斜拉钢桁架

斜拉钢桁架（精选三篇）

斜拉钢桁架 篇1

关键词：盐水河大桥,斜拉式桁架桥,应力,位移,宽跨比

盐水河大桥位于湖北省应城市开发区工业园，采用单塔斜拉式桁架桥型。桥位所处地形条件特殊，河槽宽约8 m，河滩宽约70 m，地面高程在27.6 m左右，桥面设计高程30.71～31.00 m。桥型采用了斜拉式桁架桥(见图1)，可降低桥跨结构高度，尽量抬高桥下净空，同时降低工程造价和施工难度，提高城市景观效果。

1 盐水河大桥桥梁构造

桥面由桁架部分、纵梁、横梁、桥面板组成框架受力体系(见图2)，桥面全宽28 m。依据河床地形采用(41.2+34.4)m不对称跨径组合。两桁架为主要承力构件，中心间距21 m，下弦杆演变成带翼缘的异形断面，纵梁厚40 cm，间距3 m布置6处，鱼腹横梁厚84 cm，在节点(腹杆和弦杆相交处)间距6.6 m布置10处，纵梁与横梁上布置25 cm等厚度桥面板，中腹杆下布置片状V型斜腿，墩梁固结。

2 盐水河大桥空间模型和计算结果

盐水河大桥的宽跨比为0.681，与同类型桥梁[1]相比属于宽桥结构(见表1)。宽跨较小的桁架桥，桥面部分主要起传力过渡作用，桥面板本身受力不大，只是将上部荷载通过桥面板传递给桁架，在分析中不起控制作用，可将桁架与桥面部分分离，在全桥静力分析中对单片桁架采用平面杆系有限元法建模计算，结果可满足设计精度[2]。对宽桥来说，桥面系将承受较大的外部荷载，纵梁、横梁与桁架存在刚度分配问题，只有采用空间模型才能反映桥梁各部分构件的受力特点，计算的结果也才能指导设计和施工。

盐水河大桥空间模型见图3，分析结果见表2～表5，列出了3种荷载组合下反应斜拉桁架受力特点的应力、内力和结构支撑反力，以及桥梁位移变形情况。表中计算结果符号约定：应力、内力拉正压负、位移向上正向下负。

kN

mm

表2～表5中，组合1结构为桥梁自重和二期恒载效应，组合2结构为桥梁自重、二期恒载和预应力荷载效应，组合3结构包括自重、二期恒载、预应力荷载效应和活载效应(公路-I级)。

3 计算结果分析

3.1 桁架受力分析

当预应力没有施加时，桁架上弦杆顶端受拉，底部受压，中腹杆和向内倾斜的(∨)腹杆受压，其余向外倾斜的(∧)腹杆受拉。从表2的计算结果看，斜拉桁架具有明显的斜拉桥特性，其中上弦杆和拉腹杆相当于斜拉桥的拉索，中腹杆相当于桥塔，压腹杆起支撑传力作用。相对于斜拉桥的配筋特点，本桥在上弦杆、拉腹杆配置了预应力筋，压腹杆和中腹杆采用普通钢筋混凝土构件。表3为施加预应力荷载后各杆件的结果，配置预应力筋后，桁架所有杆件在组合2作用下均为受压构件，从轴力和弯矩的变化情况，配置预应力筋后桁架杆件主要承受轴力，弯矩较小，体现出明确的二力杆受力特点。

3.2 支座反力分析

本桥支撑反力与一般梁式桥不同，受上弦杆预应力效应的影响，1号桥墩处反力明显增大，由表4可见，2号桥台(边跨)处有负反力出现，0号桥台(主跨)压力富裕量减小3 915-1 694=2 221 kN，考虑活载作用后，2号桥台出现312 kN的负反力，负反力与正反力之比为0.29。设计时还考虑了温差、基础沉降等荷载工况，根据JTG D60—2004《公路桥涵设计通用规范》和JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》进行荷载组合后，0号桥台和2号桥台均出现了更大的负反力。为减小工程造价，避免设计特殊的拉力支座，设计中采用预先施压的方法(见图4)，在支座两端布置共6根准15.2 mm的钢绞线，单端张拉，控制应力1 300 MPa，并根据张拉力增加桥台盆式橡胶支座吨位，可较好地解决负反力的问题。

3.3 变形分析

由表5可见，桁架最大竖向位移6.1 mm，桥面最大竖向位移向下7.4 mm，向上5.5 mm。竖向位移与桥跨比约1/5000，小于规范规定的1/600;两片桁架顶部设置了预应力横梁，横向刚度相对最弱处位于上弦杆中央。计算结果显示，此处横桥向位移最大为1.7 mm。由于该值较小，故两片桁架之间只需在桁顶设置横梁即可满足横桥向刚度要求。组合3作用下变形结果如图5所示。

