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组合钢板梁桥的结构设计与施工方法
限制了吊装能力、宽跨比较大等情况下才会使用多主梁结构。
上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司
SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD.
钢梁
1.主梁翼缘
平面布置:桥梁在平面上为直线时,主梁的翼缘采用直线布置;桥梁在平面上为曲 线时,主梁的翼缘通常也设置为曲线。 宽 度:在顺桥向基本不作变化,上翼缘是为方便桥面板施工模板的架设,下翼
梁高:
钢梁梁高与跨度之比(高跨比)通常在1/24-1/28的范围。跨度大 于50m时,接近于1/28;跨度小于50m时,高跨比随跨度减小而增 加,在跨度30m左右时高跨比接近1/24。 对于超过两跨的变断面梁,高跨比跨中约为1/36、中间支点处约 为1/24。 上述高跨比适合于桥宽在12m左右的桥梁,当桥面宽度增加时梁
大横梁纵向间距一般为4m左右, 一般不做变化,以便简化构造; 桥面板通常采用普通钢筋混凝土 结构,厚度一般为24~25cm; 工字型钢主梁和大横梁的上翼缘 设有焊钉连接件,与桥面板结合。 有悬臂大横梁双主梁组合梁断面示意 (单向横坡与双向横坡)
无悬臂大横梁双主梁组合梁断面示意 (单向横坡)
一般用在桥面较宽、主梁间距比较大的 时候,其桥面板第二系统受力特征分为 两种:悬臂部分为横向单向板(悬臂长 度宜控制在2m左右)、中间部分为纵向 单向板。
钢梁
3.小横梁
横梁与主梁连接: 由T形断面的加劲肋连接,被称为“横梁连接加劲”或“连接加 劲”。
总体布置
1.跨径布置
组合结构梁式桥的跨径布置弹性很大,更能适应不规则的跨径布置。
跨越山谷等类似条件时,连续梁的边中跨比值可以达到 0.8;但采用更大的边中跨比值时,将会因结构受力不 合理而影响其经济性。
跨越道路、河流等较为平坦的的地形时,正常情况下桥 梁的边中跨比以0.6左右较为合理;设置支点竖向调节 装置时甚至可以降低到0.5,可使结构总长达到最小。
发展概况
组合钢板梁桥构造简单、设计和建造的适用条件广泛、制作与施工方便,得到了广泛
应用,是一种非常经济和耐久的结构。
早期组合钢板梁桥: 钢板梁间设置许多横梁、水平及竖向横撑,腹板上焊接 许多横向加劲肋,纵梁间距也很小。
导致构件数量多、焊接量大,成本高、维护困难,疲劳
破坏也成为突出问题。
经过大量探索、 研究和试验
高应该适当增加,反之梁高可以适当减小。
小横梁结构尺寸参数
钢板梁腹板中心间距:
两片钢板梁腹板的中心距约为桥面宽度的0.55。 对于大横梁双主梁桥,当为无悬臂支撑横肋时,可以按照混凝土 桥面板悬臂长度2m左右进行钢梁间距设置。
桥面板厚度:
大横梁双主梁桥:一般取24cm~26cm。 小横梁双主梁桥:桥面板厚度通常是变化的,与桥面宽度LT、钢 大横梁结构尺寸参数
经济的等高粱; 桥跨与梁高的布置突出了大跨,且相对于等高梁结构产生了变化,表现出较好的美学 效果。
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总体布置
2.主要设计参数(双主梁)
小横梁双主梁组合梁断面示意(单向横坡与双向横坡)
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结构形式
2.大横梁组合梁(双主梁)
结构特点:横梁与桥面板连接并支撑桥面板,与桥面板结合共同受力;通常在桥面板重 量显著增加时采用,如桥面板宽度较大或者桥梁跨径较大;结构施工较为复杂。
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结构形式
3.多主梁组合梁
当桥面较宽时,组合钢板梁可以采用多主梁形式。
四主梁组合梁断面(双向横坡)
多主梁结构的中间梁需要设置横梁及相应的竖向加劲肋,在一般情况下要比双主梁 的造价指标高。因此,只有在桥面板宽度大于25m、梁高较低、现场不能使用大吊机而
自八十年代起: 取消了纵向加劲肋; 垂直加劲肋大多为T形并直接与翼缘焊接在一起,增厚
腹板可增大垂直加劲肋的间隔;
框架式联结系取代了从前的K形联结系,大大减少构件, 组合钢板梁桥结构演变示意 简化了连接。
