大跨双层复合桁架桥施工阶段受力分析.pdf

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1、世界桥梁２０１６年第４４卷第５期（总第１８３期）５３大跨双层复合桁架桥施工阶段受力分析万鹏（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海２０００９２）摘要：为研究大跨双层复合桁架桥常用施工方法的优劣，利用已建桥梁参数，构建跨径布置为（８０＋１０４＋８０）m三跨连续双层复合桁架桥方案，在同等结构与配束条件下，利用MIDAS软件建立全桥有限元模型，对先架设整体钢桁架后浇筑混凝土、悬臂浇筑和采用辅助墩施工这３种不同施工方法的关键部位杆件成桥受力状态进行了对比分析。计算和实践结果表明，采用辅助墩为主桁施工提供临时支撑，可以减小复合截面钢桁骨架初始应力，提高预应力张拉效率，实现合理的成桥状态。关键

2、词：复合桁架桥；双层桥面；预应力张拉；悬臂拼装；辅助墩；桥梁施工；受力分析中图分类号：U４４８．２１１；U４４８．３８文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１６）０５－００５３－０４1引言且相关研究滞后于工程实践，缺乏较系统的分析计复合桁架桥是钢桁架腹杆和混凝土顶、底板结算理论和设计方法。为研究大跨双层复合桁架桥施合的结构形式，其腹杆可以采用方钢管、圆钢管、各工过程的结构受力状态，以杭州德胜路运河二通道种型钢或钢管混凝土构件等。为了使钢桁架与混凝桥为工程背景，构建三跨连续双层复合桁架桥方案，土板间传力顺畅，通常在两者结合部位设置纵梁。对３种常见施工方法的成桥受力状态进行了分析，同

3、时，考虑到提高耐久性，降低成本等因素，在纵梁给类似桥梁的施工提供参考。和桥面板内还可配置预应力钢筋。由于其优越的综合效益，法国、日本、瑞士等国家有所应用。１９８５年，法国建成第一座桁架组合试验桥阿尔布瓦桥（ArboisBridge），跨度４０．４m。２００３年，主跨８５m的日本首座钢－混凝土组合桁架桥木之川高架桥［１］（KinokawaViaduct）完工。复合桁架桥以等截面单层布置居多，少数大跨径采用变截面形式，如主跨２８０m的法国平原之臂大桥（BrasdelaPlaine［１］Bridge）。瑞士德雷罗森（Dreirosen）大桥为双层桥面的典型工程，跨径布置为（７７＋１０５＋８４）m

4、，其上层为轨道交通和城市地方道路交通，下层为６车图1上海闵浦大桥［２］道高速公路。近年国内也建造了一些复合桁架桥，如上海2工程概况［３］A１５公路闵浦大桥（见图１）、杭州德胜路运河二利用杭州德胜路运河二通道桥的相关参数，设计［４］通道桥（见图２）、天津吉兆桥以及部分铁路桥一座３跨连续复合双层桁架桥，跨径布置为８０m＋［５‐６］梁等。上海闵浦大桥和杭州德胜路运河二通道１０４m＋８０m。上层桥面为单向４车道，下层桥面桥均为双层桥面，不仅较好地利用了桁架桥良好的为单向３车道，桥面全宽１７．０m。桥梁桁高８．０m，通透性和整体性，还减少了城市土地占用，扩大了有标准节间距离８．０m。１／２主梁立面和

5、典型横断面限断面的通行能力，经济效益显著。大跨双层复合分别如图３、图４所示。桁架桥受力性能和设计方法较传统钢桁梁桥复杂，双层连续复合桁架桥的上、下弦杆为H型钢外收稿日期：２０１６－０４－１３基金项目：上海市科学技术委员会科技人才计划项目（０８XD１４２２６００）作者简介：万鹏（１９７５－），男，高级工程师，１９９８年毕业于西南交通大学道路与铁道工程专业，工学学士，２００１年毕业于西南交通大学道路与铁道工程专业，工学硕士，２００５年毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业，工学博士（E‐mail：wp７６０１５７３＠１６３．com）。５４世界桥梁２０１６，４４（５）［７］方法。无论整体架设、悬臂

6、拼装还是顶推就位，在运输、拼装、浇筑混凝土以及张拉预应力阶段，钢桁架构件的应力和稳定是控制要点，可以通过全桥施工过程的有限元分析保证应力满足要求。在施工中通常在主桁之间布置临时辅助杆件，确保钢桁架的整体稳定。此外，钢桁骨架的重量也要合理控制，以保证架设的便利和安全。由于复合截面中的混凝土断面较为紧凑，并且布置预应力管道，因此混凝土浇筑的密实性和便利性、整体应力以及预应力张拉方式都是施工控制要点。在墩顶、跨中等关键部位的图2杭州德胜路运河二通道桥混凝土应力水平需要通过多种方式控制，除了增加截面尺寸和布置体外预应力钢束以外，合理高效地张拉预应力钢束、安全便捷的体系转化也是十分有效的手段。双层复

7、合桁架桥的施工过程中，节点也图31／2主梁立面是必须十分关注的部位。节点的形式、剪力键的布置、预应力管道的开孔以及耐久性等方面内容均是该类型桥梁研究的重点，一般通过有限元分析、模型［８‐１０］试验以及现场试验确定节点的性能。由于双层复合桁架桥的复合截面成桥内力与施工方法密切相关，因此需要有针对性地选择施工方法，保证合理的成桥状态。4大跨双层连续复合桁架桥施工阶段受力分析4．1施工方法概述大跨双层连续复合桁架桥施工较为快捷