321贝雷梁教学提纲.docx

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321贝雷梁教学提纲

关于“321”不加强型贝雷片受力的详细分析过程

“321”贝雷片如下图所示，常用于抢险救灾用便桥、工程用栈桥、支架、施工平台等，具有施工方便、快捷的特点。

0-1 “321”贝雷片实物图

下表为“321”型贝雷片的截面设计参数及容许内力表，很多施工人员在进行支架或栈桥设计时，仅仅是将贝雷片简化为简单的梁柱，套用其整体容许内力，很少对各杆件内力及其整体稳定性（绕弱轴和强轴应分别计算）进行计算，由此造成一定的安全隐患。

下面以90cm间距的两片单层不加强“321”贝雷片为例对其承载力进行推导：

   1.首先采用midas/civil有限元分析软件（此软件弊端：

不能显示各杆件整体稳定、局部稳定的详细分析过程），建立如下模型：

1-1  midas模型（集中荷载）

根据贝雷片设计参数，单排单层不加强贝雷承受容许剪力为245.2KN，因此在每片跨中施加490KN集中荷载（标准荷载），按照简支梁计算公式，剪力为245KN，弯矩为M=245×1.41=345KN.m<788KN.m（容许弯矩）。

也许一般的施工者就这样算完，觉得结果满足要求了，其实这样的集中荷载完全超过了各杆件的容许承载力。

上表3.8-5中竖杆的容许承载力只有210KN，而这样的集中荷载导致的竖杆内力达430KN（如下图1-2），所以以上单片贝雷结构无法承受跨中490KN的集中荷载。

1-2  midas轴力图（集中荷载）

再看集中荷载下的应力图1-3：

1-3   midas应力图（集中荷载）

最大应力为473Mpa，完全超过了16Mn钢材（Q345）的设计值310MPa。

所以采用手工计算贝雷片时，不仅要对整体结构的弯矩、剪力进行计算，还应对每根杆件内力进行计算，可见其复杂程度。

因此为简化计算过程，都采用计算软件分析计算。

但如果施加同样等效的均布荷载会怎样呢？

如下图：

1-4midas应力图（均布）

可见，贝雷杆件最大应力为285MPa，超过了国产贝雷材料的容许应力245MPa，不满足要求；再看支撑架的应力，最大为225.8Mpa，也超过了A3钢（Q235）的容许值。

因此不能简单的套用贝雷片整体容许内力值，需要对各杆件进行分析，还需要对整体稳定性进行验算。

以上分析均为容许应力法，下面采用同济大学的3d3s软件进行进一步分析：

2. 3d3s软件计算分析过程（采用概率极限状态设计方法，考虑荷载分项系数）：

2-1  3d3s计算模型

红色杆件为计算应力超设计值的杆件，取17、70、26号杆单元，查看结果如下：

                                                2-2  各单元详细分析过程图

可见，17号斜腹杆主要是绕弱轴（平面内）整体稳定不足，配套的70号支撑架杆件（63*4的角钢）强度和整体稳定都不满足，26号竖腹杆强度和整体稳定都不满足。

计算结果与midas分析的相吻合。

因此在进行贝雷临时结构设计时，不能简单的套用贝雷片整体容许内力值，必须视具体情况做整体稳定分析。

那么上面的两片贝雷和支撑架组成的结构到底能承受多大的均布荷载呢？

2-3  120KN/m均布荷载分析图

承受荷载如上图所示，不考虑荷载分项系数，验算结果如下：

2-4  120KN/m均布荷载验算结果图

上图分别为应力与设计强度比、绕弱轴整体稳定应力与设计强度比、绕强轴整体稳定应力与设计强度比、绕弱轴长细比、绕强轴长细比的范围。

可见，应力与设计强度比均未超过1（最大为0.99），长细比未超过150，可见结构满足承载要求。

因此120KN/m的均布荷载为上述结构所承受的最大荷载。

当然对有挠度控制的结构，还应进行位移计算：

2-5  120KN/m均布荷载下节点位移图

最大节点位移为2.02mm。

结语：

本人水平有限，以上分析过程仅供大家做临时结构设计计算的参考，市场上有些贝雷片是进口的，有些是国产的，材料性能、截面参数不完全相同，有些甚至不符合行业标准和国家标准，希望大家在使用时严格按照实际材料情况进行设计分析，不要盲目套用，要知其然而知其所以然，以确保工程施工安全。