减小桥面系与主桁共同作用效应的技术措施方案比选.pdf

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1、世界桥梁２０１６年第４４卷第３期（总第１８１期）２１减小桥面系与主桁共同作用效应的技术措施方案比选１２１张兴志，朴泷，孙英杰（１．中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉４３００５６；２．港珠澳大桥管理局，广东珠海５１９０００）摘要：针对桥面系与主桁共同作用效应较大，设置可移动纵梁构造相对复杂且增加制造、安装和后期维养的工作量等问题，以平潭海峡公铁两用大桥８０m跨径简支钢桁梁为背景，对减小桥面系与主桁共同作用效应的技术措施方案进行比选。该桥公路桥面采用纵横梁的结合梁桥面系，针对该桥结构、施工特点，提出纵梁预

2、先缩短后安装、减小桥面系与主桁共同作用跨度、减小桥面系参与主桁共同作用长度等３种技术措施方案，采用有限元软件建立双层结合简支钢桁梁模型，计算横梁纵向变形、横梁应力和纵梁应力，并进行对比。结果表明，３种方案均对减小桥面系与主桁共同作用效应有效，纵梁预先缩短后安装方案通过调整纵梁安装缩短量，可以完全抵消共同作用效应，其余２个方案不能达到完全消除共同作用效应的影响。该桥最终采用纵梁预先缩短后安装的技术措施方案。关键词：公铁两用桥；钢桁梁；桥面系；纵梁；横梁；共同作用效应；变形；应力；技术措施中图分类号：U４４８．

3、２１１；U４４３．３２；U４４２．５文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１６）０３－００２１－０４1引言Q３７０qD。简支双层结合钢桁梁主梁为上弦带副桁对于纵横梁桥面系，荷载作用下，纵梁与主桁弦的钢－混组合结构，主桁采用华伦式桁架，主梁横断杆变形不同步，导致纵梁产生轴力，横梁产生面外弯面呈倒梯形（见图１）。为了减少海上施工作业时［１‐３］矩，称为桥面系与主桁的共同作用，其作用效应间，简支钢桁梁采用整孔全焊、整孔架设的施工方［３，６］随共同作用跨度增大而增大。我国铁路钢桥的设计案。规范规定跨度大于

4、８０m的简支梁宜在跨间设置可８０m跨径简支钢桁梁公路桥面采用纵横梁的［４］［３］移动纵梁，以减小共同作用的影响，但其构造相对结合梁桥面系（见图２），横梁采用工形截面。［５］复杂，增加了制造、安装和后期维养的工作量。跨海桥梁线路长、跨数多，受台风、海浪、高盐等恶劣环境的影响，若仍然采用这一技术措施来减小共同作用的影响，会大大增加桥梁海上施工、后期维养的工作量，增大施工安全风险，降低结构的耐久性和经济性。因此，在进行跨海桥梁的设计时，解决桥面系参与主桁共同作用的问题，应考虑采用其它技术措施，［６‐８］尽量避免海

5、上作业、减小后期养护的工作量。针对这一现状，以平潭海峡公铁两用大桥８０m跨简支钢桁梁桥为背景，提出３种减小桥面系与主桁共同作用效应的技术措施方案，并进行方案比选。2工程概况平潭海峡公铁两用大桥是我国第一座公铁两用跨海大桥，其高墩深水区采用８０m和８８m两种跨图1主梁布置示意径的简支双层结合钢桁梁，共３４跨，钢结构材质为收稿日期：２０１６－０２－２９作者简介：张兴志（１９８０－），男，工程师，２００３年毕业于湖北工业大学土木工程专业，工学学士，２００９年毕业于西南交通大学桥梁与隧道专业，工学硕士（E‐mail

6、：zhangxz＠brdi．com．cn）。２２世界桥梁２０１６，４４（３）而使横梁在完成桥面板结合后处于安全受力状态。根据这２个思路，提出３种减小桥面系与主桁共同作用效应的技术措施方案，并对３种方案进行比选研究。（１）方案一：纵梁预先缩短后进行安装，使横梁产生与共同作用发生时方向相反的弯矩，以抵消共图21／2公路桥面系纵横梁布置同作用产生的弯矩。通过计算，确定桥面系与主桁3共同作用效应分析共同作用导致各节间纵梁与主桁上弦杆的纵向相对计算分析表明，公路混凝土桥面板结合前，在自变形差值；根据计算的差值，通过对

7、拉横梁或张拉主重作用下，由于桥面系与主桁共同作用效应，公路横桁弦杆，缩短横梁间节间长度，将各节间公路纵梁按梁面外弯矩产生的应力为１９５MPa，截面组合应力横梁间距缩短后长度制造，与公路横梁连接；待纵横达到２９７MPa，远超规范规定，须采取措施。上述工梁连接完成后，安装混凝土桥面板，与钢梁结合。通况作用下，１／２公路横梁纵向位移如图３所示，横梁过分析，平潭海峡公铁两用大桥简支钢桁梁公路纵纵向相对位移如表１所示。梁相对变形差值为３～６mm。（２）方案二：减小桥面系与主桁共同作用跨度。预留跨中节间（A４A５）的纵

8、梁不焊接，其余各节间纵梁按设计位置与公路横梁焊接；预留A４A５节间桥面板不结合，其它桥面板与钢梁结合；根据实际变形后长度制造A４A５节间纵梁，并与横梁焊接；结合A４A５节间桥面板。（３）方案三：减小桥面系参与主桁共同作用长度。预留２个节间（A２A３、A５A６）的纵梁不焊接，其余各节间纵梁预先按设计与公路横梁焊接；预留图31／2公路横梁纵向位移表1横梁纵向相对位移A２A３、A５A６２个节间桥面板不结合，其余桥面板横