大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁，尤其是一種大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁， 適用于頂推橋梁施工，確保橋梁在頂進過程中順利上墳及過墳，提高結(jié)構(gòu)的安全性。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，鋼巧梁越來越多的應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)，世界上已建成多座大跨度鋼巧梁橋等， 目前國外頂推法實現(xiàn)最大跨度為171m，鄭州黃河公鐵兩用橋W最大跨度頂推為168m為國 內(nèi)成功案例之最。無支墳頂推施工的跨度直接決定了最大懸臂長度，隨著懸臂長度的增加 施工設(shè)計難度將成幾何級數(shù)的增加，結(jié)構(gòu)受力與懸臂長度成平方關(guān)系，曉度與懸臂長度更 是四次方關(guān)系，因此制作大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁存在技術(shù)難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為克服W上缺點，實現(xiàn)大跨度（導(dǎo)梁120m，利用主橋鋼巧梁40m，實現(xiàn)最大凈懸臂 160m，最大跨度180m的過墳），本發(fā)明提出一種大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 陽〇化]一種大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁，包括導(dǎo)梁主體，導(dǎo)梁主體包括兩片巧片單元，巧 片單元包括上弦桿、下弦桿和若干個斜桿，若干個斜桿在上弦桿、下弦桿之間呈"W"形設(shè)置， 所述導(dǎo)梁主體包括前端的第一導(dǎo)梁段、后端的第二導(dǎo)梁段，第一導(dǎo)梁段與第二導(dǎo)梁段之間 通過第=導(dǎo)梁段連接一起，所述第=導(dǎo)梁段為高度漸變段，所述第一導(dǎo)梁段、第二導(dǎo)梁段均 由若干個節(jié)段組成，節(jié)段之間的距離形成節(jié)間長度，所述第一導(dǎo)梁段的導(dǎo)梁高度與節(jié)間長 度之比等于第二導(dǎo)梁段的導(dǎo)梁高度與節(jié)間長度之比，且第一導(dǎo)梁段的導(dǎo)梁高度小于第二導(dǎo) 梁段的導(dǎo)梁高度。
[0006] 導(dǎo)梁前端剛度相對較小，統(tǒng)一高度的選擇導(dǎo)致前段結(jié)構(gòu)高，而桿件截面偏弱，容易 引起失穩(wěn)及結(jié)構(gòu)振動，需要適當(dāng)降低節(jié)間整體尺寸。本發(fā)明的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁 設(shè)置第一導(dǎo)梁段的高度及節(jié)間長度小于第二導(dǎo)梁段，并將二者導(dǎo)梁高度與間節(jié)長度之比相 同，可獲得較大的凈懸臂，實現(xiàn)大跨度過墳。
[0007] 本發(fā)明制備了 180m的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁，但技術(shù)方案中"大跨度"指相 對大跨度，即采用本申請的技術(shù)方案相對于常規(guī)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)相對大跨度。
[0008] 另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁還可W具有W下附加技術(shù) 特征：
[0009] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)梁高度與節(jié)間長度之比為9:5。
[0010] 優(yōu)選的，所述第一導(dǎo)梁段的導(dǎo)梁高度為第二導(dǎo)梁段的導(dǎo)梁高度的1/2。
[0011] 優(yōu)選的，所述第一導(dǎo)梁段和第二導(dǎo)梁段的上下平聯(lián)處的桿件連接結(jié)構(gòu)相同。
[0012] 優(yōu)選的，所述上下平聯(lián)處由兩個平聯(lián)桿件按照十字交叉法連接。
[0013] 優(yōu)選的，所述第=導(dǎo)梁段具有兩個節(jié)段。
[0014] 優(yōu)選的，還包括若干個剪力撐，所述剪力撐設(shè)置在所述兩巧片單元的相對應(yīng)的斜 桿之間，且巧片單元上傾斜方向相同的斜桿間隔設(shè)置所述剪力撐。