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4 施工方法

斜拉式桁架桥主跨结构杆件尺寸小、重量轻、外形规则，根据其结构特点，一般采用挂篮悬臂浇筑法和预制拼装法施工[2]。

经过多次方案论证后，确定采用满樘支架现浇法施工。具体步骤如下：搭设满樘支架，浇筑下弦杆，张拉下弦杆纵向预应力钢筋;施工中腹杆及顶部横梁;以中腹杆为中心对称浇筑桁架杆件，按照压腹杆→拉腹杆→上弦杆的顺序依次浇筑，并张拉相应预应力钢筋并灌浆;施工桥面系，拆除支架。

本桥计划施工周期6个月，预计2011年初建成通车，目前正进行桥梁墩台基础施工。

5 结语

从盐水河大桥的设计分析中可以看出，斜拉式桁架桥作为一种新颖的桥梁结构形式，上部结构由上弦杆、下弦杆及腹杆组成的斜拉式桁架片，同时具有斜拉桥和桁架桥的优点。这在150 m左右跨径桥型中多了一种可选择的桥梁结构形式[1]。具体来说，斜拉式桁架桥型具有以下特点。

1)用桁杆取代斜拉索，使得预应力索外有混凝土包裹，从而保护了预应力筋，从根本上消除了柔性斜拉索的防腐问题。

2)对于活载大而挠度限制严格的桥梁，使用桁杆提高了整体结构刚度，大大减小荷载挠度，梁高与跨度比值可进一步降低，使这种桥型具有更强的实用价值。

3)整个结构由刚度较小的局部杆件(桁杆)组装成整体刚度较大的一种结构体系，使结构整体受力合理(受力以轴力为主)，构造简单，能有效地抗扭，又便于施工。

4)外观美观大方，适宜在城市、风景区修建，与周围环境协调，甚至成为标志性建筑。

参考文献

[1]金文成,黄古剑.斜拉桁架体系桥梁的结构特点与应用前景[J].华东公路.2005(5):58-61.

斜拉钢桁架 篇2

【关键词】高支模；大跨度；斜拉钢桁架；重复使用

近年来的社会发展中，随着高空连体、悬吊结构的不断涌现和普及，其给混凝土工程施工带来了各方面的困难与影响，尤其是支模施工，更是变得困难重重。在这些建筑结构施工的过程中，高支模问题是一个十分关键的环节，其一旦出现施工质量和施工工艺问题，极容易给工程造成质量缺陷，甚至是出现支模失稳坍塌的事故。近年来，建筑工程技术人员基于这些现象与问题进行分析总结得出了一项新的高支模施工技术，即本文提出的斜拉钢桁架施工技术。这种施工技术是以斜拉钢桁架作为主要的支模平台进行模板支撑和施工。经过多年的工作实践证明，这种支模技术对于提高模板工程施工质量和解决现有模板施工缺陷十分必要，是一种高效、经济的高支模施工技术方法。

1.斜拉钢桁架概述

斜拉钢桁架结构是目前工程项目中应用较多的一种结构形式，其是由塔柱、钢桁架、斜拉锁三个部分构成的一种新型空间结构，也是目前较为常见的建筑工程结构。在施工的过程中其主要的特点是利用斜拉锁作为钢桁架施工的主要弹性支撑点，这个支撑点的利用对于降低和减小钢桁架之间的承重结构有着重要作用与意义，其在施工的过程中能够有效的防止由于模板支撑而造成的种种施工隐患和安全问题。同时在目前的工程施工中，这种工程结构在施工的过程中可以通过斜拉索来控制应力的大小，从而提升钢桁架的位置，进而为工程支模工程的开展提供必然依据。

2.支模方案的选择

根据以往的支模方法进行施工和管理总结得出，在目前的工程项目中常见的施工方案与方法主要有以下几种：

2.1钢管扣件式脚手架搭设

钢管扣件式脚手架搭设方法也被人们称之为满堂落地式脚手架搭设技术。其在施工的过程中是通过将整个脚手架支撑在土地之上，其根据施工要求总结得出，存在着工程荷载大、施工底层要求高，且在搭设的过程中一次性投入量较大，搭设施工复杂且施工难度高，而且在施工的过程中存在着下方操作面窄的要求，使得其在模板超过二十米以上的高空中存在着极高的安全隐患，使得其在工作中无法对于工程质量得到保证，从而引起施工模板坍塌事故。

