复合式防洪度汛闸首贝雷钢桥技术研究

刘丹 倪西海

摘 要：贝雷钢桥作为临时道路使用时，如何提高贝雷片的连接强度和整体承载性能以及防止安拆过程发生倾覆事故一直是需要重点关注的问题。结合某船闸改扩建工程。本文对传统贝雷钢桥结构作了一定的改进，并基于悬推安装法和悬拉拆除法提出了有效降低倾覆风险的施工方法。同时，考虑到防洪度汛期间的冲刷风险，对贝雷钢桥建立了完整的加固体系，能够为今后类似工程提供参考借鉴。

关键词：贝雷钢桥 悬推法 悬拉法 防洪度汛

随着我国水电建设事业的发展，大部分江河的水电梯级开发已延伸到上游，程地点多处于地形复杂、交通不便的山区，为主体工程服务的进场便道也多跨越水流湍急的江河。在部分船闸改扩建工程中，为了便于通车和提高施工效率，需要在闸首设置临时道路，连接船闸左右岸，从而延伸施工道路至各施工作业面。贝雷架桥作为一种具有结构简单、运输方便、安拆便捷等特点的装配式公路钢桥，经常用于水电站工程的临时道路工程。

目前，常规的贝雷钢桥安装技术主要采用悬推法，即采取在正桥前端设置导梁先搭到对岸桥墩后再逐步牵拉正桥到位。在悬推过程中，若稳定力矩小于倾覆力矩，还需在贝雷钢桥桁架后方配重。相反地，常规的贝雷钢桥拆除技术主要采用悬拉法，即按照与悬推法相反的顺序进行逐步拆除。然而，无论是采用悬推法安装还是采用悬拉法拆除贝雷钢桥，因贝雷钢桥的自重较大，存在发生倾覆的潜在风险，因此需要对现有技术进一步改进以提高其抗倾覆能力或降低倾覆事故的风险等级。此外，本文中的贝雷钢桥用于船闸改扩建工程，考虑到洪水冲刷的风险因素，在防洪度汛期间对贝雷桥也需采取一定的加固措施。

1.工程概况

四川南充凤仪场航电枢纽工程为嘉陵江干流广元——重庆段规划选定发电和改善航运综合开发十六个梯级中的第十个梯级，以发电、航运开发为主，兼顾灌溉和旅游综合利用。水库正常蓄水位280m，电站总装机容量84MW，保证出力23.5MW，年发电量3.854亿kW？h。过坝通航吨位2×500t，渠化航道24km。枢纽工程主要建筑物有左岸河床式电站厂房，中间泄洪冲沙闸，右岸船闸，以及左右岸挡水坝段，坝顶全长657.18m，最大闸坝高39m。为了凤仪航电枢纽坝顶的道路改建工程，需要临时建设一跨径为15.5m的船闸贝雷钢桥。考虑到通行荷载要求较高，且施工周期跨越防洪度汛期，有必要对现有贝雷钢桥技术作出一定的改进。

2.贝雷钢桥的结构设计

现有贝雷桥在拼装时仅在单元贝雷片的公母头之间采用销钉或螺栓连接，属于薄弱部位，或在单元贝雷片的下弦杆底部增设加强弦杆，但未起到搭接作用。为了提高单元贝雷片连接节点处的抗剪强度，本文对传统贝雷钢桥结构进行了改进，贝雷片的连接部位除了采用传统的公母头结构，还在上下连接处分别增设了上加强弦杆和下加强弦杆，用于连接第一贝雷片和第二贝雷片的上弦杆和下弦杆。而且，上、下加强弦杆恰好可以嵌合在上、下弦杆的凹槽内，并通过螺栓紧固。此外，还增设有底部加强斜弦杆用于斜跨连接第一贝雷片和第二贝雷片的下弦杆，通过有效搭接进一步提高贝雷钢桥的承载能力和节点处的抗剪强度。横梁横跨下弦杆和底部加强斜弦杆，最后在其上铺设桥面板，拼装完成后的贝雷钢桥如图1所示。

3.施工工艺与关键技术

图2为本工程中基于上述贝雷钢桥结构的全过程施工工艺流程，大致可分为三个阶段：悬推法安装阶段、防洪度汛加固阶段以及悬拉法拆除阶段。下文将针对每一阶段的关键技术进行详细说明。

