钢梁预拱度在加工制作中的控制

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1、钢梁预拱度在加工制作中的控制钢构梁预拱度在实际加工制作中控制中铁三局集团第七工程有限公司韩淼摘要：对于大跨度，截面几何尺寸较大钢梁，加工制作时应充分考虑自重对设计预拱度的影响，通过绘制钢梁设计预拱度曲线，计算、分析梁体在自重作用下位移变化值H，对设计预拱度曲线进行定量调整，通过计算，确定对应点的竖向位移值，绘制加工制作预拱度曲线，并按该条曲线进行实际放样，加工制作时对钢梁预拱度进行实际控制。关键词：钢梁预拱度自重荷载抛物线位移等值线引言为了抵消梁、拱、桁架等结构在荷载作用下产生的挠度，而在施工或制造时所预留的与位移方向相反的校正量（即预设与荷载变形相反方向的挠度），称为预拱度。预拱度在结构设

2、计过程中确定，桥梁预拱度沿梁底呈曲线变化。本文以西安地铁三号线TJSG－17标50米钢梁为例，主要阐述钢结构梁在制作加工时，如何对预拱度问题进行思考和解决，对预拱度曲线进行控制，使钢梁制作完成后，预拱度符合设计要求并满足规范验收标准，为类似钢结构梁加工制作预拱度问题处理提供思路和解决方法。1、50米钢桥参数及预拱度曲线绘制中铁三局西安地铁三号线TJSG－17标50米混合梁（上部为混凝土桥面，下部为钢结构梁，混合梁横跨北绕城高速，跨度49.9米，钢结构梁部分由6根H型钢梁（截面如图1所示）及85片隔梁及肋板构成，通过隔梁将6根H型钢焊接成整体，H型钢上翼缘宽度500mm,厚度30mm，腹板高度

3、2916mm，厚度14mm,下翼缘600mm，厚度30mm，钢梁长度49900mm，梁高3000mm。钢梁底部预拱度按照二次抛线Y=aX2+bX+C，(±L0/4,81.1);(L0/2,113);（其中L0为钢梁跨度）进行变化。图1钢梁横截面图1.1梁底预拱度曲线绘制1钢梁预拱度在加工制作中的控制将L0及各点代入抛物线方程，对参数a、b、c进行求解，确定预拱度曲线方程，并进行预拱度曲线的绘制，经计算预拱度曲线方程为：y=-（5.21122E-07）*X2+（1.30E-02）*X+113根据方程绘制抛物线（梁底预拱度曲线），曲线如图所示：图2钢梁预拱度曲线（绿色部分）2、自重荷载作用下梁底

4、位移值计算2.1钢梁自重荷载分析选取钢梁计算单元进行自重荷载分析，根据钢梁结构形式，选取计算单元，如图3阴影部分所示，经计算该组钢梁质量m=45000kg,将钢梁自重转化为线荷载计算如下：q=45000*g/L=45000*10/49.9=9.02KN/M(g=9.8N/KG，取10进行计算，正常使用极限状态计算不考虑荷载分项系数），由于梁高随底部预拱度变化（即梁高截面度发生变化），因此为了考虑实际情况自重荷载值沿梁长度方向曲线变化，自重荷载值按q=9.02*（1-y/3)KN/M考虑，其中y为预拱度曲线对应点的坐标值，作用方式如图4所示图3钢梁自重分析单元图4自重荷载工况2.2、自重荷载作

5、用下钢梁对应点位移值由于荷载是按曲线变化，为了符合实际情况，将梁体线荷载分段施加，本工程将荷载分成8部分，分别施加与梁体（可根据具体情况对自重荷载分段施加，分段数越多计算结果与实际情况越接近)，对应点荷载值：(1)L=0/L0，q=9.02KN；(2)L=L0/4（3L0/4），q=9.02*（1－0.0811/3）=8.78KN；(3)L=L0/2，q=9.02*（1－0.113/3）=8.68KN,荷载施加如图5所示2钢梁预拱度在加工制作中的控制图5自重荷载工况图2.3钢梁竖向位移变化值h将梯形荷载分别施加于梁段，运用midas/civil进行钢梁各对应点位移值计算，电算结果如图所示6图

6、6钢梁在自重荷载下位移等值线图选取各对应点进行位移结果统计钢梁对应点位移结果统计表序号各对应点位置位移变化值h备注(mm)1X=0(L0)02X=L0//813.63X=L0//4253X=3L0//832.44X=L0//235.023、加工预拱度确定根据钢梁预拱度方程及自重作用下梁底位移值，结合《TB10212-2009铁路桥梁制造规范》,<预拱度f偏差(+10,-3)>进行钢梁加工预拱度确定：（1）绘制梁设计预拱度曲线（2）设计预拱度曲线上对应点y值沿正向增加h，（3）考虑其它因素，各对应点处y值再增大3钢梁预拱度在加工制作中的控制3～6mm，将调整后各点用光滑曲线连接起来，该曲线为加

7、工预拱度曲线（图中蓝颜色曲线）。如图7所示图7加工预拱度曲线钢梁加工制作时梁底预拱度按照调整后的曲线（图中蓝色曲线）放样进行加工，对预拱度进行实际加工控制。4、结论对梁底带有拱度的大跨钢梁，经过实践，通过定量分析计算调整后，预拱度曲线得到有效控制，能够达到设计要求满足规范标准。如果按照设计预拱度直接进行加工制作，梁底预拱度曲线将不能保证设计要求，加工制作时应充分考虑钢梁自重对预拱度的影响，对梁体挠度进行定量分