2.2依附高层结构主体的钢管三角斜撑架支模方案

该方案特点是不落地搭设，利用了已有一定强度的混凝土主体结构能卸载传力的特点，较省材省力。但高空悬挑搭设支模架的难度增大，高空作业多，极易发生坠落事故。

2.3悬空斜拉钢桁架支模方案

采用普通槽钢、角钢等型钢加工制作桁架，钢桁架制作后由塔吊整体安装就位。

经过方案比较，在高层连体和悬挑结构中采用悬空斜拉钢桁架支模方案是优选方案，该方案既方便施工，又将模板支架上的所有荷载尽快传至已有结构。

工程实践证明，这是一个避免超高支架落地支模，防止支架整体失稳坍塌，解决高支模施工的安全可靠、有效、经济的方法。

3.斜拉钢桁架设计及支模施工

3.1斜拉钢桁架支撑体系设计

钢桁架是支模施工主要受力构件，考虑到已施工结构混凝土强度和支模高度的协调，把钢桁架支模平台设置在空中花园下第二层楼面结构。由于桁架承担全部荷载传递到支座处的反力较大，难以满足楼板抗冲切的要求，再配4根书25mm的三级钢筋两边对称斜吊拉，向空中花园下一层楼面结构卸载。

支模由4榀钢桁架和3道桁架间支撑组成，桁架高为1.5m，跨度10m、12m不等，上弦杆为16a号双槽钢、腹杆分别为8号双槽钢、￡50x5双角钢、吊拉筋采用由25mm新三级钢筋。钢桁架的整体稳定性主要依靠同桁架间的剪刀撑形成整体，共同工作。

3.2斜拉钢桁架制作安拆

3.2.1桁架制作

（1）先安装桁架垫板及引弧板，同一节点应先焊下翼缘后焊上翼缘，先焊梁的一端再焊梁的另一端，严禁两端同时焊接，避免焊后热膨胀、冷却后收缩扭曲变形，同时减小应力集中。

（2）桁架节点中塞焊缝高度为5mm，型钢焊接均采用两侧面焊缝，角钢焊接角焊缝高度为5mm，其余未注明处焊缝高度均为8mm。

（3）型钢杆件与节点板采用两侧面角焊缝，每条焊缝长度为不小于型钢的截面高度，当两侧面焊缝不能保证时，采用三面围焊。

（4）对每品桁架的焊接施工都要做详尽的记录。

3.2.2桁架吊装

（1）桁架在制作场地制作完成后，尽量利用施工现场现有的塔吊完成吊装工作。

（2）桁架安装在离高空间内凹大板下2层的楼面处，支座螺栓M24的位置应根据桁架施工图纸预埋在施工桁架安装层上，结合桁架实际加工尺寸定位。

（3）桁架支座处另增加5夺16mm的抗冲切受力钢筋并伸入边梁或柱墙内长度不小于30cm。

（4）桁架间剪刀撑现场拼装，降低加工尺寸的误差。

3.2.3桁架拆除

（1）模板拆除条件为同条件养护试块强度得到100%设计强度。桁架待上部荷载全部卸掉后先行拆除桁架剪刀撑。

（2）桁架采用两点吊装，吊点位置焊接小16mm焊接吊环，吊环以不影响排架安装为宜。

（3）桁架拆除根据结构特点，待桁架逐步移出至中心与塔吊吊点在同一垂线上后，利用新完成的空中花园楼层上安装的5t卷扬机下落桁架。桁架下落过程中利用绳索控制桁架的方向，保证桁架下落过程中不受结构楼层的影响，桁架下落到下层楼面后，通过滑动钢管向外滑移。

（4）桁架吊到地面后进行检查，保修，保证下次利用时的完好性。

3.3斜拉钢桁架高支模设计与施工注意点

（1）为了确保高空钢管支架的整体稳定性，桁架平台上钢管必须设置纵向剪刀撑，且与周围钢管脚手或结构连接或顶紧卡牢，并在扫地杆处增设水平剪刀撑以增加钢桁架体的整体刚度稳定。

（2）工字钢在钢桁架的相交处均设置加宽的加劲肋，用M18螺栓栓接，保证工字钢在支座处的抗扭能力，端头点焊槽钢拉结。

4.结语

钢桁架结构计算 篇3

1 砂石系统中应用较多的露天钢桁架计算

根据《水利水电工程施工组织设计手册》第5卷结构设计篇中, 为便于桁架构件重复使用和进行多种组合, 桁架各构件宜设计成标准长度的构件, 构件模数规定如下:

纵向跨度结构构件:安装有胶带机中间机架的承重构件, 3.0 m;仅安装拖辊座的承重构件, 1.2 m。

重复使用的钢桁架宜用拆装方便的, 长度有一定伸缩性的分节组装式桁架, 以适应不同情况的需要。分节长度仍按拖辊座标准间距的倍数或机架腿距的倍数取用。常用的分节长度有:

