大跨度鋼桁架橋梁的結構設計周敏

TheoreticalResearch大跨度鋼桁架橋橋梁的結構構設計周敏鄭州市交通通通規(guī)劃勘勘察設設計研究究院河南鄭州州445000000摘要鋼桁架橋梁梁梁的使用用主要要在一些些公路路橋梁中在城市規(guī)規(guī)劃劃建設中中使用用較少。但是近近些些年來隨隨著城城市道路路的快快速發(fā)展展和鐵鐵道事業(yè)業(yè)不斷斷推進大跨度的的鋼鋼桁架梁梁橋也也得到了了很大大的發(fā)展展。鑒鑒于大跨跨度鋼鋼桁架橋橋梁在在使用中中施工工方便和和能夠夠承載較較大的的交通量量的優(yōu)優(yōu)勢給城市中中橋橋梁建設設提供供了更多多的選選擇。在在本文文中詳細的介介紹紹了大跨跨度鋼鋼桁架橋橋梁的的結構設設計特特點包含有橋橋梁梁結構的的構造造要求通過使用用有有限元軟軟件的的分析方方式對于大跨跨度度鋼桁架架梁橋橋的設計計要點點和結構構承載載進行討討論。關鍵詞大跨度鋼鋼鋼橋大鋼桁架架橋橋梁結構設計計橋梁設計計中圖分類號U4444文獻標識識碼A文章編編號16744-677088（20144）123--00669--02在城市的發(fā)展過過過程中對于交通通的的需求不不斷提提升。在遇到自自然然阻礙的的情況況下需要要不斷斷提高工工程的的智慧來來完成成實際的的需要要。面對對江河河的阻隔隔架設橋梁梁方方面就需需要改改變以往往的設設計思路路。這這樣的情情況下下大跨度鋼鋼桁桁架橋梁梁就應應運而生生。下下面我們們對大大跨度鋼鋼桁架架橋梁的的結構構進行設設計。1工程結構概況況況某橋梁的整體結結結構選用用下承承式大跨跨度鋼鋼桁架橋橋梁在橋梁的上上部部結構中中包括括有橋面面結構構、主桁桁架、橋橋梁連接接體和和橋梁支支座等等五個主主要部部分。大大跨度度鋼桁架架橋梁梁橋面鋪鋪裝結結構使用用厚度度為30cmm的鋼筋混混凝凝土連續(xù)續(xù)板并在鋼筋筋混混凝土上上面鋪鋪設有3ccmm～6cm的的防水層層和66cm的瀝瀝青青混凝土土層。整體的的橋橋面板上上采用16個現(xiàn)澆澆鋼橫梁。橋梁的的上上部結構構中所所選用的的混凝凝土強度為為CC45承受荷載載的的鋼筋為HRRB4550構造筋為為HHRB44000。大跨度鋼桁架橋橋橋梁的橋橋面結結構由鋼鋼橫梁梁和縱梁梁組成成。相比比于一一般跨徑徑的傳傳力結構構相似似大跨度鋼鋼桁桁架橋梁梁通過過橋面將將荷載載向下傳傳遞（縱梁--橫梁通過傳力力節(jié)節(jié)點最終終分布布在鋼桁桁架桿桿件中。在橋面面的的鋼桁架架的橫橫梁中有166道斷面采用用工工字型的焊焊接接鋼尺寸為2□□800××660，1□8850××500（單位mmm。因考慮慮到到橋梁的的結構構為大跨跨度承受的荷荷載載較大所以結構構設設計時采采用混混凝土和和鋼架架共同受受力的的模式同時在鋼鋼架架頂端設設置有有螺栓剪剪力鍵鍵更好的使使混混凝土和和鋼架架共同受受力。橋梁的連接體的的的作用是是使得得橫梁和和縱梁梁能夠在在風荷荷載的作作用下下保持穩(wěn)穩(wěn)定性性并且能在在地地震的作作用下下有一定定的抗抗傾覆能能力。因因此在結結構中中使用上上弦支支撐和水水平支支撐。支支撐選選用H型鋼。鋼鋼材選用3000×3000。在在大跨度度鋼桁桁架橋梁梁中主桁架是是最最為重要的的承承力結構構?？伎紤]到大大跨徑徑梁橋的的長度度普遍較較長所使用的的腹腹桿強度度較大大不能使用用鋼鋼筋混凝凝土結結構在本設計計中中選用高強強度度的連接接系桿桿。