21m“321”装配式公路钢桥整体稳定性研究
321钢桥设计基本参数
“321” 钢桥设计基本参数简介：装配式公路钢桥（简称“321”钢桥）是在原英制贝雷桁架桥的基础上，结合我国国情和实际情况研制而成的快速组装桥梁,材料为16Mn。
“321”钢桥属临时性桥梁结构，钢材的容许应力按基本容许应力提高30%，本桥设计时采用的容许应力按下列确定：16锰钢的拉应力、压应力及弯应力：1.3×210=273 MPa16锰钢的剪应力：1.3×120=156 MPa销子为30铬锰钛，插销为弹簧钢30铬锰钛的拉应力、压应力及弯应力0.85×1300=1105 MPa30铬锰钛的剪应力0.45×1300=585 MPa2、钢梁截面特性（1）、桁架上下弦杆系由各两根10号热轧槽钢背靠背组合而成，腹杆由8号工字钢组成；（2）、“321”钢桥在大多数情况下，最大跨径是由容许弯矩控制，但在个别情况下，是由剪力控制。
桥梁几何特性表（表中数值为半边桥之值，全桥时应乘2）几何特性 W（cm3） I（cm4）结构构造单排单层不加强 3578.5 250497.2加强 7699.1 577434.4双排单层不加强 7157.1 500994.4加强 15398.3 1154868.8三排单层不加强 10735.6 751491.6加强 23097.4 1732303.2双排双层不加强 14817.9 2148588.8加强 30641.7 4596255.2三排双层不加强 22226.8 3222883.2加强 45962.6 6894382.8桁架容许内力表桥型不加强桥梁加强桥梁容许内力单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩（KN·M） 788.2 1576.4 2246.4 3265.4 4653.2 1687.5 3375.0 4809.4 6750.0 9618.8剪力（KN） 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9“321”钢桥弦杆截面积A（cm2）：2×12.74=25.48弦杆惯矩Ix（cm4）：396.6弦杆截面模量Wx（cm3）：79.4自由长度Lp（cm）：75长细比λ= Lp/r ：19纵向弯曲系数φ：0.953弦杆纵向容许受压荷载（KN）：6631、容许内力指的是跨中弯矩和支点剪力；2、桁架销子双剪状态容许剪力550KN（销子直径为49.5mm）；3、弦杆螺栓允许剪力150KN，允许拉力80KN。
贝雷架(321)钢桥使用手册
图3—18 端柱 3．加强弦杆（图 3—19）：加强弦杆一头为阴头，另一头为阳头。在加强弦杆 的中间设有支撑架孔和弦杆螺栓孔。加强弦杆与桁架上、下弦杆的连接见图 3—166。 设置加强弦杆的目的，在于提高桁架的抗弯能力，充分发挥桁架腹杆的抗剪作用。 由于桥梁端部弯矩很小，故首、尾节桁架不需设加强弦杆。
支架型式
碗扣式满堂支架
贝雷梁柱式支架
受力结构 安全性能 地形情况 施工难易 经济性能
受力状况简单, 受力分析较简 传力途径清晰, 但受力分析较复杂
单
高度太高, 影响整体稳定性, 构件较大数量少，较容易保证施工
地质情况复杂时, 地基处理工 安全，机械使用多，易发生机械安
作量大, 不均匀沉降会降低整全事故，结构刚柔结合，抗冲击性
结构 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加
