乌兰巴托钢桥送出工法施工时主桁的照查
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摘要：钢桥送出施工时，设计时抵抗正弯矩的断面可能会产生负弯矩，而在负弯矩时钢材的容许应力度会产生递减。因此，计算出施工时各断面的最大断面力，从而来对各断面进行应力照查以及座屈照查。
关键词：钢桥，送出工法，施工应力照查，座屈照查
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1. 施工计算模型的建立
1.1桥梁诸元
构造形式：262米6径间连续合成板桁桥
支间长：29.5m+47.0m+50.0m+55.0m+50.0m+29.5m
幅员：16.5m（无步道）~19.5m（有步道）
合成床板厚：240mm
1.2施工概要
桥梁全长262米，P3~P4径间横跨铁路，径间长55m。为保证铁路的畅通，各方案比较后，利用手延机的送出工法被选定为此区间的施工方案。上部工主桁以及合成床版的钢材部分J12~J18长62.9m在A2桥台侧利用160t汽车吊进行组装，组装完成后，利用油压送出装置向P3~P4径间送出，到达预定位置后，利用降下装置将主桁降到设计的位置。
1.3施工诸元
手延机长：30m，平均0.3t∕m
施工段桁长（包括合成床版钢材部分）：62.9m，16.8kN∕m
送出距离：84.0m
送出设备：油压送出装置
送出速度：20m∕天
1.4施工计算方针
(1) 利用送出装置的送出工法为每次送出距离1m，而每送出1m将是一个不同的状态。因此按每送出1m建立一个模型，来进行一次安定计算以及断面力计算。
(2) 将每个状态的断面力以及反力汇总，抽取每个节点的最大断面力来对该节点进行断面计算，从而对送出部分的断面进行施工应力的照查。
(3) 送出装置位置产生的反力将会对主桁的腹板产生座屈的影响，因此抽取相应节点的最大反力以及该节点的应力度来对该断面的腹板进行座屈照查。
(4) 施工时不均等系数：弯矩1.2，剪力1.2，反力1.2。
(5) 施工许容应力度系数：1.25
(6) 施工时荷重组合：只考虑钢材重量，风荷重以及地震荷重不考虑。
1.5计算模型
2.桥梁本体构造物的照查
2.1构造解析电算
1）节点坐标﹑断面性能﹑手延机断面诸元﹑主桁断面诸元等要素进行电算入力。
2）荷重的加载：主荷重包括主桁钢重、断热板钢重以及合成床板的钢材重量。风荷重以及地震荷重不考虑。
3）入力完了，进行电算。
2.2安定计算
施工时每送出1米将是一个不同的状态，为了防止施工时出现转倒现象，需要对每一个状态进行一次安定计算。在手延机没有搭到前方桥台时最为危险。第一个支点后方的抵抗弯矩至少是前方产生的弯矩的1.2倍才视为安全。该施工段最危险安定照查结果为1.7。如果出现小于1.2的状态，处理的方法多数为在后方添加重物，保证施工时主桁不能转倒。
2.3断面力解析结果汇总
利用软件电算将每个状态的断面力算出。然后将电算结果进行汇总，抽出每个断面的最大断面力，利用最大断面力来对每个断面进行断面照查。
下文以G1主桁J14~J15断面号11为例进行计算。
最大弯矩M=-9377.2 kN･m 剪力S=-590.215 kN 反力P=1219.385 kN
2.4主桁断面检讨集计
主桁断面11：
架设时最大弯矩6881.27 kN･m < 容许值8494.2 kN･m
架设时最小弯矩-9377.2 kN･m > 容许值-9206.5 kN･m
判定：OUT
照查的结果：主桁J14 ~J15区间施工时产生的负弯矩大于该断面的最大抵抗弯矩，如果使用现设计的断面进行施工，主桁很可能会受到破坏，因此该区间的主桁断面需要变更。比较后，增加下FLg的厚度为最好的方案。
2.5主桁断面的详细照查
(1) 现设计断面的照查（G1主桁J14~J15断面号11）
断面力以及計算条件
弯矩 M = -9377.0 kN･m 剪力 S =-590.0 kN固定点间距离 L = 4.535 m
施工时弯矩应力度
σu = -9377.0*106 * -1559.3 / ( 8609080*104) = 170 N/mm2 < σta = 262.5 N/mm2
σL = -9377.0*106 *1140.7 / ( 8609080*104) =-124 N/mm2 〉 σca =122.5 N/mm2
应力度OUT
(2) 变更后断面照查
G1主桁J14~J15区间下FLg板厚由原来的27mm变更为33mm后，断面计算通过。结果如下
架设时弯矩应力度
σu = -9377.0*106 * -1622.1 / ( 9239460*104) = 165 N/mm2 < σta = 262.5 N/mm2
σL = -9377.0*106 *1083.9 / ( 9239460*104) =-110 N/mm2 < σca = 182.5 N/mm2
2.6主桁的下FLg板厚变更后腹板的座屈照查
主桁断面计算通过后，再来进行腹板座屈照查。
1） 作用应力度的算出
由最大断面力进行断面计算时算出各断面的上下缘应力度以及剪切应力度。以断面11为例进行计算。
腹板上缘应力度σu =165 N/mm2
腹板下缘应力度σL =-110 N/mm2
剪切应力度 τ = 11 N/mm2
2）座屈照查条件
腹板幅 a：4535mm 设计基准强度F：355 N/mm2腹板高 d： 2655mm
反力受幅 c：400mm泊松比μ：0.30 腹板板厚 tw：21mm
反力 R（不均等系数1.2考虑）：1219.4kN
剪力 S(不均等系数1.2考虑）：-590.0 kN
3)座屈照查结果
组合应力度的座屈照查
S.F.= 1 / { √( (σp0/σpcr0)2 + (σc0/σccr0)2 ) + (σb0/σbcr0)2 + (τ/τcr)2 }
= 1 /1.12 =0.89 < 1.35判定：OUT
由电算结果得出现断面受拉侧座屈照查通过，而受压侧座屈照查没有通过。因此，对该断面的受压侧需要进行补强。补强方法为在压缩侧追加水平补强材。追加一段水平补强材后重新进行计算，座屈照查通过。
3.小结
桥梁设计时，主桁支间部是按承受正弯矩来进行断面计算，而在受到外界条件的限制的情况下，选用了送出工法施工。在送出的过程中当先端没有到达支点时，将会产生一个很大的负的弯矩，而设计时该处的断面按正弯矩来进行设计，下FLG承受拉力。施工时恰恰相反，该位置将承受压力，而此时钢材的容许应力度将会递减。因此，必须对主桁断面进行施工时应力计算。负弯矩作用下压缩侧的FLg照查以及压缩侧腹板的座屈照查也是必要的，多数情况下原设计的断面都会出现照查不通过的问题。而在必须采用送出工法时，增厚压缩侧FLg的板厚以及增设压缩侧腹板的水平补强材是行之有效的处理方法。
参考文献：
[ 1 ] 鋼構造架設設計施工指針
[ 2 ] 橋梁架設工事の積算
[ 3 ] 道路橋示方書・同解説
[ 4 ] 结构设计原理