60m跨鐵路桁架橋設(shè)計(jì)

1、<p>　　60m跨鐵路桁架橋設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：長(zhǎng)春西安路跨鐵路和輕軌桁架橋?yàn)橐豢?0m下承式桁架橋，主桁采用三角桁式；主桁桿件除上、下弦桿和端斜桿為箱型外，余均為工字型；在上弦桿和下弦桿平面內(nèi)分別設(shè)上平縱聯(lián)和下平縱聯(lián)。該橋采用在工廠預(yù)制桁架橋桿件，在支架上拼裝的施工方法。文章用MIDAS 2010程序建立主梁三維實(shí)體模型，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，可供橋梁設(shè)計(jì)參考。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞：桁架橋；下承式；結(jié)構(gòu)分析；施工方案。 </p><p>　　中圖分類號(hào)：O655.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p><b>　　1.概述 </b></p><p>　　長(zhǎng)春西安路跨鐵路立交橋位于西安路和遼寧路交叉口的西側(cè)，本橋在該處跨越京哈上下行線和長(zhǎng)春輕軌左右線，是該區(qū)域的重要節(jié)點(diǎn)。該橋設(shè)計(jì)荷載公路

3、Ⅰ級(jí)，為雙幅橋，單幅行車道凈寬14m，人行道寬3m，橋下鐵路凈高不小于7.96m。 </p><p>　　由于橋梁距離路口較近，主梁建筑高度受限制，而本橋跨越的京哈線為主干線，車流密集，對(duì)橋梁的施工工期和施工方法有較高要求。受上述條件限制，經(jīng)綜合比選，本橋確定采用下承式桁架橋的橋型方案。 </p><p><b>　　2.主要材料 </b></p>&l

4、t;p><b>　　2.1混凝土： </b></p><p>　　橋面板：采用C40混凝土 </p><p>　　橋臺(tái)、墻帽、承臺(tái)、樁基礎(chǔ)、人行道板：采用C30混凝土 </p><p><b>　　2.2鋼材： </b></p><p>　　1) 鋼梁的主桁、縱梁、橫梁、上、下平縱聯(lián)、橋門(mén)架、

5、橫聯(lián)均采用Q370qE橋梁用結(jié)構(gòu)鋼。 </p><p>　　2) 鋼梁的輔助結(jié)構(gòu)主要采用Q235-B.Z鋼。 </p><p><b>　　3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </b></p><p>　　3.1 主桁總體結(jié)構(gòu) </p><p>　　橋梁結(jié)構(gòu)為一孔下承式鋼桁架橋，計(jì)算跨度為60m，主桁采用三角桁式，等高度桁架，其最大桁高9.5

6、m，主桁中心距18.6m，節(jié)間長(zhǎng)6m。主橋上部橫斷面布置圖見(jiàn)圖1。 </p><p>　　圖1 主橋上部橫斷面布置圖 </p><p><b>　　3.2 主桁桿件 </b></p><p>　　主桁桿件上、下弦桿和端斜桿設(shè)計(jì)為箱型，其余均為工字形。主桁上部結(jié)構(gòu)立面布置圖見(jiàn)圖2。 </p><p>　　圖2 主橋上部結(jié)構(gòu)

7、立面布置圖 </p><p>　　3.3 聯(lián)結(jié)系和橋門(mén)架 </p><p>　　在主桁的上平面設(shè)上平縱聯(lián)，下平面設(shè)下平縱聯(lián)，桿件均為工字型截面。 </p><p>　　在主桁A3，A5，A3’節(jié)點(diǎn)設(shè)橫聯(lián)，橫聯(lián)采用三角桁式，高度為2.5m。工字型截面。在主桁A1，A1’節(jié)點(diǎn)設(shè)橋門(mén)架，橋門(mén)架亦為三角桁式，工字型截面。 </p><p><b

8、>　　3.4 橋面系 </b></p><p>　　縱梁：在兩片桁架之間共設(shè)9片縱梁，中心距2.15m，桿件為工字型截面。 </p><p>　　橫梁：端橫梁和中間橫梁均為工字型截面。橫梁上設(shè)剪力鍵與橋面板相連，剪力鍵栓釘直徑22mm，栓釘長(zhǎng)度180mm。 </p><p>　　圖3橋面系斷面圖圖4橋面系側(cè)面圖 </p><p&

9、gt;<b>　　4結(jié)構(gòu)計(jì)算 </b></p><p>　　4.1 主桁結(jié)構(gòu)計(jì)算 </p><p>　　4.1.1 主桁整體計(jì)算 </p><p>　　主桁計(jì)算采用Midas空間程序建立整體空間模型，主桁架上弦桿、下弦桿、斜桿和豎桿采用空間桿單元，橋面系中橫梁、次橫梁、縱梁采用梁?jiǎn)卧?，橋面板采用板單元模擬。橋面鋪裝等附屬結(jié)構(gòu)折算成均布荷載施加于