形式 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加 加
强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强强
3
装配式公路钢桥
装配式公路钢桥1. 简介装配式公路钢桥是一种用于临时或永久横跨道路、河流等地形障碍的快速建造桥梁。
它由钢材组成，采用模块化设计和快速组装技术，可以在短时间内快速搭建，并能够承载各种载荷，满足公路交通的需求。
2. 装配式公路钢桥的优点装配式公路钢桥相较于传统的混凝土桥或石头桥有以下几个明显的优点：2.1 快速搭建装配式公路钢桥采用模块化设计，可以在几天甚至几个小时内快速搭建完成。
它的组装过程简单、不需要大量的劳动力和施工设备，大大缩短了建桥周期，提高了施工效率。
2.2 轻量化装配式公路钢桥采用轻量化的钢材构建，相较于传统的混凝土桥更加轻便。
这使得运输、安装和拆卸都变得更加方便，适用于临时性桥梁需求。
2.3 经济高效由于装配式公路钢桥的设计和安装时间短，劳动力和设备成本大大减少，使得整体造价比传统桥梁更加经济高效。
此外，钢材具有较长的使用寿命和较低的维修成本，进一步降低了维护和修复的费用。
2.4 环保可持续装配式公路钢桥在施工和使用过程中产生的废料少，对环境的污染较小。
而且，由于钢材可以回收再利用，装配式公路钢桥具有很大的可持续性，符合现代社会对环境保护的要求。
3. 装配式公路钢桥的应用场景装配式公路钢桥适用于以下场景：•自然灾害（如洪水、地震等）发生后需要快速恢复交通•临时性的道路施工，需要暂时搭建桥梁以维持交通流畅•军事行动中需要快速建桥以满足军需物资的运输需求•需要临时性或低成本的桥梁解决方案，如农村地区的交通建设等4. 装配式公路钢桥的设计与施工装配式公路钢桥的设计和施工主要包括以下几个重要步骤：4.1 桥梁设计桥梁设计需要根据具体的跨度、载荷要求和施工环境等因素进行考虑。
设计人员需要利用专业软件进行结构模拟和强度验证，确保桥梁的安全性和稳定性。
4.2 模块生产装配式公路钢桥采用模块化设计，所以模块生产是一个重要步骤。
模块通常由钢材制成，需要进行加工、焊接和表面处理等工艺，以保证模块的质量和使用寿命。
装配式公路钢桥
装配式公路钢桥
装配式公路钢桥（prefabricated highway steel bridge）是指使用标准化钢材和构件，在工厂内进行预制和加工，然后将各个构件运至现场进行装配和安装的公路桥梁。
相对于传统的现场施工，装配式公路钢桥具有以下优势：
1. 施工周期短：因为钢材和构件在工厂内预制，现场施工时间大大缩短，可以快速完成桥梁的建设，缩短路段的交通中断时间。
2. 结构稳定：装配式公路钢桥采用优质的钢材和标准化构件，经过精确计算和工艺加工，具有较高的结构稳定性和承载能力。
3. 资源节约：由于预制和工厂加工，减少了现场施工所需的材料和水泥的使用，节约了资源。
4. 环境友好：装配式公路钢桥的施工过程中产生的噪音、粉尘等污染物较少，对周边环境的影响较小。
5. 可重复使用：装配式公路钢桥的各个构件可以拆卸和重装，可以进行多次使用和迁移，具有较高的经济效益。
装配式公路钢桥在公路建设中有着广泛的应用，能够满足快速路、高速公路等不同路段的需求，提高了公路交通的通畅性和安全性。
装配式公路桥墩方案设计及整体稳定性分析
（ 黑龙江省高速公路建设局 ）
摘 要： 简要介绍装配式公路 桥墩设计方案 的结构构造 ， 点阐述该结构稳定性计算 问题 。 重 关键词 ： 配式 桥墩 ； 案设 计 ； 装 方 整体稳定性
