铁路大跨度简支钢桁梁连续悬拼架设主梁受力分析论文_李凯

摘要：简支钢桁梁采用悬臂架设施工，其受力模型在施工阶段是悬臂或连续梁桥，而在后期成桥阶段是简支梁桥，主梁杆件的内力会发生很大的变化，关键构件甚至会发生拉压逆转，且施工过程中临时荷载种类多，存在可变性及多种结构体系之间的转换，施工阶段主梁杆件受力复杂，确保架设过程中主梁结构安全及后续运营使用安全是关键。

关键词：钢桁梁；连续悬拼；主梁受力分析；

1.前言

太和安宁河双线特大桥起止里程DK426+727-DK429+598，全长2871.197米，全桥孔跨布置形式为51×32m+4×80m钢桁梁+5×32m+1×80m钢桁梁+2×24m+12×32m，其中51号墩～55号墩采用4×80m钢桁梁跨越安宁河，桥轴线与安宁河斜交角约为34度。

80米双线下承式钢桁结合梁主跨80.0米，全长82.0米，主桁采用三角形无竖杆桁架，节间10.0米，桁高11.5米，桁宽13.8米；桥面系采用密横梁与混凝土桥面板结合体系，横梁间距为2.5米。主桁构件采用Q370qE钢材，桥面系横梁采用Q345qE钢材，桥门架、中间横联及上平纵向连接系采用Q345qD钢材，用钢量6625吨。

图1-1 太和安宁河双线特大桥4×80m钢桁梁立面图

2.工程施工重点、难点

针对该桥的结构形式，采用连续悬臂架设的施工方法，具有以下特点：

（1）钢桁梁采用悬臂施工，其受力模型在施工阶段是悬臂或连续梁桥，而在后期成桥阶段是简支梁桥，桁架中杆件的内力会发生很大的变化，关键构件甚至会发生拉压逆转，施工阶段桁梁杆件受力复杂，确保桥梁结构总体受力和成桥线型是关键。

（2）施工过程中临时荷载种类多，存在可变性及多种结构体系之间的转换，悬臂拼装架设过程中风荷载、运梁小车荷载、温度沿横桥向的梯度差异等因素影响，施工过程不易控制。

3.架设施工方案

针对钢桁梁的结构特点及现场施工环境，通过充分比选和专家论证，确定“大跨度多孔三角形无竖杆铁路简支钢桁梁连续悬臂架设”施工工艺。在首孔55-54号墩设置提梁平台，墩间设置临时支墩、龙门吊走行支墩及轨道梁，利用50t跨墩龙门吊进行首孔55-54号墩膺架法架设。利用首孔梁作为40t全回转吊机占位平台及悬臂拼装配重梁，焊接梁间临时杆件，悬臂拼装架设54-51号墩间钢桁梁，直至架设完成。

图3-1 太和安宁河双线特大桥4×80m钢桁梁方案图示

3.1膺架法架设方案

首孔钢桁梁拼装支架位于54#～55#墩之间，拼装支架采用打入钢管桩基础+桩顶分配梁+铸钢垫块结构，拼装支架与门吊走道支架一体设计，门吊走道支架采用打入钢管桩基础+桩顶纵梁+钢轨

3.2悬拼法架设方案

首孔钢桁梁在拼装支架上拼装完毕后，采用汽车吊将40t全回转架梁吊机拼装完毕，然后拼装、焊接钢梁临时杆件，从54#墩向51#墩悬臂拼装钢桁梁，在53-54#墩、52-53#墩、51-52#墩之间各设置临时墩一座，临时墩采用钢管桩基础+桩顶分配梁+分配梁+钢垫块的形式。

4.膺架法架设

4.1膺架法架设工况

膺架法架设工况计算分2种工况：

（1）门吊拼装钢梁工况荷载组合：结构自重+钢梁自重+风荷载+制动荷载+门吊最大轮压

（2）40t全回转吊机拼装上桥工况荷载组合：结构自重+钢梁自重+40t全回转吊机+风荷载

4.2膺架法架设主梁受力计算

采用Midas Civil软件建立施工计算模型，模型构件中钢梁均采用梁单元模拟，根据支点位置施加边界条件。

4.2.1主梁支点反力

图4-1 各支点反力（t）

由图可知，钢梁的最大支点反力Nmax=135.5t，P=3.7t。（对应支点N=135.1t，P=0）

4.2.2主梁应力

图4-2 钢梁应力云图（MPa）

由图可知，钢梁的最大组合应力σ=23MPa，满足要求。

4.2.3主梁受力变形

图4-3 钢梁变形云图（mm）

由图可知，钢梁的最大变形f=4mm，满足要求。

5.悬拼法架设

5.1悬拼法架设工况

钢梁验算荷载组合：钢梁自重+40t全回转吊机+风荷载+运梁荷载，根据钢梁悬拼步骤与全回转吊机站位情况，分8个施工工况对钢梁悬臂拼装进行验算。

表5-1：钢梁悬拼过程计算工况

5.2膺架法架设主梁受力计算

5.2.1主梁应力

图5-1 钢梁应力云图（MPa）

由图可知，钢梁的最大组合应力σ=101.0MPa，满足要求。

5.2.2主梁受力变形

图5-2 钢梁变形云图（mm）

由图可知，钢梁的最大变形f=55.9mm（上临时墩前）<L/400=100mm，满足要求。

6.监控数据对比情况

表6-1：监控数据对比情况（Mpa）

注：通过表贴式应变计来获取架设过程中截面应力。

7.结束语

本文以成昆铁路4×80m钢桁梁架设施工方案为例，并结合第三方监控量测数据，进一步验证方案计算结果，浅谈计算经验，为日后同类型钢桁梁架设方案检算、施工提供案例参考。

参考文献：

［1］时速160公里客货共线 有碴轨道80m双线下承式钢桁结合梁

［2］孙训方等.材料力学［M］北京：人民交通出版社，2006.

［3］李国豪《钢桥设计》；

［4］《施工技术实战真功夫》之——施工临时支撑结构专项技术方案，刘东跃编著，辽宁科学技术出版社出版ISBN 978-7-5381-8218-7

论文作者:李凯

论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期

论文发表时间:2020/4/14

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