路桥建设 臼圈口』四 下承式公路钢桁架桥设计与施工 柴加兵 沈阳市公路规划设计院 摘要：下承式钢桁架桥具有承载能力较大、工厂预制精度高、施工快捷方便，且施工期间对交通影响较小、造型优美等特点，在 公路及城市建设中是一种较好的桥梁形式。 关键词：钢桁架桥设计计算与分析施工 一、工程概述 随着城市发展加快及城市不断扩大，我国对桥梁建设的要求越来越高。 承载能力大、使用性能良好、施工快捷方便、造价经济且合理、与周围环境协 调统一等都是现阶段桥梁建设面临的问题。解决好上述某一方面的问题往往 都能带来良好的社会经济效益。下承式钢桁架桥能很好的满足上述要求，所 以近年来下承式钢桁架桥广泛用于跨越城市周边的大江大河。 本文简要介绍了江苏省某市跨越Ⅵ通航河流下承式公路钢桁架桥的设 计与施工，可为以后钢桁架桥梁的建设提供设计与施工参考。 二、结构设计要点 本桥上部结构体系采用下承式５２．３米钢桁架梁桥。桥型布置图如下： ∞ 图１桥型立面布置图（标注尺寸厘米，高程尺寸米） 桥梁横向布置为：０．５ｍ（护栏）＋９ｍ（车行道）＋Ｏ．５ｍ（护栏）如图所示。横桥 向共设置２片主桁，主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度 ６．５４ｍ，主桁高度８ｍ，高跨比为１，６．５４。两片主桁主心距采用１０．９ｍ，宽跨比为 １／４．５５，桥面宽度１０．０ｍ。 主桁上下弦杆均采用箱形截面，截面宽度５００ｒａｍ，高度均为５８０ｍｍ，板厚 １６ｒａｍ，工厂焊接，在工地通过高强螺栓在节点内拼接。除端斜杆采用箱形截 面以增加面内外刚度外，其余腹杆均采用焊接Ｈ形截面，截面宽度４００ｒａｍ，高 度均为５００ｍｍ，最大板厚２０ｒａｍ。 桥面系采用联合梁结构，由下部的钢梁和上面的桥面板结合而成，其钢梁 部分仍采用纵横梁体系。本设计横梁高Ｉ１００—１１５２ｒａｍ，为工字形截面，与主桁 在节点上通过高强螺栓连接；纵梁高５８０ｍｍ，也采用工字形截面，上翼缘与横梁 上翼缘的底面齐平；在纵梁腹板上设一对角钢与横梁腹板相连，横向每１．９ｍ设 置一道；桥面板采用钢筋混凝土结构，板厚２ｏｏｍｍ，通过剪力钉与纵横梁相连。 上、下平面纵向联结系均采用双ｘ形式，与弦杆在节点处相连，以抵抗横 向风荷载、竖向荷载及弦杆变形等产生的内力，在桁梁两端斜杆所在的斜平 面设置桥门架，上弦每２个节点处设一道横向联结系。每片主桁两端均设置球 型钢支座，全桥共设固定支座。 三、结构计算与分析 １、静力计算 主桥上部整体结构分析采用ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ２０１０进行计算。除主桁上下弦及 端部斜杆采用焊接箱形断面，其余腹杆、上下平联、桥门架及纵横梁均采用 “工”字形焊接截面，各截面均按实输入。计算模型桁架杆件均采用梁单元，模 拟由杆件自重和横向联系结构造成的杆件二次力。桥面板为钢筋混凝土桥面 板，通过剪力钉与纵横梁相连，计算模型采用板单元，桥面板和横梁间采用刚 臂连接。活载采用车道面荷载形式加载。所有杆件自重以程序自动计人，节点 板以节点力输入。 本桥主体钢结构采用Ｑ３４５ｑＤ钢材，桥面板采用Ｃ４０混凝士，模型所使用 的材料按照图纸和相应规范取用。 