復(fù)合式防洪度汛閘首貝雷鋼橋技術(shù)研究

劉丹 倪西海

摘 要：貝雷鋼橋作為臨時(shí)道路使用時(shí)，如何提高貝雷片的連接強(qiáng)度和整體承載性能以及防止安拆過程發(fā)生傾覆事故一直是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。結(jié)合某船閘改擴(kuò)建工程。本文對傳統(tǒng)貝雷鋼橋結(jié)構(gòu)作了一定的改進(jìn)，并基于懸推安裝法和懸拉拆除法提出了有效降低傾覆風(fēng)險(xiǎn)的施工方法。同時(shí)，考慮到防洪度汛期間的沖刷風(fēng)險(xiǎn)，對貝雷鋼橋建立了完整的加固體系，能夠?yàn)榻窈箢愃乒こ烫峁﹨⒖冀梃b。

關(guān)鍵詞：貝雷鋼橋 懸推法 懸拉法 防洪度汛

隨著我國水電建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，大部分江河的水電梯級開發(fā)已延伸到上游，程地點(diǎn)多處于地形復(fù)雜、交通不便的山區(qū)，為主體工程服務(wù)的進(jìn)場便道也多跨越水流湍急的江河。在部分船閘改擴(kuò)建工程中，為了便于通車和提高施工效率，需要在閘首設(shè)置臨時(shí)道路，連接船閘左右岸，從而延伸施工道路至各施工作業(yè)面。貝雷架橋作為一種具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)輸方便、安拆便捷等特點(diǎn)的裝配式公路鋼橋，經(jīng)常用于水電站工程的臨時(shí)道路工程。

目前，常規(guī)的貝雷鋼橋安裝技術(shù)主要采用懸推法，即采取在正橋前端設(shè)置導(dǎo)梁先搭到對岸橋墩后再逐步牽拉正橋到位。在懸推過程中，若穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩，還需在貝雷鋼橋桁架后方配重。相反地，常規(guī)的貝雷鋼橋拆除技術(shù)主要采用懸拉法，即按照與懸推法相反的順序進(jìn)行逐步拆除。然而，無論是采用懸推法安裝還是采用懸拉法拆除貝雷鋼橋，因貝雷鋼橋的自重較大，存在發(fā)生傾覆的潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此需要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)以提高其抗傾覆能力或降低傾覆事故的風(fēng)險(xiǎn)等級。此外，本文中的貝雷鋼橋用于船閘改擴(kuò)建工程，考慮到洪水沖刷的風(fēng)險(xiǎn)因素，在防洪度汛期間對貝雷橋也需采取一定的加固措施。

1.工程概況

四川南充鳳儀場航電樞紐工程為嘉陵江干流廣元——重慶段規(guī)劃選定發(fā)電和改善航運(yùn)綜合開發(fā)十六個(gè)梯級中的第十個(gè)梯級，以發(fā)電、航運(yùn)開發(fā)為主，兼顧灌溉和旅游綜合利用。水庫正常蓄水位280m，電站總裝機(jī)容量84MW，保證出力23.5MW，年發(fā)電量3.854億kW？h。過壩通航噸位2×500t，渠化航道24km。樞紐工程主要建筑物有左岸河床式電站廠房，中間泄洪沖沙閘，右岸船閘，以及左右岸擋水壩段，壩頂全長657.18m，最大閘壩高39m。為了鳳儀航電樞紐壩頂?shù)牡缆犯慕üこ蹋枰R時(shí)建設(shè)一跨徑為15.5m的船閘貝雷鋼橋。考慮到通行荷載要求較高，且施工周期跨越防洪度汛期，有必要對現(xiàn)有貝雷鋼橋技術(shù)作出一定的改進(jìn)。

2.貝雷鋼橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)有貝雷橋在拼裝時(shí)僅在單元貝雷片的公母頭之間采用銷釘或螺栓連接，屬于薄弱部位，或在單元貝雷片的下弦桿底部增設(shè)加強(qiáng)弦桿，但未起到搭接作用。為了提高單元貝雷片連接節(jié)點(diǎn)處的抗剪強(qiáng)度，本文對傳統(tǒng)貝雷鋼橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，貝雷片的連接部位除了采用傳統(tǒng)的公母頭結(jié)構(gòu)，還在上下連接處分別增設(shè)了上加強(qiáng)弦桿和下加強(qiáng)弦桿，用于連接第一貝雷片和第二貝雷片的上弦桿和下弦桿。而且，上、下加強(qiáng)弦桿恰好可以嵌合在上、下弦桿的凹槽內(nèi)，并通過螺栓緊固。此外，還增設(shè)有底部加強(qiáng)斜弦桿用于斜跨連接第一貝雷片和第二貝雷片的下弦桿，通過有效搭接進(jìn)一步提高貝雷鋼橋的承載能力和節(jié)點(diǎn)處的抗剪強(qiáng)度。橫梁橫跨下弦桿和底部加強(qiáng)斜弦桿，最后在其上鋪設(shè)橋面板，拼裝完成后的貝雷鋼橋如圖1所示。

3.施工工藝與關(guān)鍵技術(shù)

圖2為本工程中基于上述貝雷鋼橋結(jié)構(gòu)的全過程施工工藝流程，大致可分為三個(gè)階段：懸推法安裝階段、防洪度汛加固階段以及懸拉法拆除階段。下文將針對每一階段的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。

3.1懸推法安裝技術(shù)

