60m跨鐵路桁架橋設計

1、<p>　　60m跨鐵路桁架橋設計</p><p>　　摘要：長春西安路跨鐵路和輕軌桁架橋為一孔60m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分別設上平縱聯(lián)和下平縱聯(lián)。該橋采用在工廠預制桁架橋桿件，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體模型，對橋梁結構進行了分析，可供橋梁設計參考。 </p>

2、<p>　　關鍵詞：桁架橋；下承式；結構分析；施工方案。 </p><p>　　中圖分類號：O655.4 文獻標識碼：A文章編號： </p><p><b>　　1.概述 </b></p><p>　　長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，本橋在該處跨越京哈上下行線和長春輕軌左右線，是該區(qū)域的重要節(jié)點。該橋設計荷載公路

3、Ⅰ級，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、墻帽、承臺、樁基礎、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)、橋門架、

5、橫聯(lián)均采用Q370qE橋梁用結構鋼。 </p><p>　　2) 鋼梁的輔助結構主要采用Q235-B.Z鋼。 </p><p><b>　　3.結構設計 </b></p><p>　　3.1 主桁總體結構 </p><p>　　橋梁結構為一孔下承式鋼桁架橋，計算跨度為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6m。主橋上部橫斷面布置圖見圖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、下弦桿和端斜桿設計為箱型，其余均為工字形。主桁上部結構立面布置圖見圖2。 </p><p>　　圖2 主橋上部結構

7、立面布置圖 </p><p>　　3.3 聯(lián)結系和橋門架 </p><p>　　在主桁的上平面設上平縱聯(lián)，下平面設下平縱聯(lián)，桿件均為工字型截面。 </p><p>　　在主桁A3，A5，A3’節(jié)點設橫聯(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)點設橋門架，橋門架亦為三角桁式，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。橫梁上設剪力鍵與橋面板相連，剪力鍵栓釘直徑22mm，栓釘長度180mm。 </p><p>　　圖3橋面系斷面圖圖4橋面系側面圖 </p><p&

9、gt;<b>　　4結構計算 </b></p><p>　　4.1 主桁結構計算 </p><p>　　4.1.1 主桁整體計算 </p><p>　　主桁計算采用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、縱梁采用梁單元，橋面板采用板單元模擬。橋面鋪裝等附屬結構折算成均布荷載施加于

10、橋面板上?？臻g模型見圖5。 </p><p>　　圖5 空間計算模型 </p><p>　　全橋按恒載和車輛、人群活載兩種工況考慮。依據(jù)設計標準，車道荷載為公路-Ⅰ級，設置車道為4條。人群荷載按4KN/m2施加于橋面板上。全橋鋼結構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。對于附屬設施及節(jié)點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)點或直接作用在主桁

11、架節(jié)點上。主桁架內力計算結果見下表。 </p><p>　　表1 主桁桿件內力 </p><p>　　經(jīng)計算表明，結構強度、剛度及穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　4.1.2 連接設計及驗算 </p><p>　　連接設計主要包括腹桿、弦桿連接計算和節(jié)點板強度計算。 </p><p>　　（1）主桁腹桿、弦桿

12、按其承載力進行連接計算。 </p><p>　?。?）節(jié)點板撕裂時的容許應力按以下原則計算：當撕裂截面垂直于斜桿內力方向時，其撕裂容許應力按[σ]計；當截面與斜桿內力方向斜交或平行時，則其撕裂容許應力按0.75[σ]計。 </p><p><b>　　4.2 橫梁計算 </b></p><p>　　橫梁簡化為一個簡支的鋼-混凝土組合梁進行計算，

13、鋼材為Q370qE鋼，混凝土強度等級為C40。 </p><p><b>　　（1）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長度范圍內的重量作用到橫梁進行計算。 </p><p><b>　?。?）活載 </b></p><p>　　橫梁在活

14、載作用下取兩個節(jié)間計算，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沿縱橋向6m長度范圍內的人群荷載重量計算。 </p><p>　　4.3變形及預拱度設置 </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，需設預拱度為3.84+1.28×0.5=4.48cm?；钶d撓度1.28cm<L/800=6000/800=7.5cm，滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　4.4 結構穩(wěn)定計算 </p><p>　　采用Midas空間程序對桁架橋的穩(wěn)定進行分析計算，一階失穩(wěn)為上弦桿在上平縱聯(lián)內失穩(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春輕軌左右線，京哈線車流密度大。為降低橋梁施工對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)過方案比選確定在鐵路上方搭設支架拼裝桁架橋的施工方法。施工期間需搭設棚架對鐵路進行防護。 </p><p><b

17、>　　6.結語 </b></p><p>　?。?）下承式桁架橋梁高較低，施工速度快，當橋下建筑高度和施工工期受限時，此種橋型具有較強的競爭力； </p><p>　?。?）鋼桁梁橋計算，除整體計算外，還應注重局部計算，如節(jié)點板計算等； </p><p>　?。?）采用鋼-混凝土組合結構橋面系，自重輕，方便施工，行車舒適性高，對公路和城市下承式桁架

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