《探究悬链线式变高钢桁连续梁桥设计[上海公路]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探究悬链线式变高钢桁连续梁桥设计[上海公路]（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 悬链 线式变 高钢 桁连 续梁桥 设 计 成永 强 上海市政工程设计研究总院 集 团 有限公司 上海 2 0 0 0 9 2 摘 要 湖 南省 长沙 市某 桥采 用悬 链线 式 变高 钢桁架 连 续梁 体 系 以传 统等 高 钢桁 连 续 梁 受 力体 系为 原 形 结 合 悬 索 受 力 体 系特 点 构 建结 构受 力体 系模 式 结构 分析 时 从 桁架 整 体 受 力 杆 件 局 部 受 力 出发 选 取 桥跨 布置 墩 顶桁 高 跨 中 桁 高 以 及 节 间距 等参 数 采 用 MI D AS C I VI L程 序 进 行 分 析 比选 得 出与 本 桥 受 力 体 系 相 匹
2、 配 的 设 计 结 构 构件 并 最 终 完 成 工 程 设 计 关键词 悬链线式 钢桁架 参 数优 化 1 工程 概况 本 工程位 于 湖 南 省 长 沙 市 境 内 湘 江 流 域 范 围 根据 规 划 该 区域 将 打 造 成 以 中 高档 生 态 居 住 功 能 为 核心 以零售 酒店 文化娱乐 旅游休闲服务功能为驱 动 的高端 都市 休憩 区 本工 程东 侧 为 已建 成 的景 观 游 路及 防汛堤 西侧 为湘 江 流 域 冲 积形 成 的南 北 狭 长 小 岛 在 长沙 市政 府 的 大力 推 动下 该 小 岛 日后 将 被 打 造 成 为长沙 最 具 战 略影 响 力 的文 化
3、 生 态 旅 游 岛 为 方 便游 人在 景观 带 与 小 岛 之 间进 出 需 在 湘 江 中架 设 一 座桥 梁 该 桥 梁 不 仅需 满 足功 能 要 求 还 将 成 为 该 景 观风 光带 中一 标志性 建 筑结 构物 2技 术标 准 1 荷 载等 级 汽车荷 载 城市一 A 级 人群荷 载 按 C J J l 1 2 0 1 1 城 市桥 梁 设计 规 范 相 关 规 定取值 2 桥 梁结 构设 计基 准期 1 0 0年 3 桥 梁设 计安 全等 级 一 级 4 桥 梁设 计环 境类 别 I类 5 桥 梁横 断 面 布 置 0 2 5 m 栏 杆 3 m 人 行 道 0 2 5 m
4、栏 杆 1 0 m 桁 架 区 0 5 m 防撞 墙 2 5 m 非机 动车 道 7 0 m 车 行 道 十 2 5 m 非机 动 车道 十 0 5 m 防撞 墙 1 0 m 桁架 区 0 2 5 m 栏 杆 3 m 人 行 道 0 2 5 m 栏 杆 一 2 2 m 6 桥面横 坡 双 向 2 7 抗 震设 计 抗震 设 防 烈 度 为 6度 基本 地 震 动 收 稿 日期 2 O 1 5 一 O 3 1 5 4 8 上 唬 N 2 2 0 1 5 加速度峰值为 0 0 5 g 桥梁抗震设防类别为丙类 3桥型 设计 3 1 桥 型方 案主 要控 制 因素 3 1 1 两岸 地形 要素 1 桥
5、位 处 两岸 地 势 较 高 中 间河 道 主 河槽 稳 定 整 体呈 凹字 型 如图 1 2 桥位 处 东侧需 与一 条南 北 向景 观道 东 西 向 主 干 路相 衔接 衔 接 口处 现状 标 高约 为 3 7 5 m 3 桥位 处 西侧需 与 岛 内景 观 游路 相衔 接 景 观 游 路 标 高约为 3 6 7 m 图 1地 形 地 势 图 3 1 2河道 及洪 水设 计要 素 从 图 1可 以看 出 湘 江支 流 主河槽 宽度 约为 7 5 m 河道 两侧 防洪 堤 间距约 为 2 5 0 m 百 年一遇 防洪 设计 水位 为 3 6 9 1 m 根据 湖 南省 涉河 桥梁 水利 技术
