钢桁架桥的结构设计与

钢桁架桥的结构构设计与分析析1、概述钢钢桁架桥以其其跨越能力强强、施工速度度快、承载能能力强、耐久久性好普遍应应用于铁路桥桥梁。长期以以来，由于钢钢材价格高，材材料养护费用用高，钢桁架架桥梁在公路路领域应用较较少。近年来来，随着我国国炼钢水平的的提高，国产产的钢材品质质已经完全能能满足结构安安全的需要，同同时随着钢结结构防腐技术术的提高，钢钢结构桥梁越越来越多的在在公路工程领领域得到应用用。相比比较我国当前前100m左右中等跨跨径常用的桥桥型如连续梁梁、系杆拱、矮矮塔斜拉桥等等结构，钢桁桁架桥梁虽然然建筑成本高高，但刨去成成本控制的因因素，钢桁架架桥具有以下下的几点优越越性：1.建筑高度低低，由于钢桁桁架结构主桁桁主要由拉杆杆和压杆构成成，对杆件界界面的抗弯刚刚度要求不大大，因此钢桁桁架的建筑高高度由横梁控控制，在桥梁梁宽度不是非非常大时可极极大的降低桥桥梁建筑高度度，尤其适用用于对桥梁建建筑高度有严严格限制的桥桥梁；2.施工周期短短，速度快。钢钢桁架施工可可在工厂制作作杆件，运到到现场拼装成成桥，可采用用顶推和支架架拼装等方法法，这使它在在很多工期较较紧的工程（如如重要道路的的桥梁改建）和和跨越重要道道路的跨线桥桥上成为桥型型首选之一；；3.随着钢结构构防腐技术的的提高，钢桁桁架桥的耐久久性大为提高高，同时钢材材作为延性材材料，结构安安全性较混凝凝土桥梁高。正正因为钢桁架架桥梁的这几几方面的优点点，桁架桥梁梁成为特定条条件下的经济济而合理的桥桥型选择。2、结构设计计公路桥桥位于江苏省省境内，正交交跨越京杭大大运河，河口口宽95m，通航净空空要求90x7m，桥梁主跨跨采用97m，由于桥梁梁中心至桥头头平交处距离离仅140余米，若采采用其他结构构纵坡将达到到5%以上，经综综合考虑，主主桥采用97m下承式钢桁桁架结构。2.1主桁主主桁采用带竖竖杆的华伦式式三角形腹杆杆体系，节间间长度5.35m，主桁高度8m，高跨比为1/12..04。两片主桁桁中心距为8.6m，宽跨比为1/11..2，桥面宽度度为8m。图1主桁一般构构造图主主桁上下弦杆杆均采用箱形形截面，截面面宽度500mm，高度均为540mm，板厚20～24mm，工厂焊接接，在工地通通过高强度螺螺栓在节点内内拼接。除端端斜杆采用箱箱形截面以增增加面内外刚刚度外，其余余腹杆均采用用焊接H形截面，截截面宽度500mm，高度均为400mm，最大板厚24mm。2.2桥面系桥面系为联联合梁，由下下面的钢梁和和上面的桥面面板结合而成成，其钢梁部部分仍采用纵纵横梁体系。本本设计横梁高高870mm，为工字形形截面，与主主桁在节点上上通过高强螺螺栓连接；纵纵梁高420mm，也采用工工字形截面，上上翼缘与横梁梁上翼缘的底底面齐平，在在纵梁腹板上上设一对角钢钢与横梁腹板板相连，横向向每2m设置一道；；桥面板采用用钢筋混凝土土结构，板厚厚15cm，与纵、横横梁相交处带带肋，板厚增增至20cm，通过剪力力钉与横梁、纵纵梁相连。2.3上、下平纵纵联上、下下平面纵向联联结系均采用用交叉式，与与弦杆在节点点处相连，以以抵抗横向风风力及弦杆变变形产生的内内力。在桁梁梁两端斜杆所所在的斜平面面设置桥门架架，上弦节点点每个节点均均设一道横向向联结系。2.4节点构造杆件以16mm厚节点板连连接，连接采采用M24高强锚栓，设设计预紧力为为240kN。2.5技术指标工程用钢钢量为600kgg/㎡。3、结构计算算主桥计计算采用空间间有限元程序序midassCivill2010进行分析，主主桁、横梁、上上下平纵联采采用桁架单元元，桥面板采采用厚板单元元模拟。