連接接系桿桿一般不不采用用工資型型鋼而使用高高強強螺栓連連接并用焊接接工工字型截截面焊焊接在一一起以此來達達到到設計的的強度度也便于工工程程的施工工。2大跨度鋼桁架架架橋梁有限限元元分析在大跨度鋼桁架架架橋梁結結構設設計過程程中由于跨度度較較大受力桿件件較較多在計算過過程程中較為為復雜雜。選用用有限限元軟件件對鋼鋼桁架受受力結結構進行行分析析。在建建立有有限元模模型的的過程中中從平面結結構構和立體體結構構兩個方方面進進行在結合兩兩種種的模型型建立立方式的的不同同得出最為為貼貼合工程程實例例的大跨跨度鋼鋼桁架橋橋梁模模型。并并將平平面模型型導入入結構程程序中中進行計計算。得得到兩跨跨對稱稱的橫向向布置置參數并在人行行道道中設置置有防防撞墩臺臺。在在跨中處處的桁桁架的橫橫向影影響線的的計算算中考慮慮有最最不利荷荷載分分布進一步對對跨跨中處的的桁架架受力進行分析。在空間模型的分分分析過程程中將上弦和和下下弦結構構分離離開來進進行分分析考慮到了了腹腹桿和斜斜腹桿桿的受力力結構構對于有限限元元中的每每個單單元體進進行分分析得到到橫向向和縱向向量的的單元信信息并。在考考慮慮到上部部結構構荷載（橋橋面面荷載、橋橋面面鋪裝、人人行行道、防防撞墩墩臺永久久荷載載可變荷載載）的的分布情情況根據折減減系系數的計計算之之后，轉轉換到到各個單單元當當中。由由設計計的結果果可以以看出平面結構構和和空間結結構所所得出的的桁架架受力結結構模模型的計計算結結構相似似計算結果果正正確。而而且在在使用有有限元元設計軟軟件中中得出的的大跨跨度鋼桁桁架橋橋梁結構構分析析數據都會比桿桿件件的容許許應力力小。在在軟件件分析中中還進行鋼桁桁架架各個桿桿件的的連接承承載能能力和連連接使使用疲勞勞性實實驗，都能通通過《公路橋橋涵涵鋼結構構及木木結構設設計規(guī)規(guī)范》JTJJ0255-886中所制定定的要求求保證各桿桿件件的設計計強度度的情況況下疲疲勞強度度都要要小于設設計容容許應力力。最為橋梁的稱重重重部件橫梁在設設計計的過程程中簡簡化為鋼鋼和混混凝土的的結合合體進行行考慮慮在一期荷荷載載當中主主要由由鋼桁架架進行行承擔所所有的的外部荷荷載在二期恒恒載載和活載載計算算中荷載由橋橋梁梁的縱向向梁和和混凝土土上部部面板共共同承承擔。當當荷載載的分布布情況況使用有有限元元軟件分分析出出來之后后需要對于于每每個橋梁梁的應應力階段段進行行驗算其中包括括有有應力的的驗算算、撓度度的驗驗算、抗抗壓驗驗算、抗抗拉驗驗算抗彎驗算算和和系統(tǒng)整整體穩(wěn)穩(wěn)定性的的驗算算。在滿滿足了了這些承承載力力的設計計要求求才能進進行下下一步的的設計計工作。此此外外還要特別別強強調的是是不同于一一般般的鋼桁桁架梁梁橋在大跨度度鋼鋼桁架梁梁橋的的設計當當中還還要對于于高強強螺栓的的鉚釘釘剪力鍵鍵進行行容許力力驗算算在通過彈彈性性模量和和塑性性指標的的分析析之后計算出合合適適的鉚釘釘承載載能力，從而計計算算出使用用鉚釘釘的數量量。3大跨度鋼桁架架架橋梁的模模態(tài)態(tài)分析模態(tài)分析是動力力力學分析析中很很重要的的基礎礎分析是諧響應應分分析瞬態(tài)分析析及及反應譜譜分析析等其他他動力力學分析析的起起點。模模態(tài)分分析一般般用來來確定結結構的的振動特特性來計算結結構構的固有有頻率率和主振振型。