中图分类号 ：４ ２ Ｕ４ ｌ 概 述 文献标识 码 ： Ｃ 文章 编号 ：Ｏ ８— ３ ３ ２ Ｏ ）６一 ０ ４一 ｌ ｌ０ ３ ８ （Ｏ ７ Ｏ ｏ ７ Ｏ
我国各种装 配式 公路钢桥梁部结构 已有大量储备 ， 但用
①立 柱 ： 桩 采用 Ｈ 型 断 面 ， 立 在腹 板 和翼 缘均 设 螺栓
孔， 可直接与平面构架相 连接 而不需要节点板 。同时立 柱也 可 以做下垫梁和上 垫梁 。立 柱 间采 用法 兰连 接 ， 拼装 简便 。
为使墩高能 以 ０５ｍ的模 数变化 ， 成 ３０ｍ和 ２０ｍ两 ． 设计 ． ．
种长度的立柱 。
②平面构架： 平面构架作为柱或梁的腹杆系承受剪力。
该构 架设 计成菱形结构 ， ４个节点处分别与立柱或相邻构 在
架相联 ， 每一个节点用 ４个螺栓联接 。构架杆件为槽钢组 合 杆件 。构架几何 宽度 １５ｍ， ． 可形成 １ ５ｍ和 １７ ． ．５ｍ的两种
于公路桥梁抢 修 修建 的装 配式 桥墩 专用 器 材却 仍 为空 白。 这一现状 已不适应新 时期公路 交通应急保障 的要求 。为 此 ， 抓 紧研制和储备装配式公路钢 桥桥墩 ， 可以实 现桥 梁抢 不仅 修 的快速性和可靠性 ， 也可为现有储备钢 桥架设多 跨多 而且 孔式便桥提供有 力的物资和技术保证 ， 对于较好发挥交通 战 备器材在我国公 路桥梁交通保障 中的重要作 用 、 提高战时 或 抢险救灾中应 急交通保障能力具有重要 意义 。 ２ 装配式公路桥墩的结构特点 （） １ 主要技术指标 ① 既有装配式公路 钢桥 ， 在不 同 的荷载 等级 下 ， 最大 其 跨度是不 同的， 装配式 桥墩要 与其相适应 。考虑 到 ３１ ２ 钢桥 的常用跨度为 ３ 故按跨径赛 ３ 公 路二级荷 载设 计。 ３ｍ， ３ ｍ、
321装配式钢桥在西南高速铁路建设中的应用
ｆ ｄｓ ・ ＝ ｍ ｏ 塞ｎ ２ 。 ＝ ｉ ｍ
所 以水桥河 ３ １ ２ 型钢便桥总挠度为 ９ ６ｃ 施工时预 留 １ ｍ ． ｍ， ５ｃ
３ ３ 纵 梁强度 验算 ．
３． １ 纵 梁 受 力 计 算 ３． 纵 梁受 力 图见 图 ２ 。
ｌ＝ ６ｋ ｐ ８ Ｎ Ｉ ＝ ８ Ｎ ｐ １４ｋ
拆装方便 、 适应性强 、 用途广泛 ， 使用简单 的工具 和人力就 能迅速
建成。我国交通 战备部门从 ２ ０世纪 ６ ０年代设计定型 了与贝雷钢
Ｍ ： 脊 寺 ＝ ０． ｍ ９ ９ｋ ３ ６ Ｎ・ ｏ
考虑一辆 ３ ０ｋ ０ Ｎ混凝土车 （ 按汽车—２ Ｏ级 重车 ） 布置在跨 中
时活载最大 ：
寺＿＝ ０・ ｋ ， ｇ １７１ Ｎ ｌ
Ｑ ＝ ９ ． Ｎ＜［ ＝ ９ ． Ｎ， 全 。 ３ １ １ｋ Ｑ］ ４ ０ ５ｋ 安
Ｍ～ ＝Ｍ静＋Ｍ （ ／ Ｉ＋ｚ ，
． ３ 桥两边 主桁间用横梁 和抗风拉 杆连接 ， 每节桁 架设置 两根横 梁 ， ３ ２． 主梁最大弯矩计算
３ ２． 系数取值计算 ． １ 横向分配系数和冲击系数查表取 ｋ Ｏ６９和 １ ＝ ．８ 。 ： ．１ ＋ １３４
２． 品， 该产 品按交通部 Ｊ／ Ｓ０ １—５公 路桥涵设 计 图装配式公 路 ３． ２ 桥 梁端部剪力计算 Ｔ Ｑ ０ ２６
Ｑ ＝ 静十 ｊ （ ＋ ， 一 Ｑ Ｑ香 １ ） Ｉ ｝
Ｍ ＝１９ ５ ｋ ・ ， ０ Ｎ ｍ