如圖3所示，架設(shè)貝雷鋼橋前，首先在閘首左岸一側(cè)平行預(yù)埋兩道整體式錨板，間距略大于貝雷鋼橋?qū)挾龋瑢⑷舾煽烧{(diào)式平滾沿縱向均勻布置在整體式錨板內(nèi)側(cè)。然后，將拼裝好的貝雷鋼橋架設(shè)于平滾滾輪上，安裝碗扣式限位架，底部與整體式錨板緊固。即使貝雷鋼橋在安拆過程中存在發(fā)生傾覆的可能，該限位架也能阻止其進(jìn)一步發(fā)生墜落而誘發(fā)嚴(yán)重事故，通過預(yù)防和限制作用降低了貝雷鋼橋的傾覆風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

懸推過程中，將貝雷鋼橋前端與閘首右岸的卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩連接，在卷揚(yáng)機(jī)的牽引下推進(jìn)架設(shè)，通過減小貝雷鋼橋結(jié)構(gòu)的傾覆力矩來提高其自身抗傾覆能力。其中，可調(diào)式平滾上的限位板能夠防止貝雷鋼橋在推進(jìn)過程中發(fā)生側(cè)移脫軌。在貝雷鋼橋前端接近閘首右岸時(shí)，若貝雷鋼橋前端高度低于底座，可配合調(diào)節(jié)墊板高度直至貝雷鋼橋牽引落在底座上，無需導(dǎo)梁也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確落橋。

貝雷鋼橋架設(shè)完成后，檢查桁架之間的連接情況，確保桁架單元和支撐架無裂紋、穿孔、硬彎等現(xiàn)象。正式使用前，還需進(jìn)行現(xiàn)場靜載動(dòng)載試驗(yàn)，確保貝雷鋼橋的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等達(dá)到設(shè)計(jì)荷載通載要求。

3.2防洪度汛加固技術(shù)

如圖4所示，防洪度汛加固的總體思路是通過改變貝雷鋼橋的受力體系提高其抗沖刷性能，減小貝雷鋼橋受洪水沖刷引起的結(jié)構(gòu)變形。在洪水來臨之前，在上游安裝預(yù)埋螺栓。在防洪度汛期間，通過鋼絲繩連接預(yù)埋螺栓和貝雷鋼橋的下弦桿，采用花籃螺絲來調(diào)節(jié)拉緊鋼絲繩。在洪水淹沒橋體之前，安裝碗扣式限位架與整體式錨板固接，并停止貝雷鋼橋的使用。必要時(shí)，可將部分橋面板予以拆除，一方面可有效減少橋體的沖刷受力面，另一方面有助于降低橋體浮力。防洪度汛結(jié)束后，拆除碗扣式限位架和鋼絲繩，恢復(fù)貝雷鋼橋。洪峰過后的貝雷鋼橋未檢測到發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)變形，滿足正常使用要求。

3.3懸拉法拆除技術(shù)

如圖5所示，在懸拉拆除前，將若干可調(diào)式平滾沿縱向均勻布置在整體式錨板內(nèi)側(cè)；在閘首右岸沿縱向均勻布置若干可調(diào)式搖滾。可調(diào)式搖滾的結(jié)構(gòu)與可調(diào)式平滾類似，但其角度可隨上部結(jié)構(gòu)靈活調(diào)整，保證其始終緊貼并支撐上部結(jié)構(gòu)。同樣的，調(diào)節(jié)可調(diào)式搖滾使其左右搖滾滑動(dòng)基座間距與導(dǎo)梁寬度一致，并采用螺栓緊固。隨后，在貝雷鋼橋前端傾斜連接一段導(dǎo)梁，并將導(dǎo)梁置于可調(diào)式搖滾上，采用類似的限位板結(jié)構(gòu)防止導(dǎo)梁在懸拉過程中發(fā)生側(cè)移脫軌。拆除原有底座，采用千斤頂將閘首左岸一側(cè)的貝雷鋼橋置于可調(diào)式平滾上，隨后安裝碗扣式限位架。

懸拉過程中，貝雷鋼橋通過鋼絲繩與卷揚(yáng)機(jī)連接，并在卷揚(yáng)機(jī)的牽引下懸拉橋體，逐節(jié)拆除貝雷鋼橋。懸拉結(jié)束后，依次拆除碗扣式限位架、可調(diào)式平滾和可調(diào)式搖滾。

4.結(jié)論

結(jié)合某水電站閘首臨時(shí)道路工程，本文對傳統(tǒng)貝雷鋼橋結(jié)構(gòu)、懸推安裝法和懸拉拆除法進(jìn)行了一定的改進(jìn)，并采用加固措施以滿足防洪度汛要求，主要結(jié)論如下：

（1）增設(shè)上、下加強(qiáng)弦桿和底部加強(qiáng)斜弦桿等構(gòu)件大大提高了單元貝雷片連接節(jié)點(diǎn)處的抗剪強(qiáng)度和貝雷鋼橋的整體承載能力；碗扣式限位架可以有效降低貝雷鋼橋在懸推安裝和懸拉拆除期間的傾覆風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

（2）通過采用安裝碗扣式限位架、鋼絲繩拉固和拆除橋面板等手段形成防洪度汛加固體系，實(shí)際效果表明在洪峰期間可有效保護(hù)貝雷鋼橋，減小其受洪水沖刷引起的結(jié)構(gòu)變形。

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