宽幅大跨钢桁梁主桁与桥面系共同作用解决方案研究.pdf

硚工
SHANGHAI HIGHWAYS
宽幅火跨钢桁梁主桁与桥面条
共同作用解决方餐研究
郑纪研,单宏伟,华新,周青
(江苏省交通规划设计院股份有限公司,汇苏南京210014)
摘要:针对宽幅大跨钢桁梁桥面系设计中主桁与桥面系共同作用过大的问题,介绍解决其共同作用的常规代表性方法,结合宽幅
大跨钢桁梁工程实例,提出了改善结构受力状态的构造及施工措施,构造及施工措施对类似工程有直接参考价值
关键词:钢桁梁;主桁;桥面系;共同作用
0引言
②密布横梁桥面系或正交异性板钢桥面系也带来
在传统的钢桁梁设计中,主桁因为受力而发生变了桥面系本身用钢量的增加。
形,随之带动桥面系变形,引起桥面纵梁受力,从而使
③密布横梁全结合桥面系混凝土有裂缝隐患的区
横梁产生面外弯矩,称之为共同作用2。对宽幅大跨域较多,对桥面板的耐久性能更为不利。
钢桁梁而言,由于主桁变形较大,引起的桥面纵梁变形
④正交异性板钢桥面尚需解决钢桥面铺装问题。
也随之加大,导致了横梁面外弯矩较大,共同作用已逐
步成为宽幅大跨钢桁梁设计的控制因素。
2依托工程简介
吴淞江大桥上跨苏申内港线航道,主桥为一跨简
1主桁与桥面系共同作用的常规解决方法
支钢桁梁桥,桁梁长为122.2m,桁梁计算跨径为
主桁与桥面系共同作用的常规解决方法可以归结119.0m。主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体
为两种工作的思路:
系,节间长度8.5m,主桁高度14.5m,高跨比为1/
(1)减小主桁与桥面系的共同作用,仅使桥面系主8.2。两片主桁主心距采用23.7m,宽跨比为1/5.0,
要发挥第二体系作用,常用措施为设置纵梁临时或永桥面宽度22.0m。结构横断面及立面图见图1、图2。
久断缝,这种解决方法的缺点是:
2370
2370
①纵梁设置断缝构造势必影响钢桁梁的整体刚
度,断缝处结构处理不当,容易出现漏水、端头振动等
?9
2
2280
问题,影响结构的耐久性。
4050
50
混凝土桥面销
9cm沥青混土桥面铺装
②の纵梁断开,处于同一节间的平面连接系斜撑却
主桥面板
并没有断开,此处的平联斜撑承受更大的(主桁变形引
起)内力,平联的连接部位容易被拉裂。
图1标准横断面图(单位:cm)
③桥面系未能分担部分弦杆所受荷载,弦杆受力
较大,需要较大的截面尺寸,导致弦杆用钢量较高
11
(2)允许桥面系发挥第一体系作用,加强桥面系本
身,改用密布横梁桥面系或正交异性板钢桥面系。这
图2钢桁梁立面图(单位:cm)
种解决方法的缺点是:
吴淞江宽幅大跨桥面系采用钢混组合桥面系,纵
①对于下承式桁架梁下弦杆为拉弯构件,对于上横梁格体系上安置预制钢筋混凝土桥面板,板厚
承式桁架梁上弦杆为压弯构件,同时增加了杆件的次20cm,承托位置厚25cm,桥面板与纵横梁间用剪力
效应
钉连接,桥面板上铺9cm沥青混凝土。
收稿日期:2014-12-04
中横梁采用工字形截面,端横梁采用箱形截面,梁
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工眉)
高随2%的横坡变化。桥梁横向设11片工字形截面
纵梁,纵梁间距为2.15m。桥面系结构布置图见图3。
下弦杆中心线
图5跨中节间边纵梁滞后安装示意图
???????????
1w3nio路线中し线一编
4依托工程吴淞江大桥纵梁断缝设置方案比选
吴淞江大桥不设置永久断缝构造,仅设置施工临
图3桥面系结构布置图(单位:mm)
时断缝措施,以改善桥面系受力状态。吴淞江大桥纵
3依托工程吴淞江宽幅大跨桥面系问题解决方案
梁施工断缝设置选取以下断缝方案并与不设置纵梁断
方案思路:一方面采取措施适当减小桥面系与主缝情况进行对比。
桁共同工作,另一方面在一定程度上允许桥面系参与
方案一:跨中一个节间全部纵梁滞后安装(常规措
主桁共同作用,以减小下弦杆件板厚,控制用钢量且方施),见图6。
便加工制造
解决桥面系问题采取的构造及施工措施:
(1)设置强大端横梁解决桥面系共同工作。
吴淞江大桥采用箱形截面端横梁来抵抗桥面系第
体系带来的面外弯矩效应,见图4。
图6方案一跨中节间纵梁滞后安装示意图
1216
方案二:跨中一个节间两片边纵梁滞后安装(示意
图见图5)
(1)弦杆受力情况对比,见表1
表1成桥阶段弦杄轴力
跨中位置弦杆轴力/
内力增量百分比
方案
上弦
下弦
上弦
下弦
方案
212
10.1
方案二
2176
1985
0,1
3,1
不设纵梁断缝工况-2178
1925
5013521324200
注:表中正值代表拉力,负值代表压力。
由表1可见,方案一下弦杆轴力较不设断缝情况
图4吴淞江大桥端横梁箱形截面(单位:mm)
增加了10%,方案二下弦杆轴力较不设断缝情况增加
(2)跨中节间边纵梁滞后安装来调整桥面系共同了3%,断缝设置对上弦杆的影响可以忽略。
工作。
(2)纵梁受力情况对比,见图7。
通过跨中节间边纵梁滞后安装施工措施来进一步
140
调整桥面系共同工作,桥面系纵梁参与主桁工作具有
明显的不均衡特点,边纵梁承担的轴力最大,纵梁轴力
00000
一方案
方案二
横向分布由边纵梁向中纵梁依次减小。跨中边纵梁在
不设断缝
预制板架设完毕后(滯后安装的两道纵梁处不架设)安
0
工况
0
装,释放了边纵梁内力,増加了相邻中纵梁受力,在基
1234567891011
本不减小第一体系有利作用的同时调整了纵梁受力分
图7成桥阶段纵梁最大轴力(单位:t)
布,更为滞后安装施工措施的实施带来了便利性(见
注:上图竖向坐标为纵梁轴力(t),横坐标为横桥向11片纵梁编
图5)
号(见图3)。
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