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《大跨度簡支鋼箱梁設(shè)計(jì)與施工》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、大跨度簡支鋼箱梁設(shè)計(jì)與施工姚長見（中鐵九局集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)院，遼寧沈陽110051）摘要：沈陽市南北快速干道工程南段高架橋采用70.0m簡支鋼箱梁跨越沈吉線及新開河，為減小對(duì)鐵路運(yùn)營和地面道路交通的影響，采用頂推法施工。運(yùn)用空間板殼有限元理論對(duì)鋼箱梁在施工及運(yùn)行階段進(jìn)行了受力分析，保證了鋼箱梁施工及后期運(yùn)行安全。本工程的成功實(shí)施為同類型鋼箱梁設(shè)計(jì)及施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：大跨度；簡支鋼箱梁；頂推法；空間板殼有限元理論箱梁截面抗彎、抗扭剛度大及整體性好，具有較大的跨越能力。鋼箱梁與混凝土梁相比自重輕、相同跨徑下其梁高小，施工工期較短
2、，為此鋼箱梁常被應(yīng)用于大跨度橋梁和市政高架橋中。鋼箱梁的施工方法有支架拼裝法、頂推法及轉(zhuǎn)體施工法，各施工方法可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定。1工程概況沈陽市南北快速干道工程南段高架橋上跨沈吉線、新北熱電廠專用線及新開河，為減少施工對(duì)橋下電氣化鐵路及地面道路交通的影響，采用1孔70.0m簡支鋼箱梁，采用頂推法施工。高架橋?yàn)殡p向4車道，全寬17.5m，鋼箱梁采用單箱五室閉合截面，箱梁中心線位置梁高2.295m。橫坡為雙向1.5%，橫坡通過調(diào)整主梁腹板高度來形成。鋼箱梁斷面見圖1。圖1鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面2有限元分析采用Midas/Civil運(yùn)用空間板殼有限
3、元理論對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元數(shù)值分析，模擬計(jì)算鋼箱梁頂推施工各階段及運(yùn)營階段橋梁結(jié)構(gòu)受力及變形情況。2.1有限元模型采用MIDAS/Civil空間板單元計(jì)算，計(jì)算模型見圖2。圖2鋼箱梁計(jì)算模型2.2計(jì)算參數(shù)2.2.1材料選取鋼材Q345E：彈性模量E=2.06×105MPa，剪切模量G=0.81×105MPa。鋼材抗拉、抗壓和抗彎fd=270Mpa鋼材抗剪fvd=155Mpa（根據(jù)“公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范”選用）2.2.2計(jì)算荷載（1）恒載：鋼材78.5kN/m3，鋪裝23kN/m3，防撞欄桿12.5kN/m。（2）活載：城－A級(jí)；整體升溫36
4、℃、整體降溫-63℃。3計(jì)算結(jié)果與分析3.1應(yīng)力計(jì)算Midas/Civil空間板殼有限元模型能夠全面的計(jì)算鋼箱梁各構(gòu)件的應(yīng)力，受篇幅限制，僅列出正常使用極限短期效應(yīng)組合下，鋼箱梁頂板、底板、腹板及橫隔板的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果。（1）頂板應(yīng)力圖3-1頂板正應(yīng)力云圖由圖3-1可知，頂板最大有效應(yīng)力為141.6Mpa<270Mpa。圖3-2頂板剪應(yīng)力云圖由圖3-2可知，頂板最大剪應(yīng)力為66.2Mpa<155Mpa。（2）底板應(yīng)力圖4-1底板正應(yīng)力云圖由圖4-1可知，底板最大有效應(yīng)力為185.7Mpa<270Mpa。圖4-2底板剪正應(yīng)力云圖由圖4-2可知
5、，底板最大剪應(yīng)力為80.4Mpa<155Mpa。（3）腹板應(yīng)力圖5-1腹板正應(yīng)力云圖由圖5-1可知，腹板最大有效應(yīng)力為182.8Mpa<270Mpa圖5-2腹板剪應(yīng)力云圖由圖5-2可知，腹板最大剪應(yīng)力為102.4Mpa<155Mpa。（4）橫隔板應(yīng)力圖6-1橫隔板正應(yīng)力云圖由圖6-1可知，橫隔板最大有效應(yīng)力為147.6Mpa<270Mpa圖6-2橫隔板剪應(yīng)力云圖由圖6-2可知，跨中橫隔板最大剪應(yīng)力為102.4Mpa<155Mpa。由應(yīng)力云圖3-6可見，鋼箱梁頂板、底板、腹板及橫隔板的應(yīng)力均滿足規(guī)范要求，空間板殼有限元法建模比較繁瑣，但是能
6、夠準(zhǔn)確地模擬鋼箱梁各構(gòu)件之間的聯(lián)系與作用，能夠考慮整體受力與局部受力的耦合關(guān)系，計(jì)算結(jié)果安全可靠。3.2支座局部承壓計(jì)算支座局部承壓有效應(yīng)力按照以下公式計(jì)算:，[σb]為局部承有效容許應(yīng)力；RV為支座反力；As為橫向加勁肋凈截面積；tD為橫隔板厚度；Beb為橫隔板有效寬度。<270Mpa,支座局部承壓滿足要求。3.3抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算抗傾覆穩(wěn)定按照以下公式計(jì)算:，qk為車道荷載中均布荷載；Pk為車道荷載中集中荷載；l為橋梁全長；e為橫向最不利車道位置道傾覆軸線的垂直距離。>2.5，抗傾覆滿足要求。4頂推法施工4.1頂推結(jié)構(gòu)計(jì)算受建設(shè)工期影響，
7、并充分考慮對(duì)鐵路運(yùn)營和地面道路交通的影響，該橋采用滑移頂推法施工。該簡支鋼箱梁共計(jì)70.0m，頂推施工時(shí)將橋體分為12段，第一段橋體（頂推前端）布設(shè)2個(gè)滑靴，其余每段布設(shè)一個(gè)滑靴，所有滑靴設(shè)置位置均有橫隔板。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，臨時(shí)支架布置位置見下圖7：圖7臨時(shí)支架立面布置圖按照滑移頂推施工順序，建立了31個(gè)施工階段的有限元模型，分析導(dǎo)梁、鋼箱梁及臨時(shí)支墩受力及變形狀況。通過計(jì)算頂推施工階段各構(gòu)件受力及變形均滿足規(guī)范。4.2頂推施工控制要點(diǎn)（1）頂推過程中隨時(shí)檢查橋梁軸線，如發(fā)現(xiàn)橋梁中線偏移大于20mm時(shí)，應(yīng)用千斤頂糾偏復(fù)位。（2）滑塊隨梁
8、段的頂推前進(jìn)，滑座上的滑塊隨梁底同步向前滑移，要及時(shí)由后面插入補(bǔ)充滑塊，保證頂推上部結(jié)構(gòu)與下部臨時(shí)支墩接觸。5結(jié)論（1）采用Midas/Civil空間板殼有限元模型計(jì)算，鋼箱梁頂板、底板、腹板
