1、钢桁梁桥设计与防护新技术的应用摘要：本文主要围绕钢桁梁桥设计的实例，具体分析了钢桁梁桥设计的具体过程和需要注意的要点。同时，本文结合实例具体分析了钢桁梁桥防护新技术，以期能够为我国的钢桁梁桥设计提供意义的参考。 关键词：钢桁梁桥；设计；防护新技术 中图分类号：U445 文献标识码：A 前言 由于钢桁梁具有钢材强度高,加工便捷,重量轻,架设快的优势,所以得到了设计和施工人员的青睐，我国的武汉长江大桥和南京长江大桥均使用了钢桁梁桥。随着钢桁梁桥被大量使用，采取新技术来提高钢桁梁桥的质量极其关键。 一钢桁梁桥 钢桁梁桥可以看作是将实腹的钢板梁桥按照一定规则空腹化的结构形式，结构整体上为梁的受力方式，
2、即主要承受弯矩和剪力的结构。钢桁梁桥由主桁、联结系、桥面系、制动联结系、桥面、支座及桥墩（桥台）组成。 1、主桁 钢桁梁桥的主要承重结构，最常采用的是平面桁架，在竖向荷载作用下其受力实质是格构式的梁。主桁由上弦杆、下弦杆和腹杆组成。 2、联结系 联结系分为纵向联结系和横向联结系，将两榀主桁架联成坚强的空间桁架结构，能承受任何方向的荷载并可靠地传递到支座。 3、桥面系 采用纵横梁体系作为其桥面系，由横梁、纵梁及纵梁之间的联结系组成。其作用是承受由桥面传来的竖向和纵向荷载，并传递给主桁节点。4、制动联结系 也称为制动撑架，设置在于桥面系相邻的平纵联的中部，通常由四根杆件组成。作用是将纵梁上的纵向水
3、平制动力传至主桁，以减小制动力对横梁的不利影响。桥面、支座及墩台与其它桥梁相似。 二钢桁梁桥设计实例 1、钢桁连续梁 缅甸乔匹亚(KYWEKUKYAUKPHYAR)大桥跨径布置为(480+0.9+480+0.9)m 连续桁梁+(530.6)m 钢板结合梁桥,桥梁全宽12.1m,桥型布置见图 1。主桥采用变桁高的连续钢桁梁形式,主桁为带竖杆的华伦式桁架,桁宽 9.5m,跨中桁高 8m,支点处桁高 12m,节间长 8m。主桁杆件除竖杆外均为工厂加工杆件,高强螺栓联结,杆件宽度均为 400mm。上下弦杆及腹杆全部采用 H 形截面,上下弦杆均高 500mm,宽 400mm。腹杆高度根据受力需要分别采用
4、 600mm 及 460mm 两种型式,杆件最大板厚为32mm。竖杆采用热轧型钢 HM400300,上、下弦平面纵向联结系杆件采用热轧型钢 HW250250,交叉型布置,高强螺栓与主桁节点连接。板层摩擦面处理采用热喷铝涂层。桥面系为纵横梁体系:全桥横向并列 4 片纵梁,间距 2.4m;纵梁为工厂焊制工字形截面构件,高 650mm。横梁及托架设在主桁下弦节点处,桁内侧均设有横梁,桁外侧设有托架,均为焊接工字形截面,横梁高 1250mm,托架高 1000mm。 图 1 乔匹亚大桥总体布置 该桥钢结构由国内加工制造并经初次工厂化防腐处理后船运到缅甸工地再进行二次防护与安装。 2、钢桁结合梁斜拉桥 缅
5、甸仰光市昂山亚(Aung zaya)大桥为主跨(140.9+300+140.9)m 斜拉桥,系 4 车道城市桥梁,桥梁全宽 21.1m。主桥结构见图 2,系根据美国公路桥梁标准规范AASHTO 设计,荷载标准为 HS20-44 级。 主桥索塔为 H 形截面钢筋混凝土空心塔,塔高 85.38m,索塔上下横梁及拉索锚固区为预应力混凝土结构,采用 1215.24mm 预应力钢绞线,OVM锚锚固。基础为1500mm 钻孔灌注桩基础,主塔桩长 8284m。斜拉索采用PES917PES1877 五种规格热挤 PE 斜拉索,对称布置,主塔两侧第 1 对索间距 36m,跨中索间距为 12m,跨中无索段长 24
6、m,边跨最后 1 根索距梁端2.8m 范围内配置了平衡重混凝土。主梁高 6m,上下弦杆采用箱形截面钢梁,纵横梁、腹杆及下平联采用 H 形截面钢梁,不设竖杆。主梁纵向支座采用盆式橡胶支座,侧向限位支座采用板式橡胶支座。桥面板采用预制钢筋混凝土板,存梁 6 个月后现浇微膨胀水泥混凝土湿接缝,通过剪力钉形成结合梁,沥青混凝土桥面铺装。 3、钢塔钢桁梁悬索桥 通德(Twan Tay)大桥位于缅甸仰光市英胜(INSEIN)开发区内。设计采用 256.0m 跨度、混凝土塔座、钢箱形索塔、钢桁梁简支悬索桥,锚碇内主缆散索点距主塔 80.818m,一跨跨越通航任务繁重的来沙答(HLAINGTHATAR)河。