由于现行《公路桥涵设计通用规范》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土 设计规范》和《钢结构设计规范》采用全概率水准的极限强度设计方法，而《公 路桥涵钢结构及木结构设计规范》采用容许应力设计方法，为使验算更加安 全合理，故采用了两种方法进行相互校核。 在桁架桥中，由于节点板的存在使得节点变成了刚性连接，杆件的自重、 节点的偏心、横向结构及桁架杆件的弯曲变形均会引起二次应力。而在实际 设计中，对二次应力的处理，各国规范均不相同。鉴于我国规范关于二次应力 的规定都是基于容许应力设计方法，故取容许应力进行计算，应力提高系数 按现行《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》取用。 ２、结构屈曲分析 求解结构屈曲特征值系数时，当有恒载ｗ和活荷载Ｐ作用时，预计算在恒 载存在的情况下，多大的活荷载作用下会发生失稳，即计算Ｗ＋Ｓｃａｌｅ×Ｐ中的 Ｓｃａｌｅ值。本设计共求解了８０阶屈曲特征值，第一阶失稳模态屈曲特征值为 ３５．２，满足规范要求。 ３、桁架节点计算 本桥桁架节点均采用高强螺栓进行连接。在进行桁架节点计算时，主桁 杆件按杆件的承载内力计算，内力较小的腹杆按杆件内力的１．１倍的杆件净 面积进行计算，联结系等次要杆件按内力进行计算。节点板主要针对三种破 坏形式进行计算：节点板撕破强度检算、节点板中心竖直截面的法向应力和 剪应力计算；另需要对节点板进行平面外的稳定验算。节点板稳定验算可以 参照现行《钢结构设计规范》进行。 四、钢桁梁制造与施工 １、钢梁制造 本桥钢结构制造均采用工厂预制。主桁杆件、纵、横梁杆件下料时，其主 要受力方向应与钢板轧制方向一致。钢料不平直、锈蚀、有油漆等污物影响号 料或切割质量时，应矫正、清理后再号料。零件矫正宜采用冷矫，矫正后的钢 材表面不应有明显的凹痕或探伤。若采用热矫时，加热温度应控制在 ６００～８０００Ｃ，温度降至室温前，不得捶击钢材。主要受力零件冷弯曲时，内侧弯 曲半径不得小于板厚的１５倍，小于者应热弯。热弯温度控制在９００ ＩＯ０００Ｃ，弯 曲后零件边缘不得产生裂纹。对在施焊前需进行预施反变形的零件进行预弯 时，预弯温度不得低于５０Ｃ。 ２、高强度螺栓连接 高强度螺栓的连接应按现行《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定》和《公 路桥涵施工技术规范》的要求施工。采用高强度螺栓拼装前必须进行抗滑移 系数试验，每批试件的抗滑移系数的最小值均不得小于０．４５，设计预紧力为 ２４０ｋＮ。高强度螺栓连接、安装应在结构构件位置调整准确按规定插人一定 数量的冲钉后方可进行，严禁强行穿人或扩孔后穿入。高强度螺栓施拧时的 预紧力可采用示扭扳手或转角法来控制，建议采用控制扭矩的电动扳手。 ３、防腐涂装 钢结构桥梁防腐涂装是保证桥梁结构耐久性的重要一环，设计中应该加 以重视。本桥外表面的涂装采用铁路第６涂装体系进行，包括喷砂除锈＋底漆＋ 中间漆＋面漆。涂装前需对工件进行表面处理，喷砂除锈等级达到Ｓａ２．５级，涂 装前钢表面粗糙度达到ＲＺ２５ｕｍ一１００ｕｍ。涂装前工件表面应干燥、无灰尘、无 油污、无氧化皮、无锈迹。除最后一道面漆外，所有钢结构的主要涂装工序应 在制造工厂进行。 ４、主桥架设 根据主桥所处位置和现场的具体情况，钢桁梁的架设按浮运拖拉施工法 进行，即先在２０ｍ边跨和河岸引道拼装平台上拼装钢桁梁，在河面上组装浮 体。在航道部门批准的时间内，对接浮体上及拼装平台上的滑（下转第３１５页） ．３０９‘ 路桥建设 检测报告 （１）内容 检测报告内容应包括： Ａ、工程概况； 囱团圆 结束语： 由于喷粉桩加固软基效果好、速度快，可以最大限度地减少工后沉降，特 别是对于减少桥头跳车现象、减少地基不均匀沉降、防止路堤失稳方面有着 其它软基处理方法无法比拟的优点。因此，搅拌桩是一种具有很大推广价值 的软土地基加固技术，这一技术已广泛应用于铁路、市政工程、工业民用建筑 等的地基础处理中。我们通过科学的施工，规范的检测，确保搅拌桩的施工质 量，为保证各项工程的质量打下坚实的基础。 参考文献： Ｂ、地质条件描述； ｃ、受检桩的桩号、桩位和相关施工记录； Ｄ、检测仪器、检测过程叙述； Ｅ、芯样描述、芯样试件抗压强度； Ｆ、检测结论。 （２）结论 般的水泥土搅拌桩检测报告结论包括桩长的评判、桩身芯样抗压强度 的检测结果以及对桩底持力层的判定。 一ｆ１】《建筑地基基础工程施工质量验收规范》ＧＢ５０２０２—２００２ ｆ２１《建筑地基处理技术规范》ＩＧＪ７９－２０１２ ｆ３】《建筑地基基础检测规范》ＤＢＩ１５—６０—２００８ （上接第３０６页） ２、效益比较 通过方案技术对比，采用地表注浆＋洞内超前小导管组合方案比超前 六、结束语 长管棚方案工期减少２８天，并且能够在保证不停止其他工序施工的情况 采用地表注浆＋洞内超前小导管组合方案顺利通过了浅埋冲沟段的开 下快速安全的通过冲沟段开挖。该隧道施工平稳期每月周转性材料摊销 挖，从监控量测数据得出，该段隧道最终沉降和收敛值都在可控的范围内。在 费用、机械及机具折旧及大修费用、人工费、间接费等费用约为４２万元，故 工程施工中，根据施工条件及围岩情况，通过方案的各个方面的比较，采用最 采用地表注浆＋洞内超前小导管组合方案可以节约费用约为 优的施工方案，可以在确保施工安全及质量的前提下，不但加快施工进度，还 ４２／３０＊２８＝３９．２万。 有有效减少资金，为类似的工程施工起到借鉴作用。 经过对方案的技术经济分析、质量、安全、工期进行比较，最终确定采用 参考文献： 地表注浆＋洞内超前小导管组合方案作为该隧道冲沟段洞身开挖超前加固方 内外结合注浆技术在浅埋偏压隧道施工的应用［Ｔ］，（吴润龙）《中华建设》 案。 ２０１１年１１期 （上接第３Ｏ９页）移轨道，封锁河面航道，拖拉钢桁粱到浮体上；解开滑移轨道 的协调统一，对提升通航河流两岸景观效果起到了显著作用。 的连接，拖拉浮体及钢桁梁到对岸；拖拉钢桁梁到漕桥方向主墩上，顶起钢桁 参考文献： 粱，用枕木垛支起钢桁梁，解除河面封锁；分层下落钢桁梁到支座上，完成浮 Ⅲ《公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》（ＩＴＧＤ６２—２００４） ２１《公路桥涵设计通用￣－￣｝（ＪＴＧＤ６０—２００４） 拖施工。拖拉施工应连续进行，一次拖拉钢桁梁过河到达对岸主墩，以避免意 ｆ外发生。 