青尼罗河大桥设计和实践探究

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1、青尼罗河大桥设计和实践探究　　摘要：青尼罗河大桥位于埃塞俄比亚境内，是跨越青尼罗河的重要桥梁，桥梁设计为大跨径钢桁架梁，主要施工方案采用整体顶推施工方法，利用已经完成的钢筋混凝土桥面作为拼装场地，初步拟定在ASSOSA方向的混凝土桥面和与之相接的路面上拼装和顶推钢桁架梁。在青尼罗河大桥的设计过程中，充分照顾到了青尼罗河两岸及附近区域的地质水文条件、生态环境、自然环境等方面的因素。本文主要是立足于青尼罗河大桥的设计和实践，对桥梁建设过程中遇到的一些技术性设计方案进行探讨，目的是为大跨径钢桁架梁整体顶推施工方法的完善和科学发展提供技术支持。关键词：青尼罗河大桥设计与实

2、践大跨整体顶推中图分类号：U442.5文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0052-0411在科学技术高速发展的今天，虽然在一般情况下桥梁结构理论分析和受力计算上都不存在什么问题，但是桥梁设计者的设计意图能否真正得以实现往往还取决于施工技术。桥梁施工技术包含施工设计计算、施工方法、手段与工艺、施工控制等内容。事实上，任何桥梁施工，特别是大跨径桥梁施工，都是一个系统工程。在该系统中，设计图只是目标，而在自开工到竣工整个为实现设计目标而必须经历的过程中，将受到许许多多确定和不确定因素（误差）的影响，包括设计计算、材料性能、施工精度、荷载、

3、大气温度等诸多方面在理想状态与实际状态之间存在的误差，施工中如何从各种受误差影响而失真的参数中找出相对真实之值，对施工状态进行实时识别（监测）、调整（纠偏）、预测，对设计目标的实现是至关重要的。1青尼罗河大桥工程概况青尼罗河大桥位于BLUENILERIVER较为平坦和宽浅的河道处，桥梁西岸（ASSOSA方向）的桥台桩号为KM163+973.5，东岸（GUBA方向）的桥台桩号为KM164+329.30，桥梁全长355.8m。桥梁布局为：2×20m（钢筋混凝土“T”梁）+70m（钢桁架梁）+35m（钢桁架梁）+70m（钢桁架梁）+7×20m（钢筋混凝土“T”梁）。青尼

4、罗河大桥全长355m，其中：钢桁架部分长度：175m，最大跨度：70m。钢桁架梁采用顶推法施工，利用已经完成的钢筋混凝土桥面作为拼装场地，初步拟定在ASSOSA方向的混凝土桥面和与之相接的路面上拼装和顶推钢桁架梁，全桥钢梁需分三次拼装（70m+35m+70m），三次顶推（35m+35m+105m）。钢梁的最大设计跨径为70m（大于5011m），为减少顶推钢梁的悬臂长度和梁体过大的挠度，在3#墩和4#墩中间、5#墩和6#墩中间分别设1#和2#临时墩，此时顶推的最大悬臂长度缩减为35m。2青尼罗河大桥的设计和实践2.1青尼罗河大桥钢桁架与顶推过程的设计青尼罗河大桥将钢

5、桁架简化为空间杆（梁）系结构，对于顶推过程中的不同工况，分别进行计算。采用框架单元来模拟钢桁架梁的杆件，可以准确模拟桁架各个部分的受力情况。因桥面系在顶推过程中没有安装，故不考虑桥面系的作用和桥面系的荷载。采用不同的边界条件来模拟顶推过程中滑道、千斤顶与桁架的接触。顶推力与摩阻力平衡，根据竖向力计算摩阻力和顶推力，采用在钢桁架底部节点加水平力的形式模拟顶推力与摩阻力。以上对模型的简化可以在保证模型准确性和计算结果可靠性的前提下，减少计算工作量。设计顶推过程共分7个阶段。（1）拼装126m钢桁架，按35m间距支起滑道（图1）。（2）顶推21m，采用千斤顶顶起桁架尾部

6、，撤掉滑道（图2）。（3）顶推28m到达1#台；千斤顶顶起上1#台（图3）。11（4）重复（2）、（3）步骤，顶推到达3#永久墩（图4）。（5）拼装49m桁架（共175m）（图5）。（6）重复（2）、（3）步骤，顶推到达6#永久墩（图6）。（7）落梁，拆除临时墩（图7）。根据设计顶推过程，桁架每顶推3.5m作为一个工况，建立126m、175m的桁架模型，针对每个工况分别进行计算，并考虑部分临时荷载，然后比较计算结果，得出最不利工况，及顶推过程中桁架受力规律。依据对桁架的计算结果，对下部结构进行验算和指导施工监测。2.2青尼罗河大桥钢桁架桥结构构件由焊接型钢代替轧制

7、型钢的设计2.2.1青尼罗河大桥钢材料的设计与选用青尼罗河大桥钢材料采用与原轧制型钢完全相同的欧洲标准生产的S355材质做为焊接型钢的板材。作为替换杆件的焊接型钢所采用的截面完全与原轧制型钢相同（比如：高、宽、翼缘厚度、腹板厚度等），所以替换后，不会改变原设计杆件的截面特性和承载能力，所以承载能力与原设计相同，承载能力的验算参见原设计计算书。焊缝尺寸详见（表1）。2.2.2青尼罗河大桥焊缝尺寸的设计要求对于焊缝尺寸，详见（表1）。11对于本桥，杆件的受力分为两种情况。（1）轴向受力（图7）。在轴向力作用下，角焊缝的静力强度按下式计算：式中，为角焊缝的平均剪应力；N

8、为杆件的轴