钢箱梁顶推施工钢板梁式钢导梁设计

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1、桥隧工程钢箱梁顶推施工钢板梁式钢导梁设计乔亚东(江苏省海安县交通工程质量监督站，江苏海安226600)摘要:我国以往顶推施工的桥梁以混凝土箱梁居多，其相应的钢导梁重量大多在80～90t。如岳阳洞庭湖大桥跨径50m，梁高3.5m，宽20m，自重每延米30t，钢导梁重90t;湘阴湘江大桥跨径50m，梁高3.22m，梁宽16m，自重每延米28t，钢导梁重80t。近几年来，随着钢箱梁顶推施工的逐渐增多，钢导梁的设计逐渐向轻型化方向发展。本文将通过某大桥顶推钢导梁设计的介绍，对钢板梁式钢导梁的设计方法加以探讨。关键词:钢箱梁

2、;顶推施工;钢板梁式;钢导梁设计中图分类号:U445文献标识码:B箱梁自重较大时，钢板梁的性能远远优于桁架梁，因1工程概况而本项目钢导梁的结构采用了受力性能较好、刚度某大桥的自锚式悬索桥跨径布置为83m+260m大、加工简单的钢板梁形式。针对钢板梁抗风性能+83m，双塔双索面、分离式钢箱梁结构。钢箱梁主差、自重大的缺点，本设计也采取了相应的措施加以体结构采用Q345D钢材，单幅箱梁宽21m，内腹板弥补，使其自重尽量降低。内缘处梁高3.5m，顶板设2%横坡，底板水平。钢3钢导梁的设计箱梁纵桥向共分A～H及锚固端横梁共

3、11种类型的节段，54个梁段，单幅梁段平均重量12.2t/m。钢箱3.1钢导梁结构尺寸拟定方法梁的施工采用多点顶推工艺，顶推平台与合龙平台设较长的导梁可以减少主梁悬臂负弯矩，但同时过在两个83m边跨，中跨260m每隔52m设置一个临时长的导梁也会使导梁与箱梁接头处的负弯矩和支反力墩。相应增加。导梁的合理长度应使主梁最大悬臂负弯矩顶推施工在钢箱梁前端设置钢导梁。设置钢导梁与使用状态支点负弯矩基本接近。在满足强度和稳定的目一方面是为减小主梁在顶推过程中的悬臂长度，性的条件下，宜选用较少重量及变截面的导梁，以减降低悬臂状

4、态下负弯矩峰值，另一方面，引导主梁上少顶推时主梁最大悬臂状态的负弯矩，使负弯矩的两墩，便于顶推过程中主梁纠偏。峰值更加接近。国内外实践证明，钢导梁的长度以钢箱梁顶推自由长度L的0.6～0.8倍为宜，本项目钢2钢导梁结构形式比选导梁长度拟定为35m，约为0.7L。目前常用的钢导梁结构形式主要有两种，第一种导梁主体结构为两个变截面工字形钢板梁，根部为桁架梁，第二种为钢板梁。现对两种结构形式比选连接于钢箱梁预留接头上，水平间距790cm，两钢板如表1。梁之间采用型钢桁架连接。钢板梁根部高度与钢箱梁表1导梁结构形式比选标预

5、留接头高度相同，分别为342cm、325cm。其他部结构形式位尺寸根据试算确定。比选项目钢板梁桁架梁在钢箱梁重力确定的前提下，钢导梁初步设计的受力明确，适应顶推过程桁架弦杆承受集中荷载性能假定自重决定了其受力大小，受力大小决定了其结构受力各点均需承受集中荷载的较差，需做加强，抗风性能尺寸，而结构尺寸的确定又会影响其最初自重的假特点，抗风性能较差。较好。定。如图1所示。自重自重较大。自重较小。因而钢导梁的设计过程是一个不断假定、不断计刚度刚度较大。刚度较小。算、不断修正，并最终形成其合理结构尺寸的过程。加工节点少，加

6、工简单。节点多，加工复杂。钢导梁构件尺寸确定流程如图2所示。根据以上比选和以往国内外施工实践，当顶推的按以上方法最终确定钢导梁前端梁高150cm，翼1322011年3期(总第75期)公路交通科技应用技术版过程中的下挠。为减轻导梁自重，同时也减小其横向挡风面积，增强抗风稳定性，在导梁腹板中间部位分区开孔。导梁材质均采用Q235B。单套导梁总重56t，每延米1.6t。如图3所示。图1导梁设计过程钢导梁与钢箱梁截面刚度比对顶推钢箱梁在导梁越过前方支点后出现的负弯矩峰值有重要的影响，根据以往施工经验，钢导梁刚度一般取主梁刚

7、度的1/54～1/10。经最终复核，该导梁根部惯性I1=0.4m，4单幅钢箱梁标准截面惯性矩I2=2.2m，则导梁刚度与钢箱梁刚度比为I1E/I2E=I1/I2=1/5.5。3.2导梁计算分析顶推过程中导梁所受竖向荷载为钢导梁与钢箱梁自重荷载，水平荷载为风荷载，设计中取10年一遇。3.2.1自重荷载分析顶推过程中钢导梁的最不利工况为导梁前端跨越52m中跨的临时墩顶向前继续前行，直至导梁达到全悬臂状态的过程。按每次行进3.5m考虑，计算每行进3.5m钢导梁各计算截面在重力作用下所受最大弯图2导梁结构设计流程矩、最大剪

8、力值。本计算中共取了11个计算截面。缘板宽由90cm分段变化至40cm。腹板厚度由2cm分将该过程建立有限元计算模型如图4所示。模型中钢段变化至1.6cm，翼缘板厚由3cm分段变化至2cm。箱梁与钢导梁均简化为平面杆单元。导梁最前端2m段下缘线形上翘15cm，克服导梁顶推图3导梁总体结构图/cm经计算得出顶推过程中单根工字梁在重力作用下3.2.2风荷载分析弯