[0015] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)梁本體下弦桿長度為120m，上弦桿總長度為125m，導(dǎo)梁本體寬度 為Ilm;第一導(dǎo)梁段的長度為40m，導(dǎo)梁高度為9m，節(jié)間長度為10m，第二導(dǎo)梁段的長度為 60m，導(dǎo)梁高度為18m，節(jié)間長度為20m，第=導(dǎo)梁段下弦長度為20m，第=導(dǎo)梁段上弦長度 25m;
[0016] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)梁本體靠近待安裝的鋼巧梁的至少一節(jié)上弦桿長度減短，從而實 現(xiàn)導(dǎo)梁本體前段（第一導(dǎo)梁段前段）預(yù)抬高。優(yōu)選的，采用=節(jié)上弦桿（m9ml0、ml0mll、 mllml2)長度減短30mm，實現(xiàn)導(dǎo)梁前端預(yù)抬高500mm。
[0017]所述第二導(dǎo)梁段的兩巧片的桿件箱型截面，其余桿件為工字型截面；
[0018] 導(dǎo)梁本體桿件均采用Q370qD鋼材制作。
[0019] 本發(fā)明專利針對最大凈懸臂160m，跨度180m的頂推施工，在國內(nèi)外尚屬首次。
[0020] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0021] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0022] 圖1為本發(fā)明大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖2為圖1的導(dǎo)梁上平聯(lián)整體圖；
[0024] 圖3為圖1的導(dǎo)梁下平聯(lián)整體圖； 陽0巧]圖4為導(dǎo)梁各節(jié)段剪力值；
[00%] 圖5為導(dǎo)梁各節(jié)段彎矩值；
[0027]圖6為第一剪力撐結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖7為第二剪力撐結(jié)構(gòu)圖。
[0029] 附圖標(biāo)記說明：
[0030] 上弦桿gl;下弦桿g2 ;斜桿的；第一導(dǎo)梁段dl;第二導(dǎo)梁段d2 ;第S導(dǎo)梁段d3 ;鋼 巧梁h。
【具體實施方式】
[0031] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似 的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在 用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0032] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、"厚度"、 "上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內(nèi)"、"外"等指示的方位或 位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不 是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不 能理解為對本發(fā)明的限制。
[0033] 此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可W明示或 者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中多個"的含義是至少兩個，例如 兩個，=個等，除非另有明確具體的限定。
[0034] 下面參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實施例的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁。圖1-圖 3具體顯示了本實施例的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導(dǎo)梁，它包括導(dǎo)梁主體，導(dǎo)梁主體包括兩片 巧片單元，巧片單元包括上弦桿gl、下弦桿g2和若干個斜桿，若干個斜桿在上弦桿gl、下弦 桿g2之間呈"W"形設(shè)置。導(dǎo)梁主體包括前端的第一導(dǎo)梁段dl、后端的第二導(dǎo)梁段d2,第一 導(dǎo)梁段dl與第二導(dǎo)梁段d2之間通過變截面的第=導(dǎo)梁段d3連接一起，第=導(dǎo)梁段d3為 高度漸變段，由兩個節(jié)段組成。第一導(dǎo)梁段dl、第二導(dǎo)梁段d2均由若干個節(jié)段組成，節(jié)段之 間的距離形成節(jié)間長度。第一導(dǎo)梁段dl和第二導(dǎo)梁段d2的上下平聯(lián)處的桿件連接結(jié)構(gòu)相 同。第一導(dǎo)梁段dl的導(dǎo)梁高度與節(jié)間長度之比等于第二導(dǎo)梁段d2的導(dǎo)梁高度與節(jié)間長度 之比，均為9:5,且第一導(dǎo)梁段dl的導(dǎo)梁高度為第二導(dǎo)梁段d2的導(dǎo)梁高度的1/2。
