大跨雙層復(fù)合桁架橋施工階段受力分析.pdf

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1、世界橋梁２０１６年第４４卷第５期（總第１８３期）５３大跨雙層復(fù)合桁架橋施工階段受力分析萬鵬（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海２０００９２）摘要：為研究大跨雙層復(fù)合桁架橋常用施工方法的優(yōu)劣，利用已建橋梁參數(shù)，構(gòu)建跨徑布置為（８０＋１０４＋８０）m三跨連續(xù)雙層復(fù)合桁架橋方案，在同等結(jié)構(gòu)與配束條件下，利用MIDAS軟件建立全橋有限元模型，對先架設(shè)整體鋼桁架后澆筑混凝土、懸臂澆筑和采用輔助墩施工這３種不同施工方法的關(guān)鍵部位桿件成橋受力狀態(tài)進(jìn)行了對比分析。計(jì)算和實(shí)踐結(jié)果表明，采用輔助墩為主桁施工提供臨時(shí)支撐，可以減小復(fù)合截面鋼桁骨架初始應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力張拉效率，實(shí)現(xiàn)合理的成橋狀態(tài)。關(guān)鍵

2、詞：復(fù)合桁架橋；雙層橋面；預(yù)應(yīng)力張拉；懸臂拼裝；輔助墩；橋梁施工；受力分析中圖分類號：U４４８．２１１；U４４８．３８文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：１６７１－７７６７（２０１６）０５－００５３－０４1引言且相關(guān)研究滯后于工程實(shí)踐，缺乏較系統(tǒng)的分析計(jì)復(fù)合桁架橋是鋼桁架腹桿和混凝土頂、底板結(jié)算理論和設(shè)計(jì)方法。為研究大跨雙層復(fù)合桁架橋施合的結(jié)構(gòu)形式，其腹桿可以采用方鋼管、圓鋼管、各工過程的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，以杭州德勝路運(yùn)河二通道種型鋼或鋼管混凝土構(gòu)件等。為了使鋼桁架與混凝橋?yàn)楣こ瘫尘?，?gòu)建三跨連續(xù)雙層復(fù)合桁架橋方案，土板間傳力順暢，通常在兩者結(jié)合部位設(shè)置縱梁。對３種常見施工方法的成橋受力狀態(tài)進(jìn)行了分析，同

3、時(shí)，考慮到提高耐久性，降低成本等因素，在縱梁給類似橋梁的施工提供參考。和橋面板內(nèi)還可配置預(yù)應(yīng)力鋼筋。由于其優(yōu)越的綜合效益，法國、日本、瑞士等國家有所應(yīng)用。１９８５年，法國建成第一座桁架組合試驗(yàn)橋阿爾布瓦橋（ArboisBridge），跨度４０．４m。２００３年，主跨８５m的日本首座鋼－混凝土組合桁架橋木之川高架橋［１］（KinokawaViaduct）完工。復(fù)合桁架橋以等截面單層布置居多，少數(shù)大跨徑采用變截面形式，如主跨２８０m的法國平原之臂大橋（BrasdelaPlaine［１］Bridge）。瑞士德雷羅森（Dreirosen）大橋?yàn)殡p層橋面的典型工程，跨徑布置為（７７＋１０５＋８４）m

4、，其上層為軌道交通和城市地方道路交通，下層為６車圖1上海閔浦大橋［２］道高速公路。近年國內(nèi)也建造了一些復(fù)合桁架橋，如上海2工程概況［３］A１５公路閔浦大橋（見圖１）、杭州德勝路運(yùn)河二利用杭州德勝路運(yùn)河二通道橋的相關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)［４］通道橋（見圖２）、天津吉兆橋以及部分鐵路橋一座３跨連續(xù)復(fù)合雙層桁架橋，跨徑布置為８０m＋［５‐６］梁等。上海閔浦大橋和杭州德勝路運(yùn)河二通道１０４m＋８０m。上層橋面為單向４車道，下層橋面橋均為雙層橋面，不僅較好地利用了桁架橋良好的為單向３車道，橋面全寬１７．０m。橋梁桁高８．０m，通透性和整體性，還減少了城市土地占用，擴(kuò)大了有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間距離８．０m。１／２主梁立面和

5、典型橫斷面限斷面的通行能力，經(jīng)濟(jì)效益顯著。大跨雙層復(fù)合分別如圖３、圖４所示。桁架橋受力性能和設(shè)計(jì)方法較傳統(tǒng)鋼桁梁橋復(fù)雜，雙層連續(xù)復(fù)合桁架橋的上、下弦桿為H型鋼外收稿日期：２０１６－０４－１３基金項(xiàng)目：上海市科學(xué)技術(shù)委員會科技人才計(jì)劃項(xiàng)目（０８XD１４２２６００）作者簡介：萬鵬（１９７５－），男，高級工程師，１９９８年畢業(yè)于西南交通大學(xué)道路與鐵道工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，２００１年畢業(yè)于西南交通大學(xué)道路與鐵道工程專業(yè)，工學(xué)碩士，２００５年畢業(yè)于西南交通大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè)，工學(xué)博士（E‐mail：wp７６０１５７３＠１６３．com）。５４世界橋梁２０１６，４４（５）［７］方法。無論整體架設(shè)、懸臂

6、拼裝還是頂推就位，在運(yùn)輸、拼裝、澆筑混凝土以及張拉預(yù)應(yīng)力階段，鋼桁架構(gòu)件的應(yīng)力和穩(wěn)定是控制要點(diǎn)，可以通過全橋施工過程的有限元分析保證應(yīng)力滿足要求。在施工中通常在主桁之間布置臨時(shí)輔助桿件，確保鋼桁架的整體穩(wěn)定。此外，鋼桁骨架的重量也要合理控制，以保證架設(shè)的便利和安全。由于復(fù)合截面中的混凝土斷面較為緊湊，并且布置預(yù)應(yīng)力管道，因此混凝土澆筑的密實(shí)性和便利性、整體應(yīng)力以及預(yù)應(yīng)力張拉方式都是施工控制要點(diǎn)。在墩頂、跨中等關(guān)鍵部位的圖2杭州德勝路運(yùn)河二通道橋混凝土應(yīng)力水平需要通過多種方式控制，除了增加截面尺寸和布置體外預(yù)應(yīng)力鋼束以外，合理高效地張拉預(yù)應(yīng)力鋼束、安全便捷的體系轉(zhuǎn)化也是十分有效的手段。雙層復(fù)

7、合桁架橋的施工過程中，節(jié)點(diǎn)也圖31／2主梁立面是必須十分關(guān)注的部位。節(jié)點(diǎn)的形式、剪力鍵的布置、預(yù)應(yīng)力管道的開孔以及耐久性等方面內(nèi)容均是該類型橋梁研究的重點(diǎn)，一般通過有限元分析、模型［８‐１０］試驗(yàn)以及現(xiàn)場試驗(yàn)確定節(jié)點(diǎn)的性能。由于雙層復(fù)合桁架橋的復(fù)合截面成橋內(nèi)力與施工方法密切相關(guān)，因此需要有針對性地選擇施工方法，保證合理的成橋狀態(tài)。4大跨雙層連續(xù)復(fù)合桁架橋施工階段受力分析4．1施工方法概述大跨雙層連續(xù)復(fù)合桁架橋施工較為快捷