桥相当的装 配式公路钢桥 （ ３ １装配式 公路钢桥 ） 为交通 战 即 ２ 作 备器材大量储存 。随着现在铁路 大开发 ， 西南各省也 获得 了跨越 式发展 的时机 ， 本论文就是在贵广 高速铁路建设 中有 关大型临 时
贝雷架简介
贝雷架简介贝雷架也称为“装配式公路钢桥”，原名叫“321”公路钢桥。
是我国的战备公路钢桥。
我国生产的“321”公路钢桥与英国的“贝雷桥”相似，主结构相同，但是尺寸不一样，贝雷桥为英制，“321”公路钢桥为公制。
本工程采用装配式公路钢桥是“321”钢桥，是由中铁七局设计的定型产品（见图4-1），其性能对比见下表4-1。
图4-1 贝雷片构造图表4-1 贝雷架性能指标贝雷架的组成部分：1、桁架桁架(如图)由上、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成,上下弦杆的端部有阴阳接头，接头上有桁架连接销孔。
桁架的弦杆由两根10号槽钢(背靠背)组合而成，在下弦杆上，焊有多块带圆孔的钢板，在上、下弦杆内有供与加强弦杆和双层桁架连接的螺栓孔，在上弦杆内还有供连接支撑架用的四个螺栓孔，其中间的两个孔是供双排或多排桁架同节间连接用的，靠两端的两个孔是跨节间连接用的。
多排桁架作梁或柱使用时，必须用支撑架加固上下两节桁架的接合部。
在下弦杆上，设有4块横梁垫板，其上方有凸榫，用以固定横梁在平面上的位置：在卜弦杆的端部槽钢的腹板上还设有两个椭圆孔，供连接抗风拉杆使用。
桁架竖杆均用8#工宁钢制成，在竖杆靠下弦杆一侧开有一个方孔，它是供横梁夹具固定横梁时使用的。
桁架构件的材料为16Mn，每片桁架重270kg。
2、桁架连接销及保险销桁架连接销供连接相邻两桁架用，形状如图所示。
重量为3kg,在锥度一端有一个插保险销用的小孔。
图4-2 桁架连接销及保险销图4-3 桁架3、加强弦杆主要用来加强桁架弦杆的承载能力材料、断面与桁架上弦杆相同构造与桁架上弦杆比弦杆螺栓孔座板与桁架弦杆上孔的座板高低位置不同外余均如图所示。
图4-4 加强弦杆一根加强弦杆重两根弦杆螺栓与桁架弦杆相连。
4、弦杆螺杆用以加强弦杆与桁架间的连接栓规格杆螺栓M36×18，材质为16Mn,抗剪力为150KN,拉力为80KN。
如图所示图4-5 弦杆螺杆5、桁架螺栓用以上下层桁架的连接，比弦杆螺栓长，它的构造均与弦杆螺栓相同。
贝雷架(321)钢桥使用手册
较大, 但是较单一, 人员数量 但是形式较多，人员要求少，但人
要求多, 机械设备投入相对较 员素质要求高，机械设备投入较大，
少, 施工速度较慢, 支架总成 施工速度较快，支架总成本较低，
本较高, 经济性较低
经济性较高
三、装配式公路钢桥的组成与结构
装配式公路钢桥由桁架式主梁、桥面系、连接系、构础等 4 部分组成，并配有 专用的架设工具。主梁由每节 3 米长的桁架用销子连接而成（图 3－1），位于车行 道的两侧，主梁间用横梁相连，每格桁架设置两根横梁（图 3－2）；横梁上设置 4 组纵梁，中间两组为无扣纵梁，外侧两组为有扣纵梁；纵梁上铺设木质桥板（图 3
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（一）主梁
