角為61°。
[0046] 根據(jù)下表1、2(圖4、圖5)的彎矩包絡(luò)表，在Om~120m處受過墳控制，120m~160m 處受懸臂狀態(tài)控制，即導(dǎo)梁受過墳控制，主梁受最大懸臂控制。并且0~60m彎矩約是160m 處彎矩的四分之一，梁的抗彎截面系數(shù)W與梁高的平方成正比，因此前60m導(dǎo)梁的高度設(shè)為 主梁高的一半，即可滿足要求。
[0047]因?yàn)樾睏U最優(yōu)傾角為61°，并且要求導(dǎo)梁的步距一致，全橋范圍內(nèi)能夠同時(shí)起頂 倒滑塊，實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)倒滑塊的協(xié)調(diào)一致，導(dǎo)梁變截面后的節(jié)間長度應(yīng)為主梁節(jié)間長度的二分 之一、=分之一，其相應(yīng)高度也為主梁的二分之一、=分之一，根據(jù)包絡(luò)圖確定導(dǎo)梁變截面 的高度為原高度的二分之一最為合理。
[0048] 申請人經(jīng)過實(shí)踐證明，第一導(dǎo)梁段dl的導(dǎo)梁高度與節(jié)間長度之比為9 ;5,而等于 第二導(dǎo)梁段d2的導(dǎo)梁高度與節(jié)間長度之比為9:10、9 ;8和9:4,其它參數(shù)相同分別加工 120mS組導(dǎo)梁，均不能實(shí)現(xiàn)最大凈懸臂160m及最大跨度180m過墳。斜桿傾角為55。和 65°，其它參數(shù)相同分別加工120m兩組導(dǎo)梁，也均不能實(shí)現(xiàn)最大凈懸臂160m及最大跨度 180m過墳。另外，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1/3和2/3,其 它參數(shù)相同分別加工120m兩組導(dǎo)梁，同樣均不能實(shí)現(xiàn)最大凈懸臂160m及最大跨度180m過 墳。
[0049] 3、各桿件截面選擇。
[0050] 根據(jù)導(dǎo)梁總體受力，懸臂狀態(tài)結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖為=角形，過墳期間各截面受彎包 絡(luò)圖為梯形，綜合導(dǎo)梁各工況，最終選擇受彎包絡(luò)圖為梯形，導(dǎo)梁剛度按近似梯形變化。
[0051] 表1彎矩剪力匯總表
[0053] 為便于對比導(dǎo)梁及前端主梁受力，W導(dǎo)梁受力W10位置過墳為基數(shù)1，各位置受 力與之對比，受力隨導(dǎo)梁長度變化而呈增加趨勢。各比值如下表2所列：
[0054] 表2彎矩彎力倍率關(guān)系表
[0057] 4、鋼導(dǎo)梁整體剛度的平緩過渡。導(dǎo)梁前端剛度相對較小，統(tǒng)一高度的選擇導(dǎo)致 前端結(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(dòng)。適當(dāng)降低節(jié)間整體尺寸是不二 選擇，為調(diào)整整體協(xié)調(diào)性，將高度及節(jié)間長度縮小至后端一半，即后端高度18m，節(jié)間長度 20m，變化為巧高9m，節(jié)點(diǎn)長度10m，兩段之間導(dǎo)梁若采用IOm進(jìn)行變化，則各桿件截面變化 快，剛度突變較大，容易引起應(yīng)力集中，對整體結(jié)構(gòu)不利，導(dǎo)梁上弦巧高變化段長25m。整體 結(jié)構(gòu)剛度EI，E為鋼材的彈性模量，慣性矩I>AR2,與桿件中性軸距離成平方關(guān)系，單個(gè)桿 件截面成正比。
[0058]5、導(dǎo)梁橫向剛度的選擇。鋼巧梁h及導(dǎo)梁主要受自重影響，巧架豎向剛度為主要 控制，但同時(shí)沿海地區(qū)風(fēng)力較大，瞬時(shí)風(fēng)力達(dá)12級，運(yùn)樣要求導(dǎo)梁的橫向剛度很大，在即滿 足橫向穩(wěn)定性，又合理的利用主巧截面抵抗側(cè)彎，橫向高寬比選擇為黃金分割點(diǎn)，導(dǎo)梁寬度 即為18mX0. 618 = 11. 124m，取整寬度選用11m。
[0059] 6、導(dǎo)梁抗扭設(shè)計(jì)