『３１《钢结构设计规范》（ＧＢ５００１７—２００３） 『４】《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（ｙＴ１０２５－８６） 五、结语 ［５］《公路桥涵施工技术规范》（ＩＴＧ／ＴＦ５Ｏ一２Ｏ１１） 本桥总体设计满足使用功能要求，并且能与周边环境、建筑风格能较好 （上接第３１ｏ页）三、结语 市政路桥工程因其特有的复杂性、困难性而不同于一般的工程，它不仅 仅是要完成着缓解城市交通压力的的任务，更是要实现美化市容、提高城市 形象的使命。所以要加强市政路桥工程的管理工作，确保在实际的施工工作 中全心全意保质量，一心一意抓管理。同时，要制定健全的行业规章制度，保 证路桥施工的每个环节都能有章可循，有据可依，提高路桥的施工过程理论 水平。只有做好市政路桥的施工管理工作，保证工程的质量，才能把路桥工程 （上接ｇ ３１ １页）耕地用土，三来减少高速公路投入使用后在环境质量质量上 的费用，最后避免因为路基施工而引起水土流失等环境问题。 参考文献 的社会价值、经济价值最大化，才能赋予施工单位顽强的生命力在市场争夺 中立于不败之地。 参考文献 ［１Ｊ赵利刚．浅析路桥施工过程长生的问题及其处理方案Ⅱ】．黑龙江科技信息， ２０１０（０５）． ［２］任振华．对路桥施工技术及质量控制措施的探讨口］．科技创新导报，２０１０ （１１）． ［３Ｊ余明林．论桥梁施工中的技术质量问题探讨 科技创新导报，２００９（０６）． ［２］吴彬公路填石路基施工技术及质量控制Ⅱ］．交通世界（建养．机械）．２０１２（１７）： １２２－１２３． ［３】王启超．高速公路填石路基的施工与质量控制叫．交通世界（建养．机械）．２０１２ （Ｚ１）：１５９—１６０． ［１］陈朝君＿高速公路填石路基施工质量控制Ⅱ１．公路与汽运２０１３（０１）：１１８—１１９． （上接第３１２页） ②深层软弱土主要采用深层水泥搅拌桩处理，初步设计 桩长１５ｍ；如详细道路地质勘察揭露存在淤泥层厚度超过１５ｍ，则改用其他桩 型进行软基处理如：碎石桩或塑料套管混凝土桩等。局部位置如高压线塔下 或高架桥下软土路基处理改用高压旋喷桩处理。 ③沿线鱼塘较多，如鱼塘位置无深层软弱土，则将鱼塘水抽干后清淤；对 ４结语 总之，城市道路路基的质量好差直接影响到城市居民的生命安全及财产 的损失。因此，在道路设计过程中，应充分地引起重视。道路路基设计不仅要 从施工地的实际出发，符合环境保护的要求，而且必须将安全理念贯穿于道 深水鱼塘则换填２ｍ厚片石，片石硬壳层碾压密实后回填路基土；对浅水鱼塘 路路基设计的始终。只有通过不断提高城市道路路基设计合理性，采用先进 则抽水清淤后直接填筑；如鱼塘存在深层软弱土，则将鱼塘水抽干后平整场 的地基处理技术，减少路基开挖对环境的破坏程度，才能保证路基的质量及 地采用深层搅拌桩处理。 使用人员的安全。 ④为减少半填半挖路基的不均匀沉降，在半填半挖处对挖方区路床０．８ｍ 参考文献 范围内土体进行超挖回填碾压，并在路床范围内沿路线横断面方向铺设二层 【１】谢麦林．浅谈道路路基边坡防护的设计问题与对策 单向土工格栅。为减少填挖交界路基的不均匀沉降，在交界处以下沿纵断面 ２０１１． 方向的土体进行超挖回填碾压，超挖长度为１０ｍ（短边），在路床范围内沿路线 【２】刘强．道路路基设计中常见问题分析０］价值工程，２０１０ 纵断面方向铺设二层单向土工格栅。填挖交界及半填半挖路段，在铺设土工 作者简介： 格栅前使用冲击压实机具碾压。 王锋，身份证号码：３６２４２９１９８２０１３００６１１ 中国科技博览， ３１５。