這這些參數數即是是結構承承受動動力荷載載作用用下的重重要參參數同時也是結結構構其他各各類型型動力學學分析析的基礎而在模態(tài)態(tài)分分析中，低階振振型型對結構構起控控制作用文中采用用大大型通用用有限限元軟件件ANNSYSS采用子空空間間迭代法法進行行橋梁模模態(tài)分分析。剛桁架橋的第一一一階振型型以豎豎向對稱稱彎曲曲為主自振頻率率為為0.9440053HHz自振周期期為11.066322s。自振振周周期長固有頻率率低，此此振型在在剛桁桁架橋的的地震震響應中中占了了很大的的比例例剛桁架橋橋的的反對稱稱豎彎彎出現(xiàn)的的比較較早自振頻率率為為1.311991Hzz自振周期期為為0.755881s。此此階階振型對對鋼桁桁架橋的的豎向向地震反反應影影響很大該作者簡介周敏敏敏工程師研究方向向橋梁工程程69《科技傳播播播》TheorettticaalRReseearrch橋較早出現(xiàn)的振振振型是以以豎橋橋向為主主說明該剛剛桁桁架橋對對豎向向地震動動作用用較為敏敏感。4大跨度鋼桁架架架橋梁結構構設設計方法法1）現(xiàn)有的很多多多大型建筑筑物物所采用用的結結構為大大跨徑徑式跨徑不斷斷的的增加就就要考考慮在結結構物物的自重重方面面進行改改良傳統(tǒng)的鋼鋼筋筋混凝土土材料料已經不不能滿滿足現(xiàn)在在的建建筑要求求。這這就需要要在大大跨徑橋橋梁結結構中使使用鋼鋼桁架。這這就就可以降降低結結構物的的自重重提高大跨跨徑徑橋梁的的結構構剛度對于抗震震方方面的性性能也也有很大大的提提升。在在設計計規(guī)范中中將鋼桁架架支支撐結構構的抗抗震等級級由普普通的三三級提提高到抗抗震二二級對于一些些重重要的建建筑物物或是地地震多多發(fā)區(qū)橋橋梁結結構需要要將整整體結構構的剛剛度提高高到抗抗震一級級；2）在對于大跨跨跨徑橋梁的的結結構分析析中對于受力力結結構使用用力學學模型進進行分分析在建立力力學學模型中中常使使用2D和33D進行模擬擬使用的分分析析軟件有SAATWE，PPMSAAP及及ETABBSS。根據這這些些軟件的模模型型建立及及模擬擬最終得到到橋橋梁結構構中桿桿件的受受力分分配情況況并根據桿桿件件之間的的位移移來對內內力進進行分析析研究究以達到對對橋梁梁結構的的整體體分析并結合鋼鋼桁桁架橋梁梁和周周邊的環(huán)環(huán)境特特點，設計計出出最為合合理的的橋梁模模型；；3）尤為注意的的的是在橋梁結結構構分析中中使用PMSSAP相關的的分析系系統(tǒng)對于主跨跨部部分的模模擬分分析包括對主主跨跨的結構構抗震震分析和和風荷荷載情況況下的的受力分分析考慮到受受力力平面不不均勻勻分布、樓樓板板處不連連續(xù)等等不利因因素整合考慮慮橋橋梁在不不利荷荷載下的的工作作情況在結合這這些些分析數數據之之后在一些結結構構承載薄薄弱的的位置增增設結結構加強強系桿桿或是其其他組組合結構構來保證在在地地震作用用和風風荷載的的作用用下能保保證橋橋梁整體體的穩(wěn)穩(wěn)定；4）整體結構內內內力配筋計計算算均采用用彈性性樓板模模式進進行分析析，充分考慮大跨度度度躍橋面面板、橋橋梁箱室室等腹腹板震動動對周周邊結構構構件件產生的的不利利影響;同時時對于腹腹板不不連續(xù)的的樓層層通過加大大相相應腹板板厚度度提高腹板板配配筋率采取雙層層雙雙向配筋筋等加加強措施施，以以確保水水平荷荷載的有有效傳傳遞。5結論在橋梁建設當中中中考慮到跨跨度度和施工工的方方式等因因素選用不同同的的橋型進進行施施工。