10、橋面板上?？臻g模型見(jiàn)圖5。 </p><p>　　圖5 空間計(jì)算模型 </p><p>　　全橋按恒載和車輛、人群活載兩種工況考慮。依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，車道荷載為公路-Ⅰ級(jí)，設(shè)置車道為4條。人群荷載按4KN/m2施加于橋面板上。全橋鋼結(jié)構(gòu)部分的恒載以自重的形式加載到模型上，其容重取為78.5kN/m3。對(duì)于附屬設(shè)施及節(jié)點(diǎn)板等的重量則以均布力或集中力的形式加載到橫梁上傳到主桁架節(jié)點(diǎn)或直接作用在主桁

11、架節(jié)點(diǎn)上。主桁架內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。 </p><p>　　表1 主桁桿件內(nèi)力 </p><p>　　經(jīng)計(jì)算表明，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　4.1.2 連接設(shè)計(jì)及驗(yàn)算 </p><p>　　連接設(shè)計(jì)主要包括腹桿、弦桿連接計(jì)算和節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度計(jì)算。 </p><p>　　（1）主桁腹桿、弦桿

12、按其承載力進(jìn)行連接計(jì)算。 </p><p>　?。?）節(jié)點(diǎn)板撕裂時(shí)的容許應(yīng)力按以下原則計(jì)算：當(dāng)撕裂截面垂直于斜桿內(nèi)力方向時(shí)，其撕裂容許應(yīng)力按[σ]計(jì)；當(dāng)截面與斜桿內(nèi)力方向斜交或平行時(shí)，則其撕裂容許應(yīng)力按0.75[σ]計(jì)。 </p><p><b>　　4.2 橫梁計(jì)算 </b></p><p>　　橫梁簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)支的鋼-混凝土組合梁進(jìn)行計(jì)算，

13、鋼材為Q370qE鋼，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。 </p><p><b>　?。?）恒載 </b></p><p>　　按橋面板、縱梁、次橫梁、橋面鋪裝、欄桿、人行道板、沿縱橋向6m長(zhǎng)度范圍內(nèi)的重量作用到橫梁進(jìn)行計(jì)算。 </p><p><b>　?。?）活載 </b></p><p>　　橫梁在活

14、載作用下取兩個(gè)節(jié)間計(jì)算，考慮縱向活載影響，得到作用在橫梁上的等效輪重，求出等效輪重后，按跨中截面彎矩影響線進(jìn)行布載，算出跨中截面的汽車活載彎矩。人群荷載按每根橫梁承擔(dān)沿縱橋向6m長(zhǎng)度范圍內(nèi)的人群荷載重量計(jì)算。 </p><p>　　4.3變形及預(yù)拱度設(shè)置 </p><p>　　恒載跨中最大撓度：3.84cm；汽車荷載跨中最大撓度：1.28cm；人群荷載跨中最大撓度0.39cm。由于3.84

15、+1.28=5.12cm，根據(jù)規(guī)范，撓度大于L/1600=3.75cm，需設(shè)預(yù)拱度為3.84+1.28×0.5=4.48cm。活載撓度1.28cm<L/800=6000/800=7.5cm，滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　4.4 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算 </p><p>　　采用Midas空間程序?qū)﹁旒軜虻姆€(wěn)定進(jìn)行分析計(jì)算，一階失穩(wěn)為上弦桿在上平縱聯(lián)內(nèi)失穩(wěn)，臨界荷載特征值系數(shù)為

16、34.9，滿足規(guī)范要求。 </p><p><b>　　5.施工方案 </b></p><p>　　該橋跨越京哈上下行線和長(zhǎng)春輕軌左右線，京哈線車流密度大。為降低橋梁施工對(duì)既有鐵路行車的干擾，綜合考慮施工環(huán)境，施工周期等因素，經(jīng)過(guò)方案比選確定在鐵路上方搭設(shè)支架拼裝桁架橋的施工方法。施工期間需搭設(shè)棚架對(duì)鐵路進(jìn)行防護(hù)。 </p><p><b

17、>　　6.結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　（1）下承式桁架橋梁高較低，施工速度快，當(dāng)橋下建筑高度和施工工期受限時(shí)，此種橋型具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力； </p><p>　?。?）鋼桁梁橋計(jì)算，除整體計(jì)算外，還應(yīng)注重局部計(jì)算，如節(jié)點(diǎn)板計(jì)算等； </p><p>　　（3）采用鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋面系，自重輕，方便施工，行車舒適性高，對(duì)公路和城市下承式桁架

18、橋，是比較適合的一種結(jié)構(gòu)形式； </p><p>　　（4）工廠預(yù)制桁架桿件，支架上拼裝成橋的施工方法具有經(jīng)濟(jì)、快捷的特點(diǎn)，節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力，滿足橋梁現(xiàn)代化施工步伐加快的需要。在鐵路上方施工，需注意對(duì)鐵路行車的防護(hù)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 劉玉擎.《組合結(jié)構(gòu)橋梁》[M].北京