3.1悬推法安装技术

如图3所示，架设贝雷钢桥前，首先在闸首左岸一侧平行预埋两道整体式锚板，间距略大于贝雷钢桥宽度，将若干可调式平滚沿纵向均匀布置在整体式锚板内侧。然后，将拼装好的贝雷钢桥架设于平滚滚轮上，安装碗扣式限位架，底部与整体式锚板紧固。即使贝雷钢桥在安拆过程中存在发生倾覆的可能，该限位架也能阻止其进一步发生坠落而诱发严重事故，通过预防和限制作用降低了贝雷钢桥的倾覆风险系数。

悬推过程中，将贝雷钢桥前端与闸首右岸的卷扬机通过钢丝绳连接，在卷扬机的牵引下推进架设，通过减小贝雷钢桥结构的倾覆力矩来提高其自身抗倾覆能力。其中，可调式平滚上的限位板能够防止贝雷钢桥在推进过程中发生侧移脱轨。在贝雷钢桥前端接近闸首右岸时，若贝雷钢桥前端高度低于底座，可配合调节垫板高度直至贝雷钢桥牵引落在底座上，无需导梁也能实现准确落桥。

贝雷钢桥架设完成后，检查桁架之间的连接情况，确保桁架单元和支撑架无裂纹、穿孔、硬弯等现象。正式使用前，还需进行现场静载动载试验，确保贝雷钢桥的整体强度、刚度和稳定性等达到设计荷载通载要求。

3.2防洪度汛加固技术

如图4所示，防洪度汛加固的总体思路是通过改变贝雷钢桥的受力体系提高其抗冲刷性能，减小贝雷钢桥受洪水冲刷引起的结构变形。在洪水来临之前，在上游安装预埋螺栓。在防洪度汛期间，通过钢丝绳连接预埋螺栓和贝雷钢桥的下弦杆，采用花篮螺丝来调节拉紧钢丝绳。在洪水淹没桥体之前，安装碗扣式限位架与整体式锚板固接，并停止贝雷钢桥的使用。必要时，可将部分桥面板予以拆除，一方面可有效减少桥体的冲刷受力面，另一方面有助于降低桥体浮力。防洪度汛结束后，拆除碗扣式限位架和钢丝绳，恢复贝雷钢桥。洪峰过后的贝雷钢桥未检测到发生明显的结构变形，满足正常使用要求。

3.3悬拉法拆除技术

如图5所示，在悬拉拆除前，将若干可調式平滚沿纵向均匀布置在整体式锚板内侧；在闸首右岸沿纵向均匀布置若干可调式摇滚。可调式摇滚的结构与可调式平滚类似，但其角度可随上部结构灵活调整，保证其始终紧贴并支撑上部结构。同样的，调节可调式摇滚使其左右摇滚滑动基座间距与导梁宽度一致，并采用螺栓紧固。随后，在贝雷钢桥前端倾斜连接一段导梁，并将导梁置于可调式摇滚上，采用类似的限位板结构防止导梁在悬拉过程中发生侧移脱轨。拆除原有底座，采用千斤顶将闸首左岸一侧的贝雷钢桥置于可调式平滚上，随后安装碗扣式限位架。

悬拉过程中，贝雷钢桥通过钢丝绳与卷扬机连接，并在卷扬机的牵引下悬拉桥体，逐节拆除贝雷钢桥。悬拉结束后，依次拆除碗扣式限位架、可调式平滚和可调式摇滚。

4.结论

结合某水电站闸首临时道路工程，本文对传统贝雷钢桥结构、悬推安装法和悬拉拆除法进行了一定的改进，并采用加固措施以满足防洪度汛要求，主要结论如下：

（1）增设上、下加强弦杆和底部加强斜弦杆等构件大大提高了单元贝雷片连接节点处的抗剪强度和贝雷钢桥的整体承载能力；碗扣式限位架可以有效降低贝雷钢桥在悬推安装和悬拉拆除期间的倾覆风险系数。

（2）通过采用安装碗扣式限位架、钢丝绳拉固和拆除桥面板等手段形成防洪度汛加固体系，实际效果表明在洪峰期间可有效保护贝雷钢桥，减小其受洪水冲刷引起的结构变形。

参考文献：

[1]薛华锋.水电站工程场内临时交通道路设计及施工[J].水利水电施工，2016（4）：145-145.

[2]刘泽海.铁川桥水电站临时过坝交通桥方案选择和费用控制[J].水利水电工程造价，2014（2）：5-6.

[3]李晓红，张晓君，王海东.贝雷桥在湘祁水电站的使用[J].中国农村水利水电，2014（2）： 142-143.

[4]张兆华.橙子沟水电站工程建设贝雷桥的应用[J].科学技术创新，2017（18）：188-189.