7、图 2 昂山亚大桥主桥结构 图 3 通德大桥主桥结构 主桥全宽 13.3m,其中双车道净宽 8.5m,设计荷载:HS20-44,验算荷载为 10m 一辆 60t 重车,人行道宽(21.2)m;主缆跨径布置为(80.818+256+80.818)m,主缆矢跨比采用 1/9.5,进一步减轻了主缆的恒载内力,同时又兼顾了桥梁合理的整体刚度。位于两主塔间的主梁布置在半径 14000m 的竖曲线上。吊索间距采用 5.0m,充分考虑了预制钢梁的吊装与架设,主梁通过竖向支座支承于主塔横系梁上,在其纵向设置一固定支座和一活动支座,主梁两端梁底中间设有侧向抗风支座。 由于本桥位于河滩带,土层承载力低,故两岸锚碇
8、均采用钻孔桩基础重力式锚碇,除锚固区混凝土为 C40 外,其余均为 C30 混凝土。该桥采用了密(吊)索体系减少钢桁梁用钢量,采用热轧 H 形钢取代钢板加工 H 形钢节省造价。 三结构设计的新技术应用 1、整体节点板 桁梁节点通常用外贴式节点、内插式节点。外贴式节点实际上是弦杆的局部加强,螺栓与钢材用量均较大;内插式节点是把节点板插到弦杆腹板的位置,切断弦杆的腹板用联结盖板联结,钢材数量节省但螺栓数量不减。采用整体式节点板,即把节点板预先和上下弦杆焊成整体,节点板与弦杆合二为一,仅斜杆和另一端弦杆采用高强螺栓联结,既节省了钢材、减少了高强螺栓用量,且加强了结构整体性。昂山亚大桥主桁节点均采用了
9、整体式节点板。 2、热轧 H 形钢 H 形钢指其翼缘内外表面相互平行、截面为 H 形的热轧型材,系由万能轧机精轧而成的宽翼缘型钢。由于钢桁梁 H 形断面采用较多,国内多采用钢板全断面焊接、矫正成型,焊接标准要求高,预热矫正降低钢材强度及弹性模量,随着 H 形钢尺寸加大,品种增加,直接应用 H 形钢制造钢桁梁构件,其造价仅为钢板加工 H 形钢的一半左右。目前,国产材料受规格型号不全制约限制了用量,但竖杆、上下平联等钢结构设计均可直接采用热轧 H 形钢,既确保钢结构整体均匀受力,又提高了钢结构的经济适应性。 3、钢箱形主桁弦杆 箱形梁的主要优点是抗弯和抗扭刚度大,安装养护方便,外形简洁美观。连续桁
10、梁的优点是具有较大的竖向刚度和横向刚度,挠度曲线匀顺,局部破坏易恢复,将主弦杆做成箱形截面则将桁梁与箱梁的优点结合起来,使得结构的刚度大,抗弯抗扭好,钢材用量节省,工程造价降低。昂山亚大桥上、下弦杆采用了箱形断面。 四钢桁梁桥设计需要注意的问题 1、下承式钢桁梁桥被广泛应用于铁路桥梁中,随着我国钢产量的增加和钢材防腐技术的进步,在公路和城市桥梁的新建与改建中,当桥下建筑高度和施工工期受限时,下承式钢桁梁桥也是一种很具竞争力的桥型。 2、对于公路和城市下承式钢桁梁桥,采用板式桥门架和钢-混凝土组合结构桥面系是比较适合的一种结构形式。 3、钢桁梁桥的设计,除了应重视主体结构构件的设计外,还应注重节
11、点连接、桥面系结构形式及支座等细部构造的设计。 4、在设计过程中,应充分征求有经验的钢桁梁制造厂和施工单位的意见,按照切实可行的制造工艺与施工方案进行设计,对减少设计返工和修改工作量、缩短设计制造与施工工期大有益处。 结束语 综上所述，钢桁梁桥的设计过程中，首先要合理的分析设计的步骤和流程，并严格按照设计的方法展开设计工作。同时，为了提高钢桁梁桥的性能，要尽量配合使用先进的工艺技术，以提高其钢桁梁桥的使用效果。 参考文献 1陈普智.大跨度钢桁梁桥顶推施工安全监测与分析D.合肥工业大学,2012. 2刘永健,刘世忠,米静,程高.双层公路钢桁梁桥车桥耦合振动J.交通运输工程学报,2012,06:20-28. 3陈鹏,高亮,马鸣楠.空间钢桁梁桥上无缝线路梁轨相互作用耦合模型J.钢结构,2010,09:28-30.
