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[摘 要] 本文结合了80米钢-混凝土组合桁架梁桥实例，简述了该桥梁支架的搭设方法，通过有限元模型的建立，对其贝雷梁支架的受力进行了理论分析，并在此基础上对贝雷梁支架的沉降及变形进行了预测，使理论值与实测值相比较，分析了支架变形的影响因素，提出了支架施工方法的正确性及施工过程中减少支架变形及沉降的措施。
[关键词] 钢-混凝土组合桁架 贝雷梁 变形 沉降
0.引言
大跨度钢-预应力混凝土组合梁桥是一种新型的桥梁结构形式，它能充分发挥不同材料的优点，具有重量轻和跨越能力强等特点。但其施工却比较困难，按设计指定的施工方法和施工工序进行施工的过程中，由于桥梁结构的空间位置随着施工的进展不断变化，再考虑到施工过程中结构自重、施工荷载以及混凝土材料的收缩、徐变、材质特性的不稳定性和周围环境温度变化等因素的影响，使施工过程中桥梁结构各个施工阶段的内力和变形不断发生变化，结果出现结构体系的各类响应值与预期值严重偏离。
1.工程基本情况
该80米钢-混凝土组合结构桥梁跨越银武高速公路，设计采用1孔80m钢-混凝土组合桁梁跨高速公路，梁长82米，计算跨径80m，桁高9m，节间距10m，桁中心距6.7m。桁架形式为无竖杆的三角形，上弦杆为钢筋混凝土结构，下弦为预应力钢筋混凝土结构。上弦杆采用1.1m宽，1.2m高的钢筋混凝土矩形截面，下弦采用槽型截面，一般梁高1.5m，梁端高2.0m，道床板厚度采用40～45cm的钢筋混凝土板，梁端板厚90～95cm，梁底宽为7.8m，顶宽9.4m,，端横撑为高1.0 m、宽0.8m的混凝土截面，中横撑为宽0.35m,高0.6m工字钢。下弦纵向为全预应力结构，横向受力为钢筋混凝土结构。腹杆采用650×550 mm的矩形钢箱，钢箱材质为Q345qE。
2.支架搭设方案
该桥支架采用材质Q235的Φ299×8钢管纵横向分别布置，为增强整体稳定性，在钢管4.0米处焊接Φ152×6钢管连接。纵向：共设5个支墩，每个支墩由2排Φ299×8，材质Q235的钢管柱组成，2排钢管柱间距为2.4m，在4.0m高度由Φ152×6钢管纵桥向焊接牢固，以增强整体稳定性。横桥向：门吊处轨道下部布置（每排）3根Φ299×8钢管柱，间距0.75m。主梁处下部每排布置9根Φ299×8，间距0.75 m和1.5m，钢管柱之间在4.0m高度由Φ152×6钢管横桥向焊接牢固，以增强整体稳定性。主梁体下纵桥向共13道贝雷片，横向15道贝雷片，龙门吊轨道下两边各5排，横桥向，每排之间剪力式连接，加强整体稳定性。利用贝雷片组装成连续梁式桁架。桁架顶部布设15×10cm方木，间距30cm。
3.有限元模型建立
采用有限元软件Midsa/Civil进行计算分析。对一排贝雷梁进行分析，每一排贝雷梁相当于五跨连续梁结构，将贝雷梁上的方木横梁传递下来的荷载视为均布荷载。用MIDAS软件模拟分析其受力情况，计算模型见图3.1，计算结果见图3.2。根据提供的贝雷梁的特性参数，贝雷梁截面可采用矩形等效截面来模拟，矩形截面尺寸拟定为b=1.1cm，h=140cm，由此Wx=3593cm3，Ix =251533cm4。
由以上计算结果可知：贝雷梁最大正弯矩为395.5kN/m，最大负弯矩为533.4 kN/m，小于小于容许弯矩值788.2 kN·m（见表5.3）；最大剪力为205.2kN，小于其容许剪力值245.2 kN（见表5.3）；最大挠度为0.015m＜L/400=1500cm/400=3.75cm；弯矩、剪力及挠度均满足施工要求。
