非通航孔橋鋼連續(xù)梁設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

1、<p>　　非通航孔橋鋼連續(xù)梁設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析</p><p>　　摘 要：鋼結(jié)構(gòu)主梁因其承載力高，自重小等特點(diǎn)，在我國(guó)的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，因此對(duì)鋼結(jié)構(gòu)主梁的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果分析具有很大意義。從應(yīng)用最廣泛的全封閉鋼箱和大懸臂鋼箱主梁出發(fā)，通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)國(guó)外現(xiàn)有橋梁數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，得出的結(jié)論可以作為施工及橋梁設(shè)計(jì)的參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：橋梁 技術(shù)指標(biāo) 經(jīng)

2、濟(jì)指標(biāo) </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)主梁在施工速度和造價(jià)方面的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)共識(shí)，但在此基礎(chǔ)上如何提高其技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效果還值得探討，國(guó)內(nèi)國(guó)外較多采用的兩種主梁形式分別為鋼箱梁全封閉鋼箱和大懸臂鋼箱。 </p><p>　　一般情況下，非通航孔橋鋼結(jié)構(gòu)主梁需綜合考慮下部結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)、梁端伸縮位移量、伸縮縫及支座選型等影響，以國(guó)內(nèi)某非通航孔橋?yàn)槔?。?lián)長(zhǎng)控制在700m左右，確定標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)采用6x11

3、0m=660m，邊跨支座離墩中心線0.9m，兩聯(lián)之間留0.8m間隙。其斷面設(shè)計(jì)可采用圖1，圖2兩種結(jié)構(gòu)形式。 </p><p>　　主梁鋼箱梁全封閉鋼箱和大懸臂鋼箱比較 </p><p>　　全封閉鋼箱梁外形簡(jiǎn)潔、流暢，外露面積小，后期養(yǎng)護(hù)涂裝外表面積?。挥捎诜忾]鋼箱橫向不設(shè)懸臂，橋面板全由腹板及橫隔板支承，橋面剛度相對(duì)較大；由于底板寬度相對(duì)大、腹板數(shù)量多，底板的板厚相對(duì)??；但是封閉鋼箱用

4、鋼量相對(duì)較大，初期建設(shè)投資較多。 </p><p>　　大懸臂鋼箱底板寬度相對(duì)窄，底板及其加勁肋的面積較小，用鋼量相對(duì)較省；外露面積相對(duì)較大，后期養(yǎng)護(hù)涂裝外表面積較大；大懸臂上的橋面剛度相對(duì)封閉鋼箱要差；底板寬度相對(duì)小，板厚相對(duì)較大。 </p><p><b>　　主梁斷面優(yōu)化 </b></p><p>　　優(yōu)化頂板加勁肋布置，靠近腹板的加勁肋

5、均采用U形肋；優(yōu)化邊腹板與頂板的夾角，改善邊腹板與頂板的施焊條件；優(yōu)化邊腹板與頂板的焊縫形式；優(yōu)化底板加勁肋形式，將底板的加勁肋由板肋改為U形肋，使加勁肋在達(dá)到相同剛度條件下節(jié)省用鋼量；對(duì)頂板U形肋的高度進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的U形肋高280mm。優(yōu)化后橋面系的剛度滿足要求。 </p><p>　　主梁橫隔板及橫肋優(yōu)化 </p><p>　　優(yōu)化中間橫隔板（橫肋）形式，在保證中間橫隔板（橫肋）

6、間距不變的前提下，將間隔10m的實(shí)腹式橫隔板改為桁架式空腹橫隔板，其余中間橫隔板均采用相同形式，優(yōu)化后的中間橫隔板既增加了剛度，又使箱室內(nèi)空間更通透，改善了箱室內(nèi)的維修養(yǎng)護(hù)條件。 </p><p>　　主梁分段及工地接縫點(diǎn)位置優(yōu)化 </p><p>　　主梁節(jié)段劃分應(yīng)在板材的規(guī)格、設(shè)備的起吊能力及運(yùn)輸能力等條件許可的前提下，盡量劃分長(zhǎng)節(jié)段，以減少節(jié)段數(shù)，減少接頭工作量。經(jīng)優(yōu)化，一聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)6x

7、110m主梁共劃分為47節(jié)段，比施工圖設(shè)計(jì)招標(biāo)圖所劃分的節(jié)段少59節(jié)段，節(jié)段焊縫減少了55.7%。主梁節(jié)段長(zhǎng)6.8～15.5m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)15m。 </p><p>　　梁段間接頭的優(yōu)化。將箱梁節(jié)段工廠接縫的加勁肋接頭由拼接優(yōu)化成工廠焊接，使箱梁整體性更強(qiáng)，加勁肋剛度連續(xù)性更好，后期養(yǎng)護(hù)工作量更少。 </p><p>　　主梁大節(jié)段間工地接縫位置選擇在反彎點(diǎn)附近，并根據(jù)主梁底板及腹板的配置