6、 规定 桥 梁 阻水 率 控 制指标 需 限定 在 3 5 以内 3 2桥 型 方案 比选 根 据现 状河 道及 防洪 设 计 要 求 在 满 足 功 能 要 求 的基础 上 本 桥 可采用 三跨 连续 结 构 且 中跨跨 径 可在 嗵 适 9 0 合 本 1 0 跨径 结构形式方面考虑 系 篓 多 程 嘉 桁架桥 c 下称方案 B 姜 构 受 掌 式 整 体 性 能 好 抗 扭 刚 度 大 结 搬 萎 釜 悬 浇 结 体 结 薹 体 系 桥 上 整 竽 二 大 施 触 两 方案 分别具 有如 下缺 丽以琏 量 大 得相 对笨 重 现场作业 施 工 速 0 m 两侧堤顶道路需改建 锹 向 用悬
7、嚣 嘉 竺 謦 规 划 特 点 综 合 分 析 建 议 采 羹 雾 葺 耋 萎 竺 桥v f 塔 壹 型 增 加 桥 梁 建 筑 文 化 内 涵 一 米 强 构 图 2 悬链 式钢桁 架变 高连续 梁效 果 图 参数优化 控 制 性参数 续梁 以连续 钢桁架为受力 萎 性 受 结 构 受 善 墩 顶 桁 高 蝌磊 受 力 体 系 术 州 距 根据前述本工程边界条件 现选取如下 组技术 参数作为暂定值 s HI 一 1 桥跨 布置 为 5 O 9 0 5 O m 2 墩顶桁高 1 3 5 n1 3 跨 中桁高 4 5 m 4 桁架节间距 5 m 4 2参数 比选 它参嘉 筹 析 时 首 先 假
8、定 除 分 析 参 数 外 的 其 它 参 数 均 保 持 不 变 乡 烈 夕 嗣其 4 2 1 边 中跨 比 图 3 恒载作用 下支承反力 硼 一 2 K 一 o 0 7 叶 墩反 力 j 一 彻 边 叛 力 一 一 一 一 一 一 啦 一 一 一 8 0 9 0 0 一 一 一 m 图 4 活载作用 下最小支承反力 I 巾 墩厚力 边墩反力 一 0 0 0 一 一 一 管 一 图 5标准组合作用下支承反力 还是 耋 竺 边 跨 的 减 小 无 论 帔 萋 嚣 篓 兰 籼边 支 点 反 力 接 近 主 图 5 3 图 如 十 果 昭 坶 鼢 据计 数 组 三 跨 中 边 力 导 致 支座承
9、受上 拔力 4 2 2墩 顶桁 高 墩顶桁高选取三组数据 1 2 m 1 3 5 m 1 5 m 计 算分析结果如图 6 图 9 6 5 o0 5 5 oo 4 5 0 z 3 5 00 2 5 0 0 薹 一 5 0 0t 1 1 5 0 0 2 5 0 0 3 5 0 0 L 40o o 3 x 0 2 Xx 1 00 0 0 棒 l 0 0 0 一2 0 0 0 3 x x 4 0 0 5 0 M1 l 6 o 2 o 0 至8 0 0 5 o0 0 50 0 0 0 0 l 50 0 蔓 2 00 0 一2 5 0 0 3 o 一 4 0 4 5 00 l 3 一 l 4 一 一 1
10、5 1 6 l 一一 一一 一一 一 一 j 一一 一 一 支点梁高 m 图 6上弦杆轴 力 支点梁高 m 图 7下弦杆轴力 支点梁 高 m 图 8斜杆轴力 支点梁高 珈 图 9 竖 杆 轴 力 5 0上踢 么赡 N o 2 2 0 1 5 从 图 6 图 9可 知 墩 顶 弦杆 跨 中 弦杆 随 着 墩 顶 桁 架 高 度 的 增 大 轴 力 减 小 其 中 墩 顶 弦 杆 轴 力 由 5 6 9 5 k N 减 小 至 4 8 4 4 k N 减小 幅度 为 1 5 墩 顶 斜 杆 跨 中斜杆随着墩顶桁架 高度 的增大 轴力减小 墩 顶竖 杆 随着墩 顶桁 架高 度 的增 大 受压 轴力
11、增 大 其余 竖杆 轴力 变化 较小 4 2 3跨 中桁高 跨中桁高选取三组数据 3 m 4 5 IT I 6 m 计 算 分析 结果 如 图 1 O 图 1 3 图 1 0上 弦轴 力 图 1 1 下 弦 轴 力 从 图 1 O 图 1 1可知 不 同 的跨 中桁 高 上 下 弦 杆 轴力 变 化 均较 小 除墩 顶 竖 杆 斜 杆轴 力 变 化 大 外 其 余竖 杆 斜杆 轴力 变化 均较 小 墩顶 竖杆 斜 杆 随着 跨 中桁高的增大 轴力减小 另外随着跨中桁高的加大 结构 整体 稳定 性减 小 20 0 0 1 5 o0 l 00 5 0 0 0 奇 5 0 0 一 1 5 00 2
