为依托工程，其项目均用贝雷片搭建的施工栈桥。上部结构均采用“321”型贝雷梁，跨径均为15 m(5片贝雷片)；桥面宽均为6 m，共6片主梁；弦杆、腹杆的材质均为16Mn钢；支承架、分配梁和桥面板的材质均为A3钢；设计荷载均为运输车挂车(满载)80 t，4轴，单轴最大荷载不超过20 t。上、下承式贝雷梁测点示意图及空间计算模型如图1～图7所示。

为了真实的模拟跨中和支点截面最大轴力效应，在纵桥向调整车辆位置以实现加载效率。加载工况分为以下2种：工况1：纵向中后轴布置在跨中，且两车前后相距3 m，上、下承式贝雷梁的加载效率达到0.99和1.02；工况2：纵向仅后轴布置在距桥台中线0.795 m处，上、下承式贝雷梁的加载效率达到0.96和1.01，加载效率均在《公路桥梁承载能力检测评定规程》中要求0.95～1.05的范围内。

2 结构受力特性对比分析

2.1 弦杆受力对比分析

表1 弦杆内力对比汇总表 kN

由表1可知，在设计荷载作用下，通过对上、下承式贝雷梁各弦杆的内力对比分析可知，其中两者各弦杆之间的拉力大小相差无几，最大相差仅为10.2 kN，相差率为4.27%；而对于压力来说，两者的各弦杆之间除中间两片贝雷片的压力相差较大，其他弦杆压力大小相差不大，最大相差达到45.4 kN，相差率为15.83%；而通过对上、下承式贝雷梁的最大和最小压力对比可知，其最大相差值分别为17.9 kN和65.5 kN。

表2 弦杆应力对比汇总表 MPa

由表2可知，在设计荷载作用下，上、下承式贝雷片弦杆的应力关于桥中线基本对称且数值大小也基本相同，其中最大压应力分别为-96.1 MPa和-114.1 MPa；最大拉应力分别为102.8 MPa和101.8 MPa。而通过对上、下承式弦杆的应力对比分析可知，其中两者的拉应力之间相差无几，最大相差为4.1 MPa，相差率仅为4.32%；而两者的压应力之间相差较大，最大相差达到18.0 MPa，相差率为15.78%。

2.2 腹杆受力对比分析

表3 腹杆内力和应力对比汇总表

由表3可知，腹杆在设计荷载作用下，下承式贝雷梁所承受的内力和应力均大于上承式结构所承受的力。其中对于竖杆来说，两者的最大内力相差为63.2 kN，相差率为40.13%；而两者的最大应力相差69.3 MPa，相差率为40.12%；而对于斜腹杆来说，两者的最大内力相差为22.5 kN，相差率为18.10%；而两者的最大应力相差24.8 MPa，相差率为18.37%。

2.3 挠度对比分析

表4 挠度对比汇总表 mm

由表4可知，在设计荷载作用下，上、下承式贝雷梁弦杆所产生的最大挠度分别为20.2 mm和19.0 mm。通过对上、下承式弦杆的挠度对比分析可知，两者的挠度大小基本相同，最大相差为1.2 mm，相差率仅为5.99%，而通过对上、下承式贝雷梁的最大和最小挠度对比可知，其最大相差值分别为1.4 mm和3.5 mm。

2.4 反力对比分析

表5 反力对比汇总表 kN

由表5可知，在设计荷载作用下，上、下承式贝雷梁所产生的最大支点反力分别为278.4 kN和160.9 kN。而通过对上、下承式贝雷片的各反力对比分析可知，两者除中间两片贝雷片的反力相差较大，其他贝雷片反力大小相差不大，最大相差为117.8 kN，相差率达到42.31%；而通过对上、下承式贝雷梁的最大和最小反力对比可知，其最大相差值分别为89.2 kN和213.2 kN。

3 荷载试验对比分析

3.1 截面弦杆应力分析

表6 跨中截面实测应力对比表 MPa

由表6可知，在试验荷载作用下，上、下承式贝雷梁弦杆的最大压应力分别为-56.2 MPa和-79.6 MPa；最大拉应力分别为66.3 MPa和67.8 MPa，最大拉压应力均未超出16Mn构件容许的应力273 MPa。而通过对上、下承式弦杆的应力对比分析可知，其中的各弦杆之间的拉应力大小相差无几，最大相差仅为1.9 MPa；而各弦杆之间的压应力大小相差较大，最大相差达到26.1 MPa。

3.2 截面腹杆应力分析

表7 支点截面实测应力对比汇总表 MPa

由表7可知，在试验荷载作用下，下承式贝雷梁所承受的最大应力均大于上承式所承受的力，最大拉压应力均未超出16Mn构件容许的应力273 MPa。其中对于竖杆来说，两者的最大拉应力相差33.4 MPa，最大压应力相差37.1 MPa；而对于斜腹杆来说，两者的最大拉应力相差12.2 MPa，最大压应力相差15.1 MPa。

3.3 截面挠度分析

表8 跨中截面实测挠度对比表 mm

由表8可知，在试验荷载作用下，上、下承式贝雷梁所产生的跨中最大挠度分别为12.6 mm和13.6 mm。而通过对上、下承式贝雷梁的挠度对比分析可知，两者的挠度大小相差不大，最大相差仅为1.0 mm。

4 结语

通过对上、下承式贝雷梁的力学特性和试验结果的分析与讨论，可得出如下结论：

1)由上、下承式贝雷梁的受力特性可知，其两者结构的力学特点均为上弦杆受压，下弦杆受拉，弦杆最大应力和位移均出现在跨中截面处，腹杆最大应力均出现在支点截面处。

2)由理论计算和现场荷载试验结果分析可知，上、下承式贝雷梁弦杆所产生的拉力、拉应力以及挠度效应大小相差不大，但其所产生的压力、压应力以及支点反力效应相差较大；而下承式贝雷梁腹杆产生的结构响应均大于上承式结构所表现出来的结构响应。

3)在设计荷载和试验荷载作用下，上承式贝雷梁所产生的内力、挠度和反力等结构响应在一定程度上较下承式结构相比表现出一定的匀称性。

4)上、下承式贝雷梁的整体受力性能相比，上承式结构的贝雷片之间更能很好的发挥协同作用，受力均匀且共同受力，同时考虑材料高强度等优点，以及安全使用性能的要求，在工程的诸多领域中建议使用上承式贝雷梁钢便桥。

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[5] JTG/T J21—2011，公路桥梁承载能力检测评定规程[S].

Comparative analysis of stress performance of “321” type bailey beam with deck type and bearing type

Qiu Tiantian Chen Wende Li Xiaojian

(ZhejiangPortBridgeScienceResearchCo.,Ltd,Hangzhou310012,China)

This deck type and bearing type two different structure form“321”type bailey beam as the research background, based on finite element analysis software Midas/Civil, the static performance of the two kinds of structures are calculated, and combining with the results of load test data for analysis, and summed up the rules and provide reference for the design and test of the same type bridges in the future.

bailey beam, static performance, loading test, section

1009-6825(2017)22-0043-03

2017-05-22

仇天天(1990- )，男

TU317

A