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组合钢板梁桥
—结构设计与施工方法
邵长宇
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大量工程实践 形成的规律性 做法
等高梁中跨翼缘板合理变厚次数示意
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钢梁
2.主梁腹板
总体情况:桥梁在平面上为直线时,主梁腹板为一块简单的平板;桥梁在平面上是
板梁腹板间距L有关,可采用如下公式估算:支点 0.13+(LT-L)
/26、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中0.13+L/50。
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结构形式
1.小横梁组合梁(双主梁)
钢梁
3.小横梁
横梁高度:中间横梁高度一般在400mm至700mm,视主梁的梁高和间距而定;支点横
梁通常为高度600mm至1600mm的焊接构件,具体的高度取值主要与跨度有关。
最不利条件下主梁侧 扭失稳控制设计时
支点横梁
加强的支点横梁
横梁间距:一般等间距布置,最大间距一般不超过8m。有时需要在支点附近减小横
横梁立面布置:桥面双向坡时,横梁沿横桥向对称水平设置;桥面单向坡时,横梁 可水平设置(制造、连接简单);当梁高较低或道路横坡较大时,横梁顺横坡方向设置
(提供足够空间供桥面板滑模现浇与钢梁维护之用)。
横梁一般设置在 主梁形心或形心 稍微偏下的位置
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总体布置
2.立面布置
变高梁
各跨均变高的组合钢板梁立面布置
大跨度桥梁采用等高梁将导致钢材用量指标的升高,可采用各跨均变高的立面布置:
梁高的变化将导致制造和安装的复杂化,因此只在特殊的情况下使用,如跨度很大或
者有净空限制的时候; 尤其适合钢梁采用吊装施工,与等高梁相比,变高梁在施工上并无明显的差别; 梁底曲线可以是抛物线,也可以是三次曲线或者直线;
等高粱是组合钢板梁桥最常见的结构形式: 工厂化制造的最经济结构形式;
等高梁立面布置
方便钢梁的运输与安装施工,尤其采用 顶推法施工时; 在边跨较短的情况下,也可以采用端部 变高梁,梁端梁高可以减少到中跨梁高的
端部变高梁立面布置
2/3左右。
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缘是为方便顶推钢梁时侧向引导。 厚 定。 变厚方向:通常朝向腹板方向(外对齐),以方便施工。当采用吊装施工时,下翼 缘可以朝下变厚。
上翼缘朝下变厚,方便 桥面板施工
度:随横断面的位置不同而改变,最小厚度在25mm左右,最大厚度由计算确
下翼缘朝下变厚,方便 腹板下料和底板焊接 采用吊装施工时翼缘板变厚方向
发展概况
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发展概况
如今,在欧美等发达国家,随着组合钢板梁桥的大量研究与工程实践,对其结构的总 体性能更加了解,并在桥梁建设中得到广泛应用。
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总体布置
2.立面布置
混合梁高布置
等高和变高梁混合的立面布置
当一座很长的桥梁只需跨越少量障碍物时,可以采用等高和变高混合的结构:
在跨越障碍物时采用变高梁适应大跨需求,在没有限制条件的跨径采用制作安装方便、
当采用大横梁双主梁结构时,由于大横梁间距在全桥都应尽可能相等,所以需控 制跨径保持为大横梁间距的倍数关系。
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总体布置
2.立面布置
等高梁
【以法国为例】近些年建造的公路组合结构桥梁有90%都是组合钢板梁桥,以双主梁 或少主梁为主,组合钢板梁桥的桥面板一般设计为横向承重或纵向承重,对应主梁间 横梁分成大横梁与小横梁。 ◆主梁间距较大时,在纵向布置较密(一般4m)的大横梁,大横梁与桥面板采用连 接件结合。 ◆主梁间距不是很大时,两主梁间用小横梁连接,桥面板仅与主梁纵向结合,小横 梁间距较大,一般约为8m,其设置对施工具有重要的作用。