4.变形及沉降预测
支架变形及沉降的主要影响因素有：（1）支架在荷载作用下的弹性变形；（2）支架在荷载作用下的非弹性变形；（3）支架在荷载作用下基础的非弹性压缩。
（1）支架在荷载作用下的弹性变形即为主梁跨中最大挠度，此处=30.5mm
（2）支架在荷载作用下的非弹性变形由于该种桥型为新型特殊结构，根据经验值取=5mm;
（3）支架在荷载作用下基础的非弹性压缩取值为20mm;
（4）跨中总变形为=51mm
（5）在假象条件下，可视为整个中跨沉降是平行下降的，由跨中向两则做平行分配，此时可将按二次抛物线进行计算：
5.实测值分析
测点布置图及数据处理：
图5.2二次张拉后桥梁位移
由图4.4和图5.2可以看出桥梁实测数据最大值为7.3mm小于理论计算值，说明梁体的施工过程满足控制要求，符合桥梁受力设计要求。
6.结论
该钢桁梁桥以贝雷梁为主梁，钢管为支架，其变形及沉降主要影响因素是支架在荷载作用下基础的非弹性压缩，而这类变形难以估计及计算，因此在研究支架的变形及沉降过程中不可忽略这一因素。
另外从实测值及有限元软件Midsa/Civil进行计算分析可以看出本设计方案及施工过程中，支架变形满足桥梁受力状态，保证了该支架的基底承载力，因此考虑箱梁荷载的横向不均匀分布是正确的。
参考文献：
[1] 吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土.中国铁道出版社，北京:1999年.
[2] 过镇海.钢筋混凝土原理，清华大学出版社，北京:1999年.
[3] 王亚超，张晋.钢管混凝土拱桥施工控制关键技术研究[J].城市道桥与防洪，2009-07-15.
[4] 万明坤,王俭槐.铁路钢桁桥计算.中国铁道出版社.1998.
[5] 江见鲸.钢筋混凝土结构非线性有限元分析.陕西科学技术出版社，1994.
[6] 聂建国.钢—混凝土组合梁结构——试验、理论与应用.科学出版社.2005.
[关键词] 钢-混凝土组合桁架 贝雷梁 变形 沉降
0.引言
大跨度钢-预应力混凝土组合梁桥是一种新型的桥梁结构形式，它能充分发挥不同材料的优点，具有重量轻和跨越能力强等特点。但其施工却比较困难，按设计指定的施工方法和施工工序进行施工的过程中，由于桥梁结构的空间位置随着施工的进展不断变化，再考虑到施工过程中结构自重、施工荷载以及混凝土材料的收缩、徐变、材质特性的不稳定性和周围环境温度变化等因素的影响，使施工过程中桥梁结构各个施工阶段的内力和变形不断发生变化，结果出现结构体系的各类响应值与预期值严重偏离。
1.工程基本情况
该80米钢-混凝土组合结构桥梁跨越银武高速公路，设计采用1孔80m钢-混凝土组合桁梁跨高速公路，梁长82米，计算跨径80m，桁高9m，节间距10m，桁中心距6.7m。桁架形式为无竖杆的三角形，上弦杆为钢筋混凝土结构，下弦为预应力钢筋混凝土结构。上弦杆采用1.1m宽，1.2m高的钢筋混凝土矩形截面，下弦采用槽型截面，一般梁高1.5m，梁端高2.0m，道床板厚度采用40～45cm的钢筋混凝土板，梁端板厚90～95cm，梁底宽为7.8m，顶宽9.4m,，端横撑为高1.0 m、宽0.8m的混凝土截面，中横撑为宽0.35m,高0.6m工字钢。下弦纵向为全预应力结构，横向受力为钢筋混凝土结构。腹杆采用650×550 mm的矩形钢箱，钢箱材质为Q345qE。
2.支架搭设方案