[0035] 其具體結(jié)構(gòu)特點如下：
[0036] 設(shè)計要求：利用主橋鋼巧梁h40m，設(shè)計導(dǎo)梁120m實現(xiàn)最大凈懸臂160m，最大跨度 180m的過墳。
[0037] 結(jié)構(gòu)特點：
[0038] 1、鋼巧梁h的前端設(shè)計鋼導(dǎo)梁，根據(jù)鋼巧梁h的寬度，按照中屯、線間距Ilm設(shè)計鋼 導(dǎo)梁。鋼導(dǎo)梁設(shè)計長度為120m，減小前端導(dǎo)梁的自重，高度變化一次，前端40m導(dǎo)梁高度為 9m，節(jié)間長度為IOm;40-60m節(jié)間為導(dǎo)梁高度漸變段，后端60m導(dǎo)梁高度為18m，節(jié)間長度 為20m，導(dǎo)梁主巧采用接近等邊=角形巧架。導(dǎo)梁的橫向連接采用工字形截面，按照十字交 叉法連接?？古げ捎萌舾森h(huán)向剪刀撐，與設(shè)置在與兩巧片單元的相對應(yīng)的斜桿同一平面，且 巧片單元上傾斜方向相同的斜桿間隔設(shè)置所述剪力撐。
[0039] 高度9m的前端導(dǎo)梁主巧及變截面中間處的兩根斜桿和上下平聯(lián)均為工字型截 面，其余均為箱型截面。
[0040] 具體而言，導(dǎo)梁的主體結(jié)構(gòu)尺寸為：導(dǎo)梁本體下弦長度為120m，上弦總長度為 125m，導(dǎo)梁本體寬度為Ilm;第一導(dǎo)梁段dl的長度為40m，導(dǎo)梁高度為9m，節(jié)間長度為10m， 第二導(dǎo)梁段d2的長度為60m，導(dǎo)梁高度為18m，節(jié)間長度為20m，第=導(dǎo)梁段d3下弦長度為 20m，第=導(dǎo)梁段d3上弦長度25m。
[0041] 導(dǎo)梁采用=段上弦桿gl長度減短30mm，實現(xiàn)導(dǎo)梁前端預(yù)抬高500mm。 陽0創(chuàng)如圖1-3所示，圖中編號1~49為導(dǎo)梁桿件，50為鋼巧梁上弦桿gl，51為鋼巧梁 下弦桿g2, 52為鋼巧梁斜桿，54為鋼巧梁豎桿。圖中編號Ml~M12為導(dǎo)梁上弦桿節(jié)點編 號，Nl~N12為導(dǎo)梁下弦桿節(jié)點編號，Al~A3為主鋼巧梁上弦桿節(jié)點編號，EO~E3為主 鋼巧梁下弦桿節(jié)點編號。
[0043] 2、各桿件之間的角度優(yōu)化選擇。上、下弦桿gl、g2主要承受彎矩，斜桿主要承受剪 力，斜桿與弦桿之間的角度大小直接決定了剪力傳遞效率，角度越大傳遞剪力的效率越高， 同時桿件的密度越大，數(shù)量越多，重量越大；角度越小，剪力傳遞效率越低，桿件密度越低， 重量越輕。同時鋼導(dǎo)梁采用Q370姐鋼材，利用高強度材料減輕導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)自重。
[0044] 導(dǎo)梁工況復(fù)雜，尤其是節(jié)點板處，反復(fù)的拉壓力集中于節(jié)點板，節(jié)點板失穩(wěn)是導(dǎo)梁 破壞的主要的形式，是整個導(dǎo)梁的最薄軟部位。斜桿角度設(shè)置是否合理，決定了桿件深入節(jié) 點板內(nèi)的長度和整體節(jié)點板大小，直接決定了節(jié)點板面外剛度。桿件端頭距節(jié)點板中屯、距 離越小，越能保證節(jié)點板平面外的剛度，保證節(jié)點板穩(wěn)定性。根據(jù)本申請人的研究發(fā)現(xiàn)，節(jié) 點板兩根斜桿與上、下弦桿gl、g2布置最合理角度0為arctan9/5 = 60.9。>61。，可選 范圍為60° -62°，近似于等于=角形。斜桿深入節(jié)點板的相互干擾最小，斜桿端頭最接近 節(jié)點板中屯、。因此，鋼巧梁頂推施工導(dǎo)梁斜桿最合理傾角為61°。
[0045] 采用近期等邊=角形既保證結(jié)構(gòu)重量不大幅增加，又使桿件剪力高效傳遞，同時 節(jié)點板設(shè)計最合理緊湊。兼顧結(jié)構(gòu)尺寸及后續(xù)施工便利，實際選取斜桿與弦桿夾