[0060] 頂推施工過程中，各支點(diǎn)高差及風(fēng)力將對導(dǎo)梁帶來扭曲，在導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)中，增設(shè)抗扭 剪刀撐，提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。導(dǎo)梁在斜桿nlml、n3m3、n5m5、n7m7、n9m9的腹桿面內(nèi)設(shè)置 抗扭剪刀撐，其中因巧高變化，為提高導(dǎo)梁不同結(jié)構(gòu)部位的抗扭能力，對于變高度后的抗扭 口架做出調(diào)整，實(shí)際使用兩道剪刀撐。如圖6、7所示，結(jié)構(gòu)形式nlml、n3m3、n5m5即第一導(dǎo) 梁段dl內(nèi)使用抗扭第一剪刀撐，n7m7、n9m9即第二導(dǎo)梁段d2內(nèi)使用抗扭第二剪刀撐，如圖 所示，第一剪力撐為一組X形桿連接在兩巧片相對應(yīng)的兩斜桿與上、下弦桿gl、g2的交叉點(diǎn) 之間。第二剪力撐在同一斜桿位置處設(shè)置上下兩個(gè)，分別連接在兩相對應(yīng)的斜桿中部與上 弦桿gl的交叉點(diǎn)之間及中部與下弦桿g2的交叉點(diǎn)之間。第二剪力撐處的兩對應(yīng)斜桿中部 連接有橫撐。當(dāng)風(fēng)力較大時(shí)，由于第二導(dǎo)梁段d2受力狀況復(fù)雜，且承受力較大。而第二剪 力撐設(shè)置在n7m7、n9m9處或間隔設(shè)置。原有結(jié)構(gòu)的第二剪力撐剛度較大，抗扭作用較大，當(dāng) 地風(fēng)力較大時(shí)，第二導(dǎo)梁段d2上所承受的扭力會傳遞給未設(shè)置第二剪力撐的節(jié)段，未設(shè)置 第二剪力撐的節(jié)段承受較大的扭力，穩(wěn)定性減弱。因此，作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選示例，上 端的第二剪力撐中部的交叉連接點(diǎn)位置靠近上弦桿gl，下端的第二剪力撐中部的交叉連接 點(diǎn)位置靠近下弦桿g2。試驗(yàn)證明，其抗扭作用減弱，增加了導(dǎo)梁整體的抗扭能力。
[0061] 7、節(jié)點(diǎn)板加強(qiáng)。
[0062] 導(dǎo)梁各桿件受力拉壓交替變換，上、下弦桿gl、g2整體節(jié)點(diǎn)板受力相當(dāng)復(fù)雜。在設(shè) 計(jì)階段，上、下弦桿gl、g2各節(jié)點(diǎn)板均采用局部加厚措施，斜桿腹板與節(jié)點(diǎn)板隔板連接，同 時(shí)考慮施工操作問題，人孔設(shè)置在隔板中間，隔板兩翼向下延伸至弦桿頂板，因?qū)Я簽榕R時(shí) 構(gòu)件，高強(qiáng)螺栓施工中預(yù)緊力松弛可能性極小，不需要將人孔留下作為進(jìn)行其他觀測加固 的孔道，因此，可對已完成節(jié)點(diǎn)板的預(yù)留孔桐進(jìn)行封閉，將已完成高強(qiáng)螺栓的隔板人孔進(jìn)行 貼鋼板焊堵，恢復(fù)其強(qiáng)度剛度，提高節(jié)點(diǎn)板的面外穩(wěn)定性。還可W對節(jié)點(diǎn)板內(nèi)部加強(qiáng)，在已 完成節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)板內(nèi)側(cè)焊接鋼板；也可W在節(jié)點(diǎn)板的外側(cè)沒有螺栓布置的部位焊接鋼板。 通過W上方法可W顯著提高節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定性。
[0063] 8、前端預(yù)拱度設(shè)置 W64] 利用導(dǎo)梁上弦桿glm9ml0、mlOmll、^根桿件在加工時(shí)，加工長度減短 30mm，其余各桿件長度及拼接板不變，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)梁最前端500mm的預(yù)拱度，達(dá)到順利支撐到下 一個(gè)墳滑塊上的效果。
[0065] 本發(fā)明實(shí)施例所制備的鋼導(dǎo)梁利用主橋鋼巧梁h40m，設(shè)計(jì)導(dǎo)梁120m實(shí)現(xiàn)最大凈 懸臂160m，最大跨度180m的過墳。通過優(yōu)化各桿件之間的角度，利用近似等邊S角形最優(yōu) 角度解決結(jié)構(gòu)自重要求輕，剛度要求大，截面剛度隨不同部位受力狀態(tài)變化的突出矛盾。
[0066] 為解決自重需求與剛度要求之間的矛盾，利用Q370姐鋼材高強(qiáng)度的特性降低結(jié) 構(gòu)自重，利用整體截面變高和桿件截面尺寸的變化實(shí)現(xiàn)導(dǎo)梁剛度隨結(jié)構(gòu)受力大小變化，利 用兩個(gè)小節(jié)間實(shí)現(xiàn)整體巧高變化，實(shí)現(xiàn)整體剛度平緩過渡。
[0067] 本項(xiàng)目導(dǎo)梁設(shè)計(jì)對于巧高變化后桿件分布重新調(diào)整，節(jié)間長度適應(yīng)巧高，充分利 用了桿件的抗剪和軸壓綜合能力。綜合考慮梁的縱向剛度和橫向穩(wěn)定，高寬比選擇為黃金 分割點(diǎn)比例。