8、情況進(jìn)行綜合優(yōu)化，將接縫選在距離中間支點(diǎn)14.4m處。該處底板最薄，腹板較薄，現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量相對(duì)較小，可有效地縮短現(xiàn)場(chǎng)連接時(shí)間。 </p><p>　　主梁節(jié)段間連接構(gòu)造方案優(yōu)化 </p><p>　　由于連續(xù)鋼箱梁范圍比較長(zhǎng)，鋼箱梁節(jié)段制造及大節(jié)段組裝控制連續(xù)鋼箱梁的工期，現(xiàn)場(chǎng)大節(jié)段縫的連接不控制工期，從鋼箱梁的密封方便及后期養(yǎng)護(hù)的角度考慮，對(duì)箱梁外側(cè)腹板工地高強(qiáng)度螺栓連接構(gòu)造進(jìn)行了優(yōu)化

9、，采用現(xiàn)場(chǎng)焊接，焊縫要求與質(zhì)量控制同底板現(xiàn)場(chǎng)連接焊縫。除頂板加勁肋的現(xiàn)場(chǎng)連接采用高強(qiáng)度螺栓連接外，其余加勁肋均采用現(xiàn)場(chǎng)嵌補(bǔ)段焊接的形式連接。頂板及底板仍采用現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊連接。 </p><p>　　推薦方案主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　主梁采用整體等高度鋼箱梁，梁高4.5m，橫截面為帶挑臂的單箱雙室，兩側(cè)分別懸臂5.5m。鋼箱梁頂面設(shè)2.5%雙向?qū)ΨQ橫坡，箱梁頂面全寬33.1m。 &l

10、t;/p><p>　　主梁頂板板厚主要采用18mm，支點(diǎn)附近局部向外加厚至20mm，頂板用高280mm、板厚8mm的U形肋加勁，U形肋中心間距600mm，U形肋為梯形，上口寬300mm，兩側(cè)的腰采用1：5的斜率，腰與底面交角的壓制半徑40mm。 </p><p>　　主梁底板厚度根據(jù)受力進(jìn)行設(shè)計(jì)，板厚在14～40mm范圍內(nèi)變化，中支點(diǎn)附近為40mm，跨中為24mm，四分之一跨附近為14mm，底

11、板用高280mm、板厚8mm的U形肋加勁，U形肋中心間距800mm，U形肋為梯形，上口寬400mm，兩側(cè)的腰采用1：5的斜率，腰與底面交角的壓制半徑40mm。 </p><p>　　主梁共設(shè)三道縱向腹板，中間縱腹板為直腹板，為改善邊腹板與頂板的夾角，兩邊縱腹板設(shè)計(jì)成帶折角的形式，與頂板相連的上段豎直，豎直段高1.5m，下段為斜腹板。腹板厚度根據(jù)主梁受剪力的大小進(jìn)行配置，厚度為14～24mm，支點(diǎn)為24mm，跨中為

12、14mm。 </p><p>　　主梁間隔2.5m設(shè)一道橫隔板，支點(diǎn)橫隔板采用實(shí)腹隔板，其他橫隔板采用桁架式。中間支點(diǎn)橫隔板厚32mm，邊支點(diǎn)橫隔板厚20mm，支點(diǎn)橫隔板上除設(shè)置支承和起頂加勁肋外，還根據(jù)計(jì)算設(shè)置水平和豎向加勁肋，加勁肋均用板式肋。中間橫隔板由倒“T”形的肋式結(jié)構(gòu)組合桁架構(gòu)成，“T”形肋高800～900mm，桁架桿件由2片L125x12mm的角鋼構(gòu)成。支點(diǎn)處橫斷面圖見(jiàn)下圖。 </p>

13、<p>　　1、110m非通航孔用鋼量分析 </p><p>　　110m非通航孔上部結(jié)構(gòu)聯(lián)數(shù)多，為便于分析，以6x110m單聯(lián)的用鋼量進(jìn)行分析，將主梁各組成部分的用量以表格形式列出，并計(jì)算各部分占有的百分比。單聯(lián)工程量分析如下表： </p><p>　　2、110m用鋼量與國(guó)內(nèi)外類似結(jié)構(gòu)的比較 </p><p>　　丹麥法羅大橋北橋全長(zhǎng)1596m，由2

14、0跨80m長(zhǎng)的鋼箱梁組成，為四車道高速公路橋梁，橋?qū)?2.4m，每側(cè)帶有懸臂托架支撐的人行道，每個(gè)行車方向護(hù)欄間的凈距為9m。采用80m整跨節(jié)段吊裝，單孔吊重600t，單孔折合橋面用鋼量335kg/m2。 </p><p>　　中國(guó)南通市九圩港大橋長(zhǎng)180m，采用（50+80+50）m變高度連續(xù)鋼箱梁，中跨66.2m大節(jié)段吊裝。單幅橋?qū)?8.3m，布置3車道+3.5m非機(jī)動(dòng)車道+1.8m的外側(cè)人行道。主梁采用單箱

15、雙室?guī)舯蹟嗝?，頂板?6mm，橫隔板間距2.5m，活載為公路Ⅰ級(jí)，折合橋面每平方米用鋼量457kg/m2。 </p><p>　　本橋用鋼量512kg/m2由于跨度稍大，采用的等高度鋼箱梁，且頂板厚18mm，因此折合橋面每平方米用鋼量指標(biāo)稍高。 </p><p>　　通過(guò)以上分析可以看出，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的設(shè)計(jì)在單位用鋼量和受力性能及后期維護(hù)性上都有一定的改善，對(duì)今后同類型鋼結(jié)構(gòu)主梁的設(shè)計(jì)有一