全桥桥共划分单元元6624个，其中桁桁架单元3712个，板单元2912个。桥面铺铺装、防撞护护栏等二期恒恒载采用平面面荷载施加在在桥面板上，移移动荷载采用用车道面加于于桥面板上，全全桥模型如下下：图2全桥计算模模型3.1结构静力计计算结构构按如下工况况进行计算，分分别是工况一一：自重+二期恒载；；工况二：自自重+二期恒载+整体升温+日照温差+汽车荷载；；工况三：自自重+二期恒载+整体降温+日照温差+汽车荷载。根根据对结构进进行计算分析析，承载能力力状态上弦杆杆压应力为170.77MPa，下弦杆最最大拉应力为为86.2MMPa，均小于Q345钢设计容许许应力，满足足钢结构设计计规范要求，其其中上弦杆应应力控制设计计。使用用状态下横梁梁跨中承受正正弯矩引起的的弯曲应力，横横梁与下弦杆杆节点处承受受固端弯矩引引起的二次应应力，根据计计算结果横梁梁上下缘应力力均满足规范范要求，其中中横梁上缘因因节点固端弯弯矩产生的最最大压应力为为120Mppa，控制设计计。在使使用状态下，汽汽车荷载产生生的竖向挠度度为5.7cm，小于L/8000=12.11cm，满足规范范要求。自重重+二期恒载+汽车工况下下桁架跨中最最大挠度为21.8ccm，大于L/16000=6.11cm，需要设置置预拱度，根根据《公路桥桥涵钢结构及及木结构设计计规范》（JTJ0225-86）需设置自自重+1/2活载产生的的竖向挠度作作为预拱度，本本桥预拱度采采用18.9ccm。3.2结构整体稳稳定计算由于桥宽较较窄，故结构构整体稳定性性成为主要控控制因数。本本桥整体稳定定采用MidassCivill2010进行分析，结结构一阶失稳稳是上弦杆平平面外失稳，临临界荷载特征征值系数为25，满足规范范要求。4、结构防腐腐防腐作作为影响桥梁梁耐久性的重重要方面，在在设计中作了了周密的考虑虑。对□型构件所用用的钢板需作作预处理。即即：抛丸（或或喷砂）除锈锈至Sa2.5级，喷涂醇醇溶无机硅酸酸锌车间底漆漆20～30微米。（1）钢结构外外表面表表面处理：喷喷砂除锈等级级Sa2.5级，表面粗粗糙度25～60μm底漆水水性无机富锌锌IC-1000两道共80μm封闭漆漆环氧磷酸盐盐封闭漆IC-1223一道20μm中间漆漆环氧云铁中中间漆IC-2000两道共100μm面漆丙丙烯酸聚氨酯酯面漆IC-3000两道共80μm合计280μm（2）□型构件内表表面表面面处理：电动动工具打磨焊焊缝至St3级。其它部部位用电动工工具清除浮尘尘及污染物。并并用除油剂清清除油渍。底漆环氧氧富锌底漆IC-1001一道或两道50μm面漆环环氧厚浆漆IC-3002两道共200μm（3）纵横梁顶顶面表面面处理：喷砂砂除锈等级Sa2.5级，表面粗粗糙度25～60μm单层水水性无机富锌锌IC-1000两道共100μm（4）高强螺栓栓连接面表面处理：：喷砂除锈等等级Sa2.5级，表面粗粗糙度25～60μm低温潮潮湿季节涂装装时单层层无机富锌防防锈防滑涂料料IC-1008两道共100μm高温干干燥季节涂装装时单层层无机富锌防防锈防滑涂料料IC-1009两道共100μm5、施工方法法本桥梁梁位于交通繁繁忙的航道，航航道交通量非非常大，不能能采用断航的的施工方案，施施工时所有杆杆件在工厂切切割加工，在在桥梁引桥上上现场拼装焊焊接成整体，采采用浮运拖拉拉方案架设桥桥梁，最后施施工桥面板、铺铺装、护栏等等桥面设施。6、结语（1）钢桁架以其快速的施工速度，较大的跨越能力，在桥梁建筑高度和建筑工期受限时，越来越多的作为桥型选择的首选方案。（2）钢桁架主桁设计时上弦杆为主要控制设计的构件，设计时注意验算上弦杆的局