[0068] 利津?yàn)檠睾５貐^(qū)，施工期間風(fēng)力較大，結(jié)構(gòu)施工高度達(dá)34m，最大瞬時(shí)風(fēng)力達(dá)12 級，對橫向結(jié)構(gòu)剛度要求高。按照間隔節(jié)間設(shè)置抗扭剪刀撐，提高鋼導(dǎo)梁整體穩(wěn)定性。
[0069] 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可W理解：在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可W對運(yùn)些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型；本 發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁，包括導(dǎo)梁主體，導(dǎo)梁主體包括兩片桁片單元，桁片 單元包括上弦桿、下弦桿和若干個(gè)斜桿，若干個(gè)斜桿在上弦桿、下弦桿之間呈"W"形設(shè)置，其 特征在于，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) 梁段之間通過第三導(dǎo)梁段連接一起，所述第三導(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(gè)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。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁，其特征在于，所述導(dǎo)梁高度與 節(jié)間長度之比為9:5。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁，其特征在于，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。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁，其特征在于，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。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁，其特征在于，所述上下平聯(lián)處 由兩個(gè)平聯(lián)桿件按照十字交叉法連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁，其特征在于，所述第三導(dǎo)梁段 具有兩個(gè)節(jié)段。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁，其特征在于，還包括若干個(gè)剪 力撐，所述剪力撐設(shè)置在所述兩桁片單元的相對應(yīng)的斜桿之間，且桁片單元上傾斜方向相 同的斜桿間隔設(shè)置所述剪力撐。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁，其特征在于，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11m;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，第三導(dǎo)梁段下弦長度為20m，第三導(dǎo)梁段上弦長度25m; 所述導(dǎo)梁本體靠近待安裝的鋼桁梁的至少一節(jié)上弦桿長度減短； 所述第二導(dǎo)梁段的兩桁片的桿件箱型截面，其余桿件為工字型截面； 導(dǎo)梁本體桿件均采用Q370qD鋼材制作。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大跨度鋼桁梁頂推用鋼導(dǎo)梁，包括導(dǎo)梁主體，導(dǎo)梁主體包括兩片桁片單元，桁片單元包括上弦桿、下弦桿和若干個(gè)斜桿，若干個(gè)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)梁段之間通過變截面的第三導(dǎo)梁段連接一起，所述第一導(dǎo)梁段、第二導(dǎo)梁段均由若干個(gè)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。本發(fā)明可以設(shè)計(jì)導(dǎo)梁120m實(shí)現(xiàn)最大凈懸臂160m，最大跨度180m的過墩。
【IPC分類】E01D21/06
【公開號】CN105369743
【申請?zhí)枴緾N201510685452
【發(fā)明人】周洪順, 楊超, 張奉春, 欒昌信, 李偉, 王永強(qiáng), 王希崗, 楊文良, 王海周
【申請人】中鐵十四局集團(tuán)第三工程有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月20日