第４０卷第１期 ２ ０ １ ４年１月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．１ Ｊａｎ． ２０１４ ・１８５・ 文章编号：１００９－６８２５（２０１４）０１—０１８５－０２ 下承式钢桁梁桥在城市桥梁中的应用及结构设计 王朝华 （沈阳铁道勘察设计院有限公司，辽宁沈阳１１００１３） 摘要：以长春市西安桥改造工程为例，介绍了钢桁梁桥的结构设计特点与拖拉法施工方案，对城市桥梁高度受限情况下的结构 设计有一定的参考意义。 关键词：钢桁梁桥，桥梁设计，应用 中图分类号：Ｕ４４２ 文献标识码：Ａ ０ 引言 随着城市交通的飞速发展，下承式钢桁梁在城市立交高度受 限的桥梁中的应用也日益增加。钢桁桥综合了钢材和桁架结构 拉架设等便捷的施工方法，对既有铁路线影响小。 ３）钢桁梁造型美观，可以满足城市桥梁对美学的较高要求。 虽然钢桥具有造价较高，后期维护费用大等缺点，但在特定 钢桁梁仍是一个经济合理的选择。本桥由 的特点，具有建筑高度低、跨越能力强、钢桁架结构抗压能力强、 的桥位与限制条件下，于桥梁建筑高度和施工周期受限严重，经过多方案的技术比较 整体性好等特点，同时钢桁架构件适合于工业化制造，便于运输 确定采用下承式钢桁梁方案。 和工地安装，易于修复和更换。本文以长春市西安桥改造工程为 后，与常见的铁路下承式钢桁梁相比，本桥采用钢一混凝土结构 例，介绍了下承式钢桁梁在市政桥梁应用中的结构设计特点以及 组合桥面系，满足行车舒适性的要求。 施工方案，对钢桁梁在城市桥梁中的应用进行有益的探讨。 １ 工程概况 西安桥位于长春市西安大路上，需同时跨越京哈铁路和长春 ２结构设计 本桥采用１—６０ ｍ下承式简支钢桁梁，每幅钢桁梁桥由２片主 上下平面纵向联结系、桥门架、横向联结系及桥面系组成。 轻轨３号线，桥梁与铁路正交。西安大路道路等级为城市主干 桁、 主桁 道，设计桥梁荷载采用公路一Ｉ级、设计行车速度６０ ｋｍ／ｈ、桥面 ２．１总宽度为４１．２ ｍ。根据总体规划，本桥为双幅桥，人行道布置于 桁架外侧，单幅桥全宽ｌ６．４ ｍ，两幅桥净距２．１ ｍ。 主桁的形式较多，为方便制造安装，本桥采用等高度带竖杆 的三角形腹杆体系。本桥计算跨度为６０ ｍ，主桁桁高９．５ ｍ，主桁 ９ ｍ；全桥共ｌＯ个节间，节间长６ ｍ。 此次设计由于桥下京哈铁路净空的要求，桥梁两侧道路需相 中心距１５．主桁杆件上、下弦杆均采用宽５００ ｍｍ、高７００ ｍｍ的焊接Ｈ 应抬高。为减少道路抬高对两侧建筑物及路网的影响，下承式钢 桁梁具有一定的竞争力： 形截面；斜杆采用宽５００ ｍｍ、高６００ ｍｍ的焊接Ｈ形截面；竖杆采 ｍｍ的焊接Ｈ形截面；端斜杆采用宽５００ ｍｌｎ、 １）当桥位处梁高受限严重时，下承式钢桁梁的结构高度具有 用宽５００ ｍｍ、高４２０ 高７００ ｍｍ的焊接箱形截面。所有杆件均采用工厂焊接，在工地 特殊的优势。 ２）钢桁梁施工周期短，可以在两侧拼装完成后，然后采用拖 通过节点板用高强螺栓拼接。主桁示意图见图１。浇筑施工的预应力混凝土连续箱梁的施工控制具有一定的参考 价值。 参考文献： 正截面抗弯试验研究［Ｊ］．东南大学学报，２００９，３９（３）：５５７． ５６２． ［４］ 徐尚村，王新定，曾晓青．宽幅变截面连续箱梁底板纵向裂 缝成因及对策［Ｊ］．山西建筑，２０１０，３６（１）：１７２・１７３． ［１］喻小林，陈雪峰，赵徐祥，等．九圩港大桥挂篮悬浇施工控制 技术［Ｊ］．黑龙江交通科技，２００８，３１（４）：７５－７７． ［２］ 陈雪峰，喻小林，王新定，等．扁河桥静载试验分析［Ｊ］．交通 科技与经济，２００８，１０（４）：２９－３０． ［５］ ＪＴＧ Ｄ２６．２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 规范［ｓ］． ［６］ 向中富．桥梁施工控制技术［Ｍ］．北京：人民交通出版社， ２ｏｏ３． ［３］ 王新定，戴航，丁汉山，等．体外预应力ＣＦＲＰ筋混凝土梁 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｘｉａｎｇｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ＬＩＵ Ｙｕ－ｃｈｅｎｇ’ＷＡＮＧ Ｘｉｎ－ｄｉｎｇ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｏｃｅａｎ Ｇｒｏｕｐ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２００６５，Ｃｈｉｎａ； ２．ＴｒａｆｆｗＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｃａｓｔｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｘｉａｎｇｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔｕｃｔｒｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｄｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｍａｄｅ ｏｎ－ｓｉｔｅ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｎ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ，ｈａｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｂｒｉｄｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈａｎｇｉｎｇ ｂａｓｋｅｔ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ，ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ，ｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ 收稿日期：２０１３・１０－２４ 作者简介：王朝华（１９８４－），男，工程师 ・１８６・ ，ｒ第４Ｏ卷第１期 丁＿ｒｕ ［ ． ７ ７Ｖ】 ２ ０ １ ４年１月 山 西 建 筑 及上下平联，杆件均采用杆系单元。