鋼桁梁橋綜述

淺談鐵路鋼桁梁橋摘要：本文通過(guò)查閱整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，總結(jié)闡述了鋼桁梁橋的特點(diǎn)、發(fā)展情況、施工方法及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)現(xiàn)今用在鋼桁梁橋中的整體式節(jié)點(diǎn)和正交異性板進(jìn)行了探索。關(guān)鍵字：鐵路鋼桁梁橋發(fā)展情況整體式節(jié)點(diǎn)正交異性板前言鋼橋由于其材料高強(qiáng)度、高彈性模量而構(gòu)件相對(duì)較輕,施工比預(yù)應(yīng)力混凝土橋輕盈和方便等特點(diǎn)，大量使用在大中跨度的橋梁上。其中，鋼桁梁橋由桁架桿件組成，盡管整體上看鋼桁梁橋以受彎和受剪為主，但具體到每根桁架桿件則主要承受軸向力。與實(shí)腹梁相比是用稀疏的腹桿代替整體的腹板，從而節(jié)省鋼材和減輕結(jié)構(gòu)自重，又由于腹桿鋼材用量比實(shí)腹梁的腹板有所減少，鋼桁梁可做成較大高度，從而具有較大的剛度及更大的跨越能力。本文通過(guò)查閱整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，總結(jié)闡述了鋼桁梁橋的特點(diǎn)、發(fā)展情況、施工方法及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)現(xiàn)今用在鋼桁梁橋中的整體式節(jié)點(diǎn)和正交異性板進(jìn)行了探索。鋼桁梁橋的特點(diǎn)鋼桁梁橋綜合了鋼材和桁架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）跨越能力大。由于鋼材強(qiáng)度大，在相同的承載能力條件下，與混凝土橋梁相比，鋼橋構(gòu)件的截面較小，所以鋼橋自重輕，加大橋梁的跨越能力。（2）易于修復(fù)和更換。（3）鋼桁梁的桿件和節(jié)點(diǎn)較多，構(gòu)造較為復(fù)雜，制造較為費(fèi)工。（4）鋼材易銹蝕，需要定期檢查和維護(hù)，故養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高。（5）造價(jià)較高。（6）抗壓能力強(qiáng)，整體性好。三、鋼桁梁橋的發(fā)展情況1894年，我國(guó)第一次主持修建鋼桁梁橋——灤河大橋，由我國(guó)工程師詹天佑主持完成。其上部結(jié)構(gòu)由多孔鋼桁梁和鋼板梁組成。建國(guó)以前所建的鋼桁梁橋跨度較小，所用的鋼材都是進(jìn)口的，結(jié)構(gòu)都采用鉚釘，工藝簡(jiǎn)陋，建國(guó)后，鋼桁梁橋技術(shù)發(fā)展很快。20世紀(jì)60年代中期，為加快鐵路建設(shè)，在成昆鐵路修建中，系統(tǒng)地研究了栓焊鋼桁梁橋新技術(shù)，一舉建成各種不同結(jié)構(gòu)型式的栓焊鋼桁梁橋四十幾座，結(jié)束了在我國(guó)使用了近100年的鉚接鋼桁梁橋的歷史，這在我國(guó)鋼桁梁橋發(fā)展史上是一個(gè)很大的進(jìn)步。其中1966年建成的飲水河大橋主跨112米，為中國(guó)第一座栓焊鋼橋。1995年建成通車(chē)的孫口黃河大橋位于京九鐵路線上，是一座跨越黃河的雙線鐵路橋，正橋?yàn)橄鲁惺竭B續(xù)鋼桁梁橋，主桁采用三角形鋼桁架，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間常12m，桁高13.6m，桁寬10m；上、下弦桿和支點(diǎn)處斜桿采用箱型截面，其余腹桿為工字型截面；主桁與節(jié)點(diǎn)板焊接成整體在預(yù)制廠進(jìn)行，該橋系中國(guó)首次采用整體節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。在建成孫口黃河大橋的基礎(chǔ)上，與1999年在長(zhǎng)東鐵路一橋上游（南）30m處，平行建成了長(zhǎng)東鐵路二橋，該橋采用三角桁架整體節(jié)點(diǎn)栓焊結(jié)構(gòu)，從設(shè)計(jì)和建造技術(shù)上較一橋都有很大改進(jìn)。