主梁由桁架单元、桁架销子、端柱、加强弦杆、桁架螺栓、弦杆螺栓等构成。 1．桁架单元（桁架片）和桁架销子（图 3－17） （1）桁架单元：由上、下弦杆，竖杆和斜撑焊接而成。上、下弦杆的一端为 阴头，另一端为阳头，在阴、阳头上都有销子孔。两节桁架拼接时，将一节的阳头 插入另一节的阴头内，对准销子孔，插上销子。桁架各孔的用途如下：弦杆螺栓孔 用于拼装双层或加强桥梁时，将桁架螺栓或弦杆螺栓插入弦杆螺栓孔内，使双层桁 架或桁架与加强弦杆连接起来；支撑架孔用来安装支撑架，当桁架用作主梁时，用 中间两个孔，用作桥脚时，用端部两个孔，以加强两排桁架间的联系；风构孔用于 连接抗风拉杆；端竖杆上的支撑架孔，用于安装支撑架、斜撑和联板；横梁夹具孔 用于安装横梁夹具。下弦杆上设有 4 块横梁垫板，垫板上有栓钉，用于限定横梁的 位置。 每片桁架重 265 千克；肩抬需作业手 4 人，手抬则需 8 人；如将上、下弦 杆的加强弦杆连接后再用手抬，则需增加 4 人。 桁架单元杆件性能见表 3-1。
结构 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加 不 加
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急 使用 的下 承式 制 式 桥 梁 （ １ 。“ ２ ” 配 式 公 图 ） ３１装 路 钢桥 主要构 件包 括 桁 架 、 梁 、 板 、 横 桥 连接 销 及 各 种 连接 系构 件 。主梁 由每 节 ３ｍ 长 的桁 架 用 销 子
连 接而 成 ， 于车 行 道 的两 侧 ， 位 主梁 间用 横 梁 相 连 ，
桥这 种销 接 式 桥 梁 ， 需 要 认 真 研 究 的一 个 问题 。 是
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本文 通过 对 ２ 单 排 单 层 “ ２ ” 配 式 公 路 钢 桥 １ｍ ３１装 整体稳 定性 问题 的有 限元 分 析 和 全桥 破 坏 性试 验 ， 得到 了“ ２ ” 配式公 路钢 桥上 弦杆 的屈 曲荷 载 。 ３ １装
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研究
２ ３－ 装 配式公路钢桥整体 稳定性研究 ｍ“ ２ ” １ １
刘 良谋 徐 关 尧 。 ，
（ ． 山市 公 路 钢 结 构 制 造 有 限公 司 ， 东 中 山 ５ ８ ３ ；． １中 广 ２ ４ ６ ２ 总装 备 部 工 程 兵 科 研 二 所 ， 北京 １ ０ ９ ） ０ ０ ３
１ 概 述
半 穿式钢 桥桁架 中的无支撑 上 弦杆 的侧 向稳 定
性 问题 ， 长期 以来一 直 为 结 构 工程 师 所 重视 。１ ８ ８４ 年 和 １９ ８ ３年 ， ｎ ｅ ｓｒ 支 承 在 等 间距 设 置 的 弹 Ｅ ｇ ｓｅ 对 性支 承 上 的 两 端 铰 支 压 杆 的 屈 曲 问 题 进 行 了 研
了“ ２” 配式 公 路 钢 桥 上 弦杆 的屈 曲荷 载 ， 算说 明 按 《 路 桥 涵 钢 结 构 及 木 结 构 设 计 规 范 》 算 装 配 式 公 ３１装 计 公 检
路钢 桥 的整 体 稳 定 性 是 安 全 可 靠 的 。 关键 词 ： 配 式 钢 桥 ； 定 性 ； 曲荷 载 ； 限 元 ； 验 装 稳 屈 有 试 中 图分 类 号 ： ４ ． ６ 文 献 标 识 码 ： Ｕ４８ ３ Ａ 文章 编 号 ：６ ２３ ５ （０ ７ ０ —０ ４０ １ ７—９ ３ ２０ ） １０ ３ ３
摘 要 ：３ １ 装 配 式 公 路 钢 桥 是 一 种 下 承 式 的 销 接 桁 架 桥 ， 上 弦 杆 的侧 向稳 定 性 计 算 关 系 到 钢 桥 的 安全 使 “２” 其