边界条件为Ｅ０处设固定铰 支座，Ｅ０ 处设置活动铰支座，横桥向仅在上游侧设置横向约束。 有限元模型图见图３。 图１主桁示意图（单位：ｍｍ） ２．２上、下平纵联 上、下平面纵向联结系均采用Ｋ形式，与弦杆在节点处相连， 图３空间计算模型图 以抵抗横向风力及弦杆变形产生的内力，纵向联结系均采用工字 形焊接截面。 经计算表明，结构强度、刚度及稳定性均满足规范要求。 ３．２横梁计算 横梁计算时，假定横梁为支撑于主桁节点的简支梁、每片横 ２．３桥门架及横向联结系 为满足桥梁横向刚度的要求，在桁架两端斜杆所在的斜平面 梁承受一个节间的恒载、活载纵向两个节间进行最不利加载、横 内设置桥门架（见图２），上弦每两个节点设置一道横向联结系， 向按四车道最不利加载。桥门架及横联均采用Ｈ形焊接截面。 ３．３纵梁计算 纵梁计算时，假定纵梁为支撑于横梁上的连续梁、每片纵梁 承受一个节间的恒载（横向承担的恒载为２．２ ｍ宽）、活载纵向多 节间进行最不利加载、横向按四车道最不利加载。 ３．４主桁节点计算 节点计算包括杆件连接计算和节点板计算。 ４施工方案 钢桁梁通常采用的施工方法有悬臂施工法、门吊施工法、纵 向拖拉法等。本桥根据桥梁所处的位置及现场实际的情况，采用 拖拉架设法施工。 ２．４桥面系 桥面系采用钢一混凝土组合结构，由上部的混凝土桥面板和 下部钢梁通过剪力钉结合而成。 桥面板采用钢筋混凝土结构，板厚１５ ｅｍ，与纵、横梁相交处 设置承托，板厚增至３０ ｃｍ。在每道横梁处设置横向现浇接缝，纵 向现浇接缝间距４ ｍ。 首先在桥跨附近合适位置平整场地，布置拼装支架及拖拉支 架，拼装支架顶面布置拼装平台，钢梁在拼装平台上使用吊机安 装，通过牵引装置在拖拉支架上滑移钢梁至桥跨处，钢梁调整后 就位，进行下一步桥面附属施工。钢桁梁拼装支架采用排式支 架，结构可为万能杆件或钢管形式，支架基础根据受力情况可采 钢梁采用纵横梁体系，纵横梁均采用工字形截面。 纵梁梁高５００ ｍｍ，纵梁间距２．２ ｍ。纵梁腹板通过角钢与横 梁连接。纵梁与横梁的连接处设鱼形板，并在纵梁连接端下方设 连接牛腿 。 横梁梁高由９９０ ｍｍ变至１ ２２０ ｍｍ，以适应桥面横坡变化。 用扩大基础或桩基础。支架的跨度根据设计及计算要求确定，结 构形式一般为桩基础，钢桁梁前端设导梁用于滑移牵引，拖拉采 用卷扬机滑轮组作动力。钢梁一般一次性拼装完成，整体拖拉到 位，若为节省下滑道长度，亦可随拼随拖。 ５结语 １）下承式钢桁梁桥已被广泛用于铁路桥梁中，随着科技的进 横梁采用高强螺栓与主桁连接。 在公路和城市桥梁的新建和改建工程中，当桥下净空和施工 纵、横梁上翼缘顶面设置剪力钉与桥面板相连嵋Ｊ。在纵梁跨 步，下承式钢桁梁桥具有巨大的优势。 中设置纵梁间横向联结系，对纵梁有弹性支撑作用，能够降低纵 工期受限时，梁的跨中最大正弯矩，减少纵梁截面。 ２）钢桁梁桥的设计除了注重主体结构构件设计外，还应注重 ３结构计算 桥面系构造等细部构造的设计处理。 在横梁下缘设置下平联与主桁相连，使桥面系与主桁形成共 节点连接、３）设计过程中，应充分征求有经验的钢梁制作厂家和施工单 同受力体系，增大了桥面系的整体刚度。 位的建议，按照可行的制造工艺和施工方案进行设计，对设计和 施工具有很大的益处。 参考文献： ３．１ 主桁结构计算 全桥整体静力分析采用空间有限元程序ＭＩＤＡＳ计算，模型中 ［１］ 吴冲．现代钢桥［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００６． 杆件主要包括上弦杆、下弦杆、竖杆、斜杆、纵梁、横梁、托架、横联 ［２］ 刘玉擎．组合结构桥梁［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００５． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｅｅｌ ｔｒｕｓｓ ｇｉｒｄｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｃｉｔｙ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅｓ ＷＡＮＧ Ｃｈａｏ－ｈｌｍ （Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｕｒｖｅｙ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｘｉ’ａｎ ｂｒｉｄｇｅ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ ｃｉｔｙ ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｔｒｕｓｓ ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ ｐｕｌｌｉｎｇ ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ ｐｌａｎ，ｈａｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｉｔｙ ｂｒｉｄｇｅ ｈｅｉｇｈｔ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ ｔｕｓｓ ｇｉｒｄｅｒ ｂｒｉｄｇｅ，ｂｒｒｉｄｇｅ ｄｅｓｉｎ，ａｐｐｌｉｇｃａｔｉｏｎ