12、0 00 2 5 00 3 O 跨中梁高 m 图 1 2斜 杆 轴 力 m O m 4 4 暴趣 蝴 一 5 抑 0 5 0 o z 一 0 00 一1 5 0 0 霹 一 2 0 0 0 菡一 2 5 0 0 3 K 一 3 5 0 0 400 一 4 5 0 跨中梁高 m 图 1 3竖杆轴力 从 图 1 2 图 1 3可知 墩 顶 斜 杆 随着 跨 中桁架 高 度 的增大 轴力增大 明显 其余位 置斜杆轴力变 化不 明 显 墩顶竖杆随着跨 中桁架高度 的增大 轴力 减小 明 显 其斜位置竖杆轴力变化不明显 4 2 4桁 架节 间距 桁 架节 间距 选取 两 组数据 A 组 5 IT I 等
13、节 问布 置 B组 4 5 7 5 i n变 节 间 布 置 计 算 分 析 结果 列 于表 1中 表 1 节 间 变化 桁 架 受 力 性 能 对 比 表 上弦杆轴力 上 弦杆弯矩 下 弦杆 下 弦杆弯矩 方案 k N k N m 轴 力 k N k N m 1 A 4 9 4 4 61 5 3 4l 9 k N 一 1 3 1 0 B 4 9 1 8 4 3 O 3 32 0 k N 9 83 斜杆轴 竖杆轴 力 活载跨 中 屈曲稳定 方案 力 k N k N 挠 度 ram 系 数 A 8 8 6 4 2 3 2 7 9 2 4 B 1 01 3 4 3 4 0 7 6 1 9 由表 1
14、可知 节 问 变 化 对 结构 体 系整 体 受 力 影 响 不 大 主要对 局部 受力 有影 响 1 斜杆 面 内 外 受 力 差别 较 大 对 斜 杆 局 部 稳 定 影 响较 大 且 对 斜 杆 面 内 外截 面 特性 不 利于 斜 杆 截 面 的选取 2 斜杆 倾斜 角 度 一 般 为 3 O 1 2 0 A 组 节 间 墩 顶 处斜杆 角 度较 大 不 利 于斜杆 与节 点板 的连接 3 斜 杆 倾斜 角度 大不 利 于节点 板 的局部 受力 4 斜杆 倾斜 角度 大不 利 于节点 板 的制作 5整体 静 力分 析及稳 定性 分 析 综 上所 述 本 工程 最终 推 荐 采 用结 构
15、 形 式 如 图 1 4 所 示 图 1 4 悬链线式变 高钢桁 架连续梁立面构 件分布图 边 中跨 布 置 5 4 9 0 5 4 墩 顶桁 高 1 5 m 跨 中桁 高 4 5 m 节 间 布置 4 5 7 5 i n 根 据 上 述选 定 方 案 采 用 MI D AS C I VI L进 行 整 体计算 标准组合上弦杆上缘最大应力为 1 5 0 MP a 上 弦杆 下 缘最 大应 力 为 1 5 8 MP a 满 足 规 范要 求 标 准 组合下 弦杆 上缘 最 大应力 为 8 1 MP a 下 弦杆下 缘最 大 应力 为 1 3 7 MP a 满 足规 范要求 当把恒载均为变量考虑时
16、 屈曲稳定系数为 2 2 满足 规范 要求 6施工方 法 本桥横跨 7 5 m湘江左汉主河槽 洪水期水面宽度 约 1 5 0 m 两 岸空 闲可 利用 场 地有 限 因而 建议 本 桥采 用转 体施 工方 案 主桁 钢 结 构 在 工 厂进 行 节 段 制 作 具体 施工 步骤 1 制作 完成 的节 段运 到现 场 在 主墩 处利 用 场地 进行 顺桥 向节 段拼 装 2 待 节段 拼装 完成 后 旋 转 9 O 实 现 跨 中 主 体结 构 合龙 3 最后 进行 桥 面系及 附属 结构施 工 目前 本工程已进入施工准备阶段 7 结 语 1 悬链线式变高钢桁连续梁整体受力性 能仍然 遵 从 变 高 连 续 梁 的 受 力 结 构 体 系 墩 顶 桁 高 跨 中 桁高 节 间距等参数 的优化 分析 使得 悬链 线式变 高 钢桁连续梁成为实体变高连续梁结 构体系 的桁架 杆 件 化 2 悬 链 线 式 变 高 钢 桁 连 续 梁 通 过 优 化 墩 顶 桁 高 跨 中桁 高 节 间 距 变 化 等 参 数 使 得 结 构 整 体 稳 定性得到保证 相较 于等高钢桁连续梁 省去 了显得 繁