用 问题 。通 过 对 ２ ｍ 单 排 单 层 “ ２ ” 配式 公路 钢桥 整 体 稳 定 性 问题 的 有 限元 分 析 和 全 桥 破 坏 性 试 验 ， 到 １ ３ １装 得
每 节桁架 设 置 两 根 横 梁 ； 梁 上 设 置 ５块 钢 桥 板 。 横 “ ２ ” 配式 公路钢 桥属 于典 型 的开 口式 桁架桥 ， ３ １装 其 桁 架单 元结 构见 图 ２ 构件 截面特 性见 表 １ ， 。
究 ］ 对开 口式 桁 架 桥 上 弦 杆 的屈 曲 计 算 提 出 了 ，
３ 上 弦 杆 Ｉ 屈 曲荷载 的理 论 计 算 临界 ３１ 上弦杆 自由长度单排单 层“ ２ ” 配式 公路钢 桥 ， ３１装 弹性模 量 Ｅ 一２ ０ ×１ “Ｐ ， 压 弦杆 毛截 面对 竖 向轴 的惯 ．６ ０ ａ受
性矩 Ｉ 一８ ２ ×１ ｍ ， ．７ ０ 竖杆侧 向弯 曲的惯性矩
国 交 工 与 术口 防 通 程 技
２７ ｌ ０第期 ０
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研究 与设计 ・
２ ３ ］ 装配 式公路 钢桥 整体 稳定 性研 究 刘 良谋 等 １ｍ“ ２ ”
Ｊ 一９ ９ Ｏ ｍ 横 梁 的惯 性 矩 Ｊ ６ ５ ７５ ． ×１ ， ６— ． ４ × １ ｍ 节 间长 度 ａ一 １ ４ 两 主桁 间 的 中距 Ｂ ０ ， ． １ｍ， 一４ ２ｍ， ． 高度 ＾一１ ２ ５ｍ， 一１ ０ 竖 杆 和横 ． １ ＾ ． ８ｍ， 梁 构成 的横 向刚架上 节点 由于单位 水平 力作 用所 产 生 的一个 弦杆 的最 大水 平 位 移 按 有 限元 计算 （ 图 ３ ， 一 ８ ９ ×１ 一ｍ， ） ．６ ０ 按桥 涵设计 规范计 算 （ ４ ， 图 ）
３ｏ ｏ ｏ
图 ２ “２” 架单元轮廓图 （ 位 ： ３１桁 单 ｍｍ）
２ “ ２ ＂ 配 式公 路钢 桥 的结 构 特 点 ３１装
“２ ” ３ １ 装配式 公路 钢桥 是 一 种可分 解 的 、 快 能 速架 设 的 、 要 用 于各 种 车 辆 通 过 江 河 、 谷 等 障 主 沟 碍 ， 可在危 桥 、 并 断桥上 架设桥 上 桥及道 路抢 修时 应
件包 括桁 架 、 梁 、 板 、 接销 及各种 连接 系构 件 ， 横 桥 连
图 １ 临 时 便 桥
属 于半穿 式桁 架桥 ， 桁 架 整体 稳 定 性 即受 压 上 弦 其
一
杆侧 向 临界屈 曲荷载 是设 计和使 用 中要验 算的 主要 内容 之一 。我 国《 路 桥 涵 钢结 构 及 木结 构 设 计 规 公 范 》Ｊ Ｊ ２ —６ ＿ 中关 于 此 部 分 的验 算 方 法 是 ２ （Ｔ ０ ５８ ）６ ０ 世纪 ５ ０年代初 借 鉴前 苏 联 的有关 方 法 制 定 的 。在 实际 工程应 用 中 ， 能否 直接用 来 检算“ ２ ” 配式 钢 ３ １装
一
种 非 常简单 的近 似 方法 ， 该方 法 适 用 范 围为 半 波
长度 ｚ ｌ ３ （ ≥ ＿ ａ ａ为竖杆 沿桥 梁 方 向 间距 ） 。国 内学
者 张方银 、 黄剑 源 ］周 海浪 用能 量法 分析 了半 穿 、 式桁 架桥 上弦杆 的侧 向稳 定 性 ， 过 横 向 弹性 约 束 通 压杆 的研 究 ， 出 了简便实 用 的计算方 法 ， 论 了我 提 讨 国《 口工程技 术 规 范 》 在 的 问题 。“ ２ ” 配 式 港 存 ３１ 装 公路 钢 桥 是一 种 下 承式 的 销 接桁 架桥 ］ 其 主要 构 ，