人行贝雷桥
张振宇+陈德伟
摘要：贝雷桥是一种装配武钢桥，早期的贝雷桥主要应用于军事上，现在贝雷桥已经广泛应用于抢险救灾、交通工程、市政水利工程等方面。在技术上，贝雷桥目前已比较成熟，它的主梁是标准贝雷片，几何尺寸及材料固定。若直接将标准贝雷片用于农村人行便桥建设，则必将造成材料的浪费。麻池村无止桥是第一座由学生自主设计和施工的轻型贝雷桥，本文从设计和施工两方面对轻型贝雷桥进行介绍，这对于以后的农村便桥建设具有借鉴意义。
关键词：轻型贝雷片；人行便桥；结构设计；施工
0项目背景与概述
重庆市麻池村无止桥项目是同济大学、重庆交通大学和香港科技大学学生自主完成设计、组织和施工的一个农村人行便桥项目。
麻池村位于重庆市彭水县西南角，紧靠芙蓉江，区域内最高海拔1150米，最低海拔200米，相对海拔落差达950米。在2015年2月调研时了解到，村民原有过河的木桥木头损坏较严重，部分木头已断裂，过桥时桥身晃动明显，且桥下水位较深，水流湍急，有很大的安全隐患。
1方案比选
首先，麻池村无止桥作为一个学生项目，力求尽可能增加志愿者的建设参与度，而参与的志愿者与村民都不是专业的施工人员，应尽可能降低人工施工难度。其次，由于村落位于山区，进村道路和桥位处道路崎岖，大型施工机械无法进场，在方案设计中应充分考虑非专业施工和人力施工的可行性。初步拟定桥梁总长16m，人行宽度1.25m，因此，装配式钢桥成为该桥的首选结构。
传统贝雷桥标准化程度高，常用规格为1 5m×3.0m，竖杆采用H型钢，上下弦杆各采用两根槽钢，斜腹板采用单根槽钢，单片重量265kg。贝雷片拼装方便，加工精度较高，适合志愿者操作，但传统贝雷片重量较大。无止桥均为农村里的人行便桥，荷载较小，故考虑采用非标准轻型贝雷片结构。
轻型贝雷片结构以标准贝雷片为基础，通过减小杆件尺寸和改变杆件连接方式来减轻施工重量，增加志愿者的参与程度。贝雷桥坚实的外形给人一种安全感。
2结构设计
该桥采用轻型贝雷架体系，贝雷片采用Q235型钢，考虑桥位处河流宽度，桥梁总长定为15.2m，人行宽度1.25m，单节贝雷片长1.9m，全桥共8段贝雷片。贝雷片上下弦杆为C6.3槽钢，直腹杆及斜腹杆采用C5槽钢，横梁采用I10工字钢，抗风拉杆采用L5角钢。桥面板横向分为两块，每块长1.89m，为4mm波纹钢板焊接5em高加劲肋。
该贝雷桥为开口桁架结构，结构侧向稳定性问题突出，为提高贝雷片侧向稳定性，设置长横梁，在横梁端部与上弦之间连接一根斜撑，作为上弦杆的侧向支撑。
所有构件均采用螺栓连接，避免现场焊接工作。
3结构分析
3.1计算模型
结构计算采用Midas civil软件进行空间有限元分析。考虑农村人行便桥通行人群密度较小，设计人群荷载采用3.0kN/m2。杆件均采用梁单元，全桥模型共有206个节点，337个单元。
3.2强度验算
由计算得，最大组合拉应力为51.63Mpa，最大组合压应力为75.7Mpa，最大剪应力为43.19Mpa，位于两端阴阳头节点处。根据《公路钢结构桥梁设计规范》（下简称《钢桥规范》）规定，Q235钢材抗拉压设计强度取190Mpa，抗剪设计强度取110MPa，可满足所有构件强度安全系数>2的设计要求。
3.3刚度验算
在活载与恒载组合作用下结构最大挠度为12.39mm，挠跨比1/1227，小于《钢桥规范》所规定的1/500，结构刚度合理。
3.4稳定性验算
（一）整体稳定性验算
该贝雷桥上弦所受压应力较大，必须进行稳定性验算，面外约束作用较小，计算长度偏大，导致平面外长细比很大，所以验算上弦受压构件平面外稳定至关重要。考虑该桥为人行便桥且位于农村，人群密度较小，极限荷载系数可放宽要求。计算得此结构在满载下极限荷载系数分为3.918，接近4，满足要求。
（二）上弦杆稳定性验算
上弦杆按轴心受压构件计算，计算依据《钢桥规范》的规定。本设计中所有杆件（弦杆、腹杆、横梁均没有因螺栓打孔引起的截面削弱，因此有效截面可按其毛截面直接计算：
上弦杆应视为由两块槽钢对接而成的格构式构件，偏安全的，构件按照两边简支计算（l0=l）。其绕实轴失稳的长细比为：
其绕虚轴失稳的长细比为
由此可得：
构件满足稳定性要求。
4结语
该桥在设计时充分考虑到农村人行便桥人群通行密度较低的情况，设计时取较小的人群荷载，在满足使用需求的同时尽量减轻结构自重，降低造价。该轻型贝雷桥很好地结合了桥位所处环境，满足施工场地和人力施工的要求，对于类似条件下的农村人行便桥的建设具有借鉴意义。
