杭州九堡大桥斜腹板槽形钢梁顶推过程中的参数分析.pdf

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1、杭州九堡大桥斜腹板槽形钢梁顶推过程中的参数分析ParameterAnalysisofObliqueWebGrooveShapedSteelGirderinJackingandPushingProcessforHangzhouJiubaoBridge张磊杭州市城市基础设施建设发展中心310006摘要：以杭州市九堡大桥南引桥斜腹板槽形钢梁顶推为研究对象，通过建立空间有限元模型，分析了钢梁腹板厚度与顶推中局压承载力的关系，对顶推中导梁参数进行了最优化分析，～为该桥顶推顺利实施提供了有益参考。关键词：九堡大桥斜腹板槽形钢梁顶推参数分析中图分类号：U445／文献标识

2、码B【文章编号】1004—1001(2012)02—0155—03在建的杭州市九堡大桥南北引桥为等高度单箱单室钢梁采用顶推法施工，江中不设临时墩，最大悬臂长度钢一混凝土组合结构连续箱梁桥，该桥采用先钢槽梁顶推85m，总顶程916m。导梁长51m，采用0235钢材，由2片后铺设桥面板的施工方法。与混凝土梁桥顶推不同，钢槽梁变截面梁组成，导梁主梁与钢梁腹板连接。钢梁分节在拼装顶推过程中因受到弯、剪、局压联合作用，局部受力复杂，其平台上组拼，每拼完85m后项推。为满足钢梁的受力，在永中钢槽梁腹板厚度、导梁参数及顶推悬臂长度是影响其受久墩的上下游两侧各设有1台顶推

3、设备。顶推设备设有纵力安全的关键参数删。向、竖向和横向三向液压系统，由竖向油缸起落梁，纵向油缸向前顶推，需纠偏时则启用横向油缸，设备内部设有滑移1工程背景面实现纵向和横向滑动，顶部设有橡胶垫板与钢梁接触。设杭'it、J九堡大桥为钱塘江上一座大跨度组合结构桥梁，计取橡胶垫板纵向长2m，横向宽0．15m，厚28mm，为4由主桥和南北引桥组成，全桥轴线位于直线上。南引桥为斜层各2mm厚钢板夹3层橡胶的板式结构，顶推设备大样腹板槽形钢梁与混凝土桥面板组成的大悬臂单箱单室组合见图3。结构[4]，总长920m(图1)。钢梁采用0345d钢材，由顶板、底板、腹板、加劲肋

4、和横向桁架组成，腹板厚度24mm~36mm，每4．25m设置一套横向桁架，结构横断面见图2。图1桥跨布置及顶推示意图3顶推设备大样2结构有限元模型本文使用Midas／civil有限元软件进行分析，采用杆系一一板壳混合单元对槽形钢梁和导梁进行空间离散，由2节照i．bm点空间梁单元模拟横向桁架、加劲肋，4节点板壳单元模拟图2结构横断面板件，全桥共有8．6万个节点、l2．5万个单元，结构有限元模型见图4。钢材容重为76．98kN／m，弹性模量为206GPa，橡胶垫板作者简介：张磊(1973一)，男，本科，高级工程师。弹性模量取360MPa[5~；计算时把垫板模拟

5、成一组只受压弹作者地址：杭州市中河中路275号l2楼(310006)。收稿日期：2011-12—28簧，由于垫板横向宽度仅为0．15m，因此弹簧仅置于腹板底It,ll：I：第34卷第2期l155部。弹簧的纵向间距为0．25m，纵向2m长的支承范围内量比是影响其结构受力的最关键的参数，其最佳参数的确共设置9个弹簧，具体见图4。定主要基于支墩处的支撑反力能否满足钢槽梁腹板的极限承载力的要求。因此九堡大桥引桥导梁参数的优化即以顶推反力作为目标函数对导梁参数优化，其计算图示见图6。图6顶推最大悬臂工况计算图示图中，各跨跨径均为L，导梁长度与跨径的比值为入：主梁单位

6、重量为q，导梁与主梁的单位重量比为。结构处于图4结构有限兀模型最大悬臂工况时，前方支点A和次前支点B反力较大，经计3顶推参数分析算得到A、B两个支点反力为：3．1钢梁腹板厚度与局压承载力的关系[(1-m)(5A2-18入)+16](2)槽形钢梁顶推过程中，顶推反力主要由斜腹板承受，因=[(2一九)(3J)L一3mA)+2]此腹板厚度成为局部承受安全与否的关键因素。对于工字型钢梁的局压承载力，Bergfelt[6]、Roberts[、Ungermannm]$D由于结构在某一工况下白重是恒定的，如果支点受力Eurocode3[9]均分别提出了不同的计算模型，其

7、中Eurocode3均匀，则结构受力性能最佳。以A、B两个顶推反力系数差作最具代表性，其计算模型的表达式为：为目标函数，令：1姓(1)f(以入)[(1一『『7)(5入一18入)+16]“尸H1式中：钢材的屈服强度；一}[(2一J)L)(3人一3mA)+2](3)厂一与腹板通用高度比有关的的抵抗函数；O≤A≤：0≤『77≤17一局压荷载有效作用长度，可以得出，f(O．145，0．6)=0，此时A、B两个顶推反力相t一腹板厚度；等，目标函数解的分布见图7。广一分项系数。图5为根据文献[6-9]中的力学模型计算出的不同腹板厚度下的局压承载力。从图5可以看出，不同

8、模型计算出来21．5的结果存在一定的差异，但Eurocode3模型