以拖辊座间距为标准的节长可组合成的桁架跨度分别为9.6 m, 12 m, 14.4 m, 16.8 m, 19.2 m, 24 m等。

露天钢桁架的跨度依据1.2 m的模数进行设计, 以19.2 m跨为例进行计算。

1.1 计算简图及桁架高度的确定

露天钢桁架的计算简图见图1。

理论计算跨度L=19.11 m;胶带机宽度B=1 000 mm。

桁架高度H=1 250 mm (根据最新钢结构设计规范, H/L的范围为1/12～1/17, H/L=1/15.3, 满足要求) 。

1.2 内力计算

1.2.1 恒载设计值

1) 桁架自重g1= (120×9.807×1.2) /1 000=1.41 kN/m;

2) 栏杆自重g2= (12×9.807×1.2) /1 000=0.14 kN/m;

3) 胶带机自重g3= (84×9.807×1.2×1.1) /1 000=1.09 kN/m。

1.2.2 活载设计值

1) 胶带机上物料q1= (210×9.807×1.4) /1 000=2.88 kN/m;2) 桥面荷载q2= (150×0.7×9.807×1.4) /1 000=1.44 kN/m。

1.2.3 桁架竖向总线性荷载

桁架竖向总线性荷载:

1.2.4 作用在桁架节点上的竖向荷载

1) 第一个节点 (A节点) :G=6.97×1.155/4=2.01 kN;

2) 第二个节点 (B节点) :G=6.97× (1.155+1.2) /4=4.10 kN;

3) 第三个节点 (C, D, E, F, G, H, I节点) :G=6.97× (1.2+1.2) /4=4.108 kN。

1.2.5 桁架内力计算

采用节点分析法, 从端头点的受力开始进行分析, 计算出各个杆件的内力, 内力计算成果见表1。由表1可见, 两侧的斜杆受力最大, 上弦杆和下弦杆的内力有从两端往中间分节增大的变化趋势, 中间弦杆内力最大。

1.3 杆件截面的计算和形式的选择

根据钢结构构造要求, 最小截面∠56×36×4或∠45×4。

结合两榀桁架的纵横向连接系, 先利用Q235钢材的抗拉、抗压容许应力值初选截面尺寸和形式, 再考虑长细比对压杆进行稳定校核。Q235钢材容许应力值为[σ]=215 N/mm2。

1) 上弦杆截面的选择。

上弦杆全部承受压力作用, 沿跨度全长截面保持不变, 取上弦最大设计杆力计算, N=-128.39 kN。选用型钢的截面A>N/[σ]=597 mm2, 初选∠75×6, A=879.7 mm2。

由于选用的是单角钢结构, 所以回转半径imin=14.9 mm;构件计算长度L=1 200 mm;

计算得长细比λ=L/imin=1 200/14.9=80.5<150 (压杆的容许长细比) , 满足要求。

查表得稳定系数=0.681;

应力设计值N/ (×A) =214.3 N/mm2<215 N/mm2, 满足要求。

2) 下弦杆截面的选择。

下弦杆全部承受拉力作用, 沿跨度全长截面保持不变, 采用最大设计杆力计算, N=126.39 kN。选用型钢的截面A>N/[σ]=588 mm2, 初选∠75×6, A=879.7 mm2。

由于选用的是单角钢结构, 所以回转半径imin=14.9 mm;构件计算长度Lx=1 200 mm, Ly=2 400 mm;

计算得长细比λ=L/imin=2 400/14.9=161.1<200 (拉杆的容许长细比) , 满足要求。

应力设计值N/A=143.7 N/mm2<215 N/mm2, 满足要求。

3) 竖杆和斜杆截面的选择。

竖杆和斜杆的截面选取计算同上、下弦杆。

4) 所有杆件截面计算及选择见表2。

1.4 计算结论

经上述计算, 胶带机宽度B=1 000 mm, 跨度为19.2 m的露天桁架总重为2.237 t, 以往工程所用的同规格的桁架通常重量达到3.0 t, 节约了25%的重量。

2 结语

在以混凝土和骨料生产为主的水电施工企业中, 像钢桁架一样, 有许多其他结构, 如拌和楼、水泥罐以及破碎机械等大型设备被广泛、重复地应用在工程中。通过对现有信息、数据资源进行整理和整合, 形成标准化的图库、数据库、资料库, 实际施工中再通过设计修改通知进行修正, 以缩短绘图时间, 便于建安工作的开展, 从而有效地减少我们低水平的重复劳动, 提高工作效率。

参考文献