對對于本本文中提提到的的大跨徑徑鋼桁桁架橋梁梁的使使用也越越來越越多。在在本文文中詳細的介介紹紹了該橋橋型的的優(yōu)勢并提出了了使使用該橋橋型的的技術特特點。使使用有限限元的的分析軟軟件對對于橋梁梁的整整體結構構進行行分析最終得出出各各個單元元體的的承載信信息在模態(tài)分分析析的角度度下保保證鋼桁桁架梁梁橋的穩(wěn)穩(wěn)定性性為大跨度度鋼鋼桁架梁梁橋的的建設做做好結結構設計計工作作。不容容忽視視的是在橋梁的的結結構設計計中還還要添加加有橋橋梁后期期的檢檢測任務務將檢測也也納納入橋梁梁的整整體結構構設計計當中以形成橋橋梁梁設計、施施工工、使用用和檢檢測為一一體的的模式。參考文獻[1]占智貴...基于ANSSYS對大型型剛桁架架橋的的模態(tài)分分析[[S].低溫溫建筑技技術，22011，110(111))：123--1244.[2]姜麗梅，江江江阿蘭.基于于ANSYYSS對鋼桁架架梁梁橋的靜靜動力力分析[S]].低溫建筑筑技術，20012，133(222)：：230--2233..[3]王偉.鐵鐵鐵路鋼桁桁梁橋橋的詳細細有限限元分析析研究究[D]..成成都：西南南交交通大學學，22004，112(115))：119--1211.[4]李軍.斜斜斜拉橋ANSSYS結構動動力特性性分析析[S]..甘甘肅科技技，22011，44(155)::1899-1190..（上接第68頁頁頁）電池浮充電壓的的的基礎上上允許略高高于于額定值值但不得高高于于母線額額定電電壓的10％％對采用電電磁磁機構作作為負負荷的合合閘母母線允許到1115%。對對新新設計的的站如果負荷荷情情況允許在其它非非正正常浮充運運行行方式下下控制母線線和和合閘母母線電電壓的變變化范范圍應控控制在在85%～1110%；2）整流裝置電電電源不應少少于于兩個交交流電電源；3）蓄電池正常常常情況下應應進進行浮充每三個月月應應進行一一次均均衡充電電具備微機機控控制功能能的充充電裝置置按所所整定的的時間間控制充電電裝裝置自動動進行行均衡充充電；；4）每次巡視時時時應對蓄電電池池進行普普測。兩次巡巡視視間隔小小于30天時可不再再次次進行普測測測；5）直流系統(tǒng)不不不允許在存存在在接地的的情況況下長期期運行行；6）浮充運行的的蓄電池電壓應保持廠家規(guī)規(guī)定值無廠家說明書書時按以下值值進進行控制閥控式密密封封鉛酸蓄蓄電池池：2.233±0..022V（13..44VV-113.668VV）高倍率鎘鎘鎳蓄電電池GGNG系列：1.36～1...40VVGNNY圓柱型鎘鎘鎳蓄電電池：1.366～～1.400VV；7）運行前檢查查查進行充電設備各各各種功能能的傳傳動試驗過壓、欠壓、斷相、過流保保護、自動狀狀態(tài)態(tài)轉換功功能等等對絕緣監(jiān)監(jiān)察察進行傳傳動試試驗，如果果系系統(tǒng)采用用微機機接地自自動檢檢測裝置置驗收時必必須須對各路路的定定值進行行校驗驗裝置必須須具具有排除除對地地電容的的能力力直流屏的的各各種表計計和開開關熔斷器等等應應具有相相應的的名稱和和標識識字跡清楚楚、標標識完整整檢查蓄電電池池外表應應無裂裂痕各種連接接端端子應無無松動動，并普測測蓄蓄電池的的端電電壓檢查初充充電電的記錄錄并做好保保存存施工中使使用用過的蓄蓄電池池投運前應應重重新進行行一次次充放電電蓄電池應應有有編號正負極連連接接應正確確并有明顯顯標標志。參考文獻[1]