桁架加勁梁是一種橋梁結(jié)構(gòu)形式,主要用于懸索橋和拱橋。與懸索橋相比,桁架加勁梁具有更大的跨度,更高的承載能力,更小的風荷載影響和更低的建設成本。由于其獨特的受力特性,桁架加勁梁在設計和施工過程中需要更加精細的控制。
一、桁架加勁梁的定義與作用
桁架加勁梁是一種在懸索橋結(jié)構(gòu)中使用的梁體結(jié)構(gòu)。它主要是為增加懸索橋的豎向剛度而設置的梁或桁架結(jié)構(gòu)。因其剛度遠較懸索大,故由吊桿傳遞給懸索的荷載分布較均勻,可避免懸索發(fā)生顯著的變形。
二、桁架加勁梁的形式
(一)結(jié)構(gòu)形式
- 它可以做成簡支梁或連續(xù)梁形式,但在自錨式懸索橋中必須做成連續(xù)梁形式。
(二)截面型式
- 對于中小型的桁架加勁梁有著相應的截面型式,雖然搜索結(jié)果未明確提及具體的中小型桁架加勁梁截面型式,但這表明不同規(guī)模的桁架加勁梁在截面設計上存在多樣性,以適應不同的工程需求。
三、桁架加勁梁的應用實例
(一)廣東東莞東江大橋
- 主橋是一座三主桁雙層橋面剛性懸索加勁鋼桁梁,這一結(jié)構(gòu)同時具備懸索橋與鋼桁架橋的優(yōu)點。大橋加勁梁為桁架式,在架設時沒有干擾橋下日通行量達1400艘的船舶交通。
(二)貴州壩陵河大橋
- 論文以貴州壩陵河大橋為實例,對桁架加勁梁懸索橋懸臂架設施工過程及穩(wěn)定性進行研究。隨著我國西部大開發(fā),像壩陵河大橋這樣的鋼桁架加勁梁懸索橋,因其造價低廉、施工方便等優(yōu)勢,在西部地區(qū)迎來了建設高潮。不過這類懸索橋剛度和阻尼均較小,顫振臨界風速相應較低,顫振穩(wěn)定性成為其抗風設計的關鍵問題,尤其是大跨窄鋼桁架懸索橋的抗風穩(wěn)定性設計更為必要。
(三)重慶曾家?guī)r嘉陵江大橋
- 為研究板桁結(jié)合懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋加勁弦與上弦桿連接部位特殊節(jié)點的靜力受力行為,依托此橋建立了全橋三維多尺度有限元模型,并通過縮尺模型試驗對有限元分析結(jié)果進行驗證。
(四)錢塘江新建大橋
- 為公軌兩用大跨長聯(lián)剛性懸索加勁鋼桁梁結(jié)構(gòu),在其施工過程中,可以采用懸臂拼裝法或頂推施工法。并且為保證施工安全,建立了采用懸臂拼裝法、頂推施工法施工的橋梁模型,比較其結(jié)構(gòu)應力和豎向位移。
(五)穗莞深城際軌道交通東江南特大橋
- 主橋為(143 + 264 + 143)m加勁鋼桁梁橋,根據(jù)車橋耦合振動分析理論,針對此橋采用空間有限元建立全橋動力分析模型,對橋梁的空間自振特性進行計算,從而研究其動力性能。
四、桁架加勁梁的施工技術(shù)與相關研究
(一)施工技術(shù)
- 在東江大橋剛性懸索加勁鋼桁梁施工中,焊接時嚴格掌握溫度和熱輸入的控制以保證焊接部位的質(zhì)量和可靠性;纜索的制作和安裝過程復雜,需要多次檢測和調(diào)整才能達到設計要求,并且采用多種檢測和保護措施;鋼桁梁的安裝需要專門的吊裝設備和施工人員,要求嚴格控制起重機的位置和運動軌跡。
- 四渡河特大橋在鋼桁架加勁梁吊裝方面,纜索吊機架設法成為首選方案。因為纜載吊機架設法不能帶載在主纜上行走,只能定點垂直起吊,不適合山區(qū)梁段起吊后縱向移動的需要;橋面架橋機架設法從兩塔位置向跨中順序架設鋼梁,存在線形不易控制、對主體線形影響大、吊重限制不能整體吊裝梁段等問題,而纜索吊起吊重物后可沿中跨全跨范圍移動,起吊點位置不受限制,架設速度快、成本低。
(二)相關研究
- 在大跨度鋼桁架加勁梁懸索橋整體計算方面,傳統(tǒng)計算模式是橋面板及鋪裝層不參與加勁桁架的總體受力,但實際的靜動載試驗結(jié)果表明,鋼桁架加勁梁上下弦桿的實測應力與理論計算應力存在差別,上弦桿實測應力遠小于理論計算應力,下弦桿實測應力較高,這為后續(xù)的理論研究提供了實際依據(jù),促使進一步優(yōu)化計算模式。
- 在顫振分析理論方面,對現(xiàn)有的顫振分析理論進行綜述,為桁架懸索橋抗風設計提供理論支持,尤其是針對窄橋面的大跨懸索橋,由于其對風的敏感性較強,雖然可通過抗風措施避免發(fā)散性動力破壞,但抖振不可避免,且現(xiàn)有的大跨桁架橋抖振分析多基于大型公路橋梁,對于這種窄橋面加抗風措施的橋梁需要單獨進行分析研究。
桁架加勁梁的設計原理是什么?
懸索橋與桁架加勁梁的區(qū)別
桁架加勁梁的施工難點有哪些?
桁架加勁梁在地震中的表現(xiàn)如何?