公路大跨度梁拱组合钢结构技术分析.pdf
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1、85NO.6/DECEMBER.2023交通建设与管理 影响有影响的人 公路大跨度梁拱组合钢结构技术分析吕慧儒(山西交通建设监理咨询集团有限公司,山西 太原 030012)摘要:为解决公路桥梁建设存在结构复杂、施工难度等诸多问题,以某项目工程为例,探讨大跨度梁拱组合钢结构技术要点。从组合拱分段吊装、主拱卸载等多方面探讨大跨度梁拱组合钢结构施工方法。分析表明,通过将梁和拱两种结构形式相互融合,以创新的方式来实现大跨度桥梁的构建,不仅可以充分发挥梁和拱结构各自的优势,还能够提升承载力、稳定性、耐久性。关键词:桥梁工程;大跨度桥梁;梁拱组合;钢结构技术中图分类号:U445 文献标识码:B 文章编号:
2、1673-8098(2023)06-0085-030 引言在现代交通建设中,公路桥梁作为城市和地区间联系的重要枢纽,不仅需要满足跨越水体、交通干道等的需求,还要具备承载大荷载、稳定性和安全性等多重要求。传统桥梁结构形式在应对大跨度问题时还需完善,因而需要寻找新的创新性解决方案。在这种背景下,公路大跨度梁拱组合钢结构技术应运而生,该技术不仅在跨越性能上取得突破,还在承载能力、刚度等方面有着显著的优势。然而,在此领域尚存在一些不足之处,例如结构设计、施工工艺等方面需要进一步深化研究。本文将重点探讨公路大跨度梁拱组合钢结构技术的原理、技术实施要点,为公路桥梁工程的可持续发展提供创新思路。1 公路大跨
3、度梁拱组合钢结构技术概述公路大跨度梁拱组合钢结构技术是一种高效创新的桥梁建设方法,该技术将梁和拱两种结构形式巧妙融合,以实现更大的跨度、更优越的力学性能和更高的建筑效率。在该技术中,梁和拱作为桥梁主要承载结构,相互协同作用,充分发挥各自的优点。梁能够有效分担桥梁的垂直荷载,而拱则能够抵抗桥梁的水平力,尤其是抗风力作用。通过梁拱的相互支撑和协作,能够实现更大的桥梁跨度,从而减少中间支点的设置,提高桥梁的通航能力和舒适性。在公路大跨度梁拱组合钢结构技术中,钢材作为主要建材,具有高强度、耐腐蚀等优点,能够满足大跨度桥梁的结构要求。此外,该技术还采用先进的制造工艺和装配技术,实现工程施工的高效率和高质
4、量。模块化的设计和预制工程能够减少现场施工时间,提高工程进度1。2 公路大跨度梁拱组合钢结构技术应用2.1 工程概况某公路桥梁工程选用大跨度的结构形式,主要由正交空间管桁架和上部的拱结构组成。其中,上部拱结构呈正交形状,上拱宽度为 6m,下拱宽度为 2m,通过上下拱连杆进行紧密连接。整个桥梁的上拱跨度为 192m,下拱跨度为 108m,呈现出宽大的平面尺寸,适应较大的横向跨度。在桁架主要杆件中,使用截面规格为 180mm8mm 和 700mm40mm 的钢材,材质包括 Q345B 和 Q345GJB;而工程中所用的钢管拱最大直径达到700mm,壁厚达到 40mm,具有坚固的支撑能力。在结构设计
5、中,为增强整体稳定性,桥梁的组合拱桁架端部配置 30 道平面悬挑次桁架,次桁架的悬挑长度达到 5.5m。主要杆件的截面形式包括圆管和箱形,统一使用 Q345B 钢材。2.2 组合拱分段吊装 2.2.1 分段及安装顺序东侧结构的拱桁架构成一个综合体,包括上拱、下拱以及86 Academic Papers学术交流影 响 有 影 响 的 人 中间支承杆等组合。在进行这种结构的设计中,重点考虑拼装和分段吊装。为有效地完成这项任务,使用 650t 的机械设备进行主要的吊装工作,辅助使用 50t 汽车起重机。上拱被分解成11 个段落,下拱则被分解成 9 个段落,采用对称吊装的方法。施工过程中,按照从两侧向
6、中间逐步推进的顺序,逐段进行安装,以达到结构整体性的要求。在上拱的安装过程中,每安装完一段拱结构,即时进行上下拱的腹杆连接,使其形成平面桁架结构,以确保结构的横向稳定性。在卸载前,上下拱结构不会承担任何荷载,从而确保其横向稳定性。在组合拱的安装中,通过临时支撑架来分担荷载。现场的安装施工过程中,组合拱采用渐变的结构形式,跨中最大起拱参数为 50mm。在上拱和下拱的安装环节,都需要布置支撑架来满足结构的稳定性标准。在上拱的吊装工作完成后,要立即进行拱间撑杆的连接。撑杆主要采用 400mm16mm、325mm12mm、203mm12mm 等不同规格的圆钢管,根据实际情况设置长度,确保其尺寸符合要求
7、,以避免可能造成的严重危害和影响2。2.2.2 临时支撑设置东侧组合拱体系的安装设计中,涉及两种独立的支撑结构体系,即上拱和下拱的支撑结构体系,同时还有支撑点的设置。下拱桁架的安装中,采用 2m2m1.5m 的支撑体系,共计 5组支撑点以满足所需条件。上拱架在安装过程中,应采用两个上述支撑体系,相互组合,总共包含 8 个支撑点。在组合拱安装的过程中,确保支撑架稳定,使上下拱支撑架与临近混凝土结构有机组合,保证结构连接的稳固性。临时支撑架直接落在混凝土板结构上,下部同样应用相同的支撑架,延伸至基础顶部。在组合拱钢拱架的吊装过程中,为保证下部支撑结构的稳定性,上下桁架结构中间应设置 4 个组合支撑
8、架,中央使用圆管进行支撑,总共 8 个支撑架。下拱架的中央部分应设置 3 个支撑架,使用圆管连接固定。在截面中央位置,采用直径 219mm10mm的圆钢管,再使用直径 60mm3.5mm 的圆管进行连接,以确保连接的牢固性。组合拱桁架的连接中,支撑结构的高度较大,每个支撑架高约 37m,单独使用时稳定性有限。为确保安全性达标,应通过桁架连接两个支撑架,形成整体,并布置剪刀撑和缆风绳,以满足运行需求。2.2.3 组合拱吊装验算借助计算机程序,首先进行结构自重的自动计算,并对其进行 1.35 倍的系数放大,同时还进行节点的附加质量分析。结合工程特点,详细考虑恒荷载、活荷载、温度荷载、风荷载等各种载
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