2000年竣工通車(chē)的蕪湖長(zhǎng)江大橋?yàn)楣F兩用桁架低塔斜拉橋，其主梁首次大規(guī)模采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋面板和鋼桁架共同受力的板桁組合結(jié)構(gòu)。蕪湖長(zhǎng)江大橋以其大規(guī)模，新技術(shù)和一流的質(zhì)量，成為中國(guó)橋梁史上繼武漢、南京、九江長(zhǎng)江大橋之后的第四座里程碑。以上幾座橋在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著巨大作用，在新中國(guó)橋梁建設(shè)中具有里程碑式的作用。近年來(lái)，為滿(mǎn)足鐵路運(yùn)輸?shù)男枨?，有時(shí)要求新建鐵路橋梁通行能力從雙線發(fā)展到四線甚至六線。在我國(guó)一些大跨度鋼桁體系中開(kāi)始應(yīng)用四線三桁或四線雙桁的結(jié)構(gòu)形式。加之空間有限元分析技術(shù)的不斷完善和施工水平不斷提高，也使設(shè)計(jì)值對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)的空間受力特性有了明確的認(rèn)識(shí)。四、鋼桁梁橋的施工方法1、鋼桁梁橋的傳統(tǒng)施工方法和特點(diǎn)1.1走行吊機(jī)施工法將主梁部分在工廠或工地附近整孔拼裝,完成工地連接后,用走行吊機(jī)將主梁逐孔起吊,架設(shè)在橋臺(tái)橋墩之間,然后再依次安裝橋面系、平縱聯(lián)等。這個(gè)方法在城市高架橋的架設(shè)中得到廣泛應(yīng)用,而且在高水位的河面上架橋,使用這種方法也很適宜。1.2門(mén)吊施工法在橋梁上方設(shè)置門(mén)吊,將組裝好的整孔主梁逐孔起吊,放置在橋墩、臺(tái)間,然后依次安裝橋面系和平縱聯(lián)。1.3浮吊施工法在工廠岸邊或橋梁工地附近岸邊將整孔橋梁組拼好,然后用浮吊將其吊起,并將浮吊拖曳航運(yùn)至橋位,將梁在橋臺(tái)、橋墩上架設(shè)就位。這是在河上或海上架設(shè)長(zhǎng)大橋時(shí)經(jīng)常使用的一種施工方法。1.4懸臂施工法用移動(dòng)式剛腿轉(zhuǎn)臂起重機(jī),一面拼裝,一面逐漸向前推進(jìn)。懸臂法架設(shè)鋼梁是在橋位上不用臨時(shí)腳手架支撐,而是將桿件依次懸拼至另一墩(臺(tái))上。懸拼一孔中未設(shè)臨時(shí)支墩的叫全懸臂拼裝。若在橋孔中設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上的臨時(shí)支墩的叫半懸臂拼裝。近年來(lái),懸臂拼裝工藝逐步完善。其特點(diǎn)是不受橋渡水文條件、通航、流水、墩高和季節(jié)的限制,而且其專(zhuān)用輔助結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)備費(fèi)用較少。在懸臂拼裝期間,橋梁施工人員對(duì)橋渡區(qū)段自然環(huán)境的干擾也較少。以下情況適宜采用懸臂法架設(shè)鋼梁:跨徑大,橋高,通航河流水深流急;有流冰或有較多木排的河流;鋼梁的結(jié)構(gòu)圖式有利于懸臂架設(shè)的,如連續(xù)桁梁、懸臂桁梁以及多孔簡(jiǎn)支桁梁等。傳統(tǒng)鋼桁梁架設(shè)方法在橋梁施工中的應(yīng)用改進(jìn)與發(fā)展在實(shí)際的鋼桁梁架設(shè)過(guò)程中,僅僅采用以上所介紹的施工方法中的一種是很少見(jiàn)的,大多數(shù)鋼桁梁的架設(shè)至少同時(shí)采用2種或2種以上的施工方法。并且在施工工藝上進(jìn)行了更符合實(shí)際情況的創(chuàng)新與改進(jìn),進(jìn)而使得社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。2.1懸臂施工法目前,懸臂拼裝、半懸臂拼裝和雙向?qū)ΨQ(chēng)平衡拼裝仍是鋼桁橋建造的主要方法之一。近幾十年來(lái)