卢丽
(广西路桥工程集团有限公司，广西南宁530200)
摘要：基于国内外钢桁梁桥施工技术的研究与应用经验，在充分调研各施工方法特点的基础 上，文章以某地钢桁梁桥拼接施工过程为对象，辅以钢桁梁桥数据参数，利用有限元仿真软件
Midas Civil软件建立3D实体模型，在自重及其他荷载作用下，分别针对主桁结构、联结结构和拼
接施工时的主桁架进行力学分布计算与分析。结果表明：在位移差分别为10 mm、20 mm、
30 mm、40 mm、50 mm、60 mm、70 mm的工况下，主術满足安全稳定要求；钢術梁施工在位移差
为0〜60 _范围内，满足安全稳定要求；横移施工中的主桁架在钢桁架横移_半时应力值出 现极值，应在横移到整段中间处加强防护与安全监控，但总体强度、刚度和稳定性均满足要求。
关键词：钢桁梁桥；施工技术；力学特性；有限元
中图分类号：U448.2T1文献标识码：A DOI: 10. 13282/jki.wccst.2021.01.033
文章编号：1673 - 4874(2021 )01 _ 0117 - 04
〇引言
随着《交通强国建设纲要》的发布，我国交通建设迈向新时代。铁路、公路桥梁施工技术的提升与施工装备的升级不仅是我国从“交通大国”向“交通强国”转变的重要因素，
同时也是我国基础建设和民生工程的根基。钢桁架梁桥具有承载能力强、跨越能力大、
施工速度快和结构耐久性好等特点，在国外各类桥梁和我国铁路桥梁建设中较早地得到
普遍应用[1]。近几年，为提升我国公路桥梁的品质和耐久性，降低全寿命周期成本，在公
路桥梁中积极推进钢结构桥梁建设，钢桁梁桥在公路桥梁中得到普遍应用[2]。我国钢桁
梁桥主要在公路和铁路建设中被广泛运用，在经历技术引进与经验积累的过程之后，进
试行条例入技术全面升级与装备逐渐完善阶段，如今已经步入世界一流水平