该桥支架采用材质Q235的Φ299×8钢管纵横向分别布置，为增强整体稳定性，在钢管4.0米处焊接Φ152×6钢管连接。纵向：共设5个支墩，每个支墩由2排Φ299×8，材质Q235的钢管柱组成，2排钢管柱间距为2.4m，在4.0m高度由Φ152×6钢管纵桥向焊接牢固，以增强整体稳定性。横桥向：门吊处轨道下部布置（每排）3根Φ299×8钢管柱，间距0.75m。主梁处下部每排布置9根Φ299×8，间距0.75 m和1.5m，钢管柱之间在4.0m高度由Φ152×6钢管横桥向焊接牢固，以增强整体稳定性。主梁体下纵桥向共13道贝雷片，横向15道贝雷片，龙门吊轨道下两边各5排，横桥向，每排之间剪力式连接，加强整体稳定性。利用贝雷片组装成连续梁式桁架。桁架顶部布设15×10cm方木，间距30cm。
3.有限元模型建立
采用有限元软件Midsa/Civil进行计算分析。对一排贝雷梁进行分析，每一排贝雷梁相当于五跨连续梁结构，将贝雷梁上的方木横梁传递下来的荷载视为均布荷载。用MIDAS软件模拟分析其受力情况，计算模型见图3.1，计算结果见图3.2。根据提供的贝雷梁的特性参数，贝雷梁截面可采用矩形等效截面来模拟，矩形截面尺寸拟定为b=1.1cm，h=140cm，由此Wx=3593cm3，Ix =251533cm4。
由以上计算结果可知：贝雷梁最大正弯矩为395.5kN/m，最大负弯矩为533.4 kN/m，小于小于容许弯矩值788.2 kN·m（见表5.3）；最大剪力为205.2kN，小于其容许剪力值245.2 kN（见表5.3）；最大挠度为0.015m＜L/400=1500cm/400=3.75cm；弯矩、剪力及挠度均满足施工要求。
4.变形及沉降预测
支架变形及沉降的主要影响因素有：（1）支架在荷载作用下的弹性变形；（2）支架在荷载作用下的非弹性变形；（3）支架在荷载作用下基础的非弹性压缩。
（1）支架在荷载作用下的弹性变形即为主梁跨中最大挠度，此处=30.5mm
（2）支架在荷载作用下的非弹性变形由于该种桥型为新型特殊结构，根据经验值取=5mm;
（3）支架在荷载作用下基础的非弹性压缩取值为20mm;
（4）跨中总变形为=51mm
（5）在假象条件下，可视为整个中跨沉降是平行下降的，由跨中向两则做平行分配，此时可将按二次抛物线进行计算：
5.实测值分析
测点布置图及数据处理：
图5.2二次张拉后桥梁位移
由图4.4和图5.2可以看出桥梁实测数据最大值为7.3mm小于理论计算值，说明梁体的施工过程满足控制要求，符合桥梁受力设计要求。
6.结论
该钢桁梁桥以贝雷梁为主梁，钢管为支架，其变形及沉降主要影响因素是支架在荷载作用下基础的非弹性压缩，而这类变形难以估计及计算，因此在研究支架的变形及沉降过程中不可忽略这一因素。
另外从实测值及有限元软件Midsa/Civil进行计算分析可以看出本设计方案及施工过程中，支架变形满足桥梁受力状态，保证了该支架的基底承载力，因此考虑箱梁荷载的横向不均匀分布是正确的。
参考文献：
[1] 吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土.中国铁道出版社，北京:1999年.
[2] 过镇海.钢筋混凝土原理，清华大学出版社，北京:1999年.
[3] 王亚超，张晋.钢管混凝土拱桥施工控制关键技术研究[J].城市道桥与防洪，2009-07-15.
[4] 万明坤,王俭槐.铁路钢桁桥计算.中国铁道出版社.1998.
[5] 江见鲸.钢筋混凝土结构非线性有限元分析.陕西科学技术出版社，1994.
[6] 聂建国.钢—混凝土组合梁结构——试验、理论与应用.科学出版社.2005.