钢桁架桥的结构设计与

钢桁架桥的结构构构设计与与分析析1、概述钢钢钢桁架桥以以其其跨越能能力强强、施工工速度度快、承承载能能力强、耐耐久久性好普普遍应应用于铁铁路桥桥梁。长长期以以来，由由于钢钢材价格格高，材材料养护护费用用高，钢钢桁架架桥梁在在公路路领域应应用较较少。近近年来来，随着着我国国炼钢水水平的的提高，国国产产的钢材材品质质已经完完全能能满足结结构安安全的需需要，同同时随着着钢结结构防腐腐技术术的提高高，钢钢结构桥桥梁越越来越多多的在在公路工工程领领域得到到应用用。相比比较我国国当前前100m左右中等等跨跨径常用用的桥桥型如连连续梁梁、系杆杆拱、矮矮塔斜拉拉桥等等结构，钢钢桁桁架桥梁梁虽然然建筑成成本高高，但刨刨去成成本控制制的因因素，钢钢桁架架桥具有有以下下的几点点优越越性：1.建筑高度度低低，由于于钢桁桁架结构构主桁桁主要由由拉杆杆和压杆杆构成成，对杆杆件界界面的抗抗弯刚刚度要求求不大大，因此此钢桁桁架的建建筑高高度由横横梁控控制，在在桥梁梁宽度不不是非非常大时时可极极大的降降低桥桥梁建筑筑高度度，尤其其适用用于对桥桥梁建建筑高度度有严严格限制制的桥桥梁；2.施工周期期短短，速度度快。钢钢桁架施施工可可在工厂厂制作作杆件，运运到到现场拼拼装成成桥，可可采用用顶推和和支架架拼装等等方法法，这使使它在在很多工工期较较紧的工工程（如如重要道道路的的桥梁改改建）和和跨越重重要道道路的跨跨线桥桥上成为为桥型型首选之之一；；3.随着钢结结构构防腐技技术的的提高，钢钢桁桁架桥的的耐久久性大为为提高高，同时时钢材材作为延延性材材料，结结构安安全性较较混凝凝土桥梁梁高。正正因为钢钢桁架架桥梁的的这几几方面的的优点点，桁架架桥梁梁成为特特定条条件下的的经济济而合理理的桥桥型选择择。2、结构设设计计公路路桥桥位于江江苏省省境内，正正交交跨越京京杭大大运河，河河口口宽95m，通航净净空空要求90x77m，桥梁主主跨跨采用97m，由于桥桥梁梁中心至至桥头头平交处处距离离仅140余米，若若采采用其他他结构构纵坡将将达到到5%以上，经经综综合考虑虑，主主桥采用97m下承式钢钢桁桁架结构构。2.1主桁主主桁采用用带竖竖杆的华华伦式式三角形形腹杆杆体系，节节间间长度5.355m，主桁高高度8m，高跨比比为1/122..04。两片主主桁桁中心距距为8.6m，宽跨比比为1/111..2，桥面宽宽度度为8m。图1主桁一般般构构造图主主桁上下下弦杆杆均采用用箱形形截面，截截面面宽度500mmm，高度均均为540mmm，板厚20～24mm，工厂焊焊接接，在工工地通通过高强强度螺螺栓在节节点内内拼接。除除端端斜杆采采用箱箱形截面面以增增加面内内外刚刚度外，其其余余腹杆均均采用用焊接H形截面，截截截面宽度500mmm，高度均均为400mmm，最大板板厚24mm。2.2桥面系桥面系系为联联合梁，由由下下面的钢钢梁和和上面的的桥面面板结合合而成成，其钢钢梁部部分仍采采用纵纵横梁体体系。本本设计横横梁高高870mmm，为工字字形形截面，与与主主桁在节节点上上通过高高强螺螺栓连接接；纵纵梁高420mmm，也采用用工工字形截截面，上上翼缘与与横梁梁上翼缘缘的底底面齐平平，在在纵梁腹腹板上上设一对对角钢钢与横梁梁腹板板相连，横横向向每2m设置一道道；；桥面板板采用用钢筋混混凝土土结构，板板厚厚15cm，与纵、横横横梁相交交处带带肋，板板厚增增至20cm，通过剪剪力力钉与横横梁、纵纵梁相连连。2.3上、下平平纵纵联上、下下平面纵纵向联联结系均均采用用交叉式式，与与弦杆在在节点点处相连连，以以抵抗横横向风风力及弦弦杆变变形产生生的内内力。在在桁梁梁两端斜斜杆所所在的斜斜平面面设置桥桥门架架，上弦弦节点点每个节节点均均设一道道横向向联结系系。2.4节点构造造杆件件以16mm厚节点板板连连接，连连接采采用M24高强锚栓栓，设设计预紧紧力为为240kkN。2.5技术指标标工程程用钢钢量为600kkgg/㎡。3、结构计计算算主桥桥计计算采用用空间间有限元元程序序midaassCivvill20110进行分析析，主主桁、横横梁、上上下平纵纵联采采用桁架架单元元，桥面面板采采用厚板板单元元模拟。全全桥桥共划分分单元元6624个，其中中桁桁架单元3712个，板单单元2912个。桥面面铺铺装、防防撞护护栏等二二期恒恒载采用用平面面荷载施施加在在桥面板板上，移移动荷载载采用用车道面面加于于桥面板板上，全全桥模型型如下下：图2全桥计算算模模型3.1结构静力力计计算结构构按如下下工况况进行计计算，分分别是工工况一一：自重+二期恒载载；；工况二二：自自重+二期恒载+整体升温+日照温差+汽车荷载载；；工况三三：自自重+二期恒载+整体降温+日照温差+汽车荷载载。根根据对结结构进进行计算算分析析，承载载能力力状态上上弦杆杆压应力力为170..77MPa，下弦杆杆最最大拉应应力为为86.22MMPa，均小于Q345钢设计容容许许应力，满满足足钢结构构设计计规范要要求，其其中上弦弦杆应应力控制制设计计。使用用状态下下横梁梁跨中承承受正正弯矩引引起的的弯曲应应力，横横梁与下下弦杆杆节点处处承受受固端弯弯矩引引起的二二次应应力，根根据计计算结果果横梁梁上下缘缘应力力均满足足规范范要求，其其中中横梁上上缘因因节点固固端弯弯矩产生生的最最大压应应力为为120MMppa，控制设设计计。在使使用状态态下，汽汽车荷载载产生生的竖向向挠度度为5.7ccm，小于L/80000=122.11cm，满足规规范范要求。自自重重+二期恒载+汽车工况况下下桁架跨跨中最最大挠度度为21.88ccm，大于L/166000=66.11cm，需要设设置置预拱度度，根根据《公公路桥桥涵钢结结构及及木结构构设计计规范》（JTJ00225-886）需设置置自自重+1/2活载产生生的的竖向挠挠度作作为预拱拱度，本本桥预拱拱度采采用18.99ccm。3.2结构整体体稳稳定计算算由于桥桥宽较较窄，故故结构构整体稳稳定性性成为主主要控控制因数数。本本桥整体体稳定定采用MidaassCivvill20110进行分析析，结结构一阶阶失稳稳是上弦弦杆平平面外失失稳，临临界荷载载特征征值系数数为25，满足规规范范要求。44、结构防防腐腐防腐腐作作为影响响桥梁梁耐久性性的重重要方面面，在在设计中中作了了周密的的考虑虑。对□型构件所所用用的钢板板需作作预处理理。即即：抛丸丸（或或喷砂）除除锈锈至Sa2..5级，喷涂涂醇醇溶无机机硅酸酸锌车间间底漆漆20～30微米。（1）钢结构构外外表面表表面处理理：喷喷砂除锈锈等级级Sa2..5级，表面面粗粗糙度25～60μm底漆漆水水性无机机富锌锌IC-11000两道共80μm封闭闭漆漆环氧磷磷酸盐盐封闭漆IC-11223一道20μm中间间漆漆环氧云云铁中中间漆IC-22000两道共100μm面漆漆丙丙烯酸聚聚氨酯酯面漆IC-33000两道共80μm合计280μm（2）□型构件内内表表面表面面处理：：电动动工具打打磨焊焊缝至St3级。其它它部部位用电电动工工具清除除浮尘尘及污染染物。并并用除油油剂清清除油渍渍。底漆漆环氧氧富锌底底漆IC-11001一道或两两道50μm面漆漆环环氧厚浆浆漆IC-33002两道共200μm（3）纵横梁梁顶顶面表面面处理：：喷砂砂除锈等等级Sa2..5级，表面面粗粗糙度25～60μm单层层水水性无机机富锌锌IC-11000两道共100μm（4）高强螺螺栓栓连接面面表面处处理：：喷砂除除锈等等级Sa2..5级，表面面粗粗糙度25～60μm低温温潮潮湿季节节涂装装时单层层无机富富锌防防锈防滑滑涂料料IC-11008两道共100μm高温温干干燥季节节涂装装时单层层无机富富锌防防锈防滑滑涂料料IC-11009两道共100μm5、施工方方法法本桥桥梁梁位于交交通繁繁忙的航航道，航航道交通通量非非常大，不不能能采用断断航的的施工方方案，施施工时所所有杆杆件在工工厂切切割加工工，在在桥梁引引桥上上现场拼拼装焊焊接成整整体，采采用浮运运拖拉拉方案架架设桥桥梁，最最后施施工桥面面板、铺铺装、护护栏等等桥面设设施。6、结语（1）钢桁架架以其快速速的施工速速度，较大大的跨越能能力，在桥桥梁建筑高高度和建筑筑工期受限限时，越来来越多的作作为桥型选选择的首选选方案。（2）钢桁架架主桁设计计时上弦杆杆为主要控控制设计的的构件，设设计时注意意验算上弦弦杆的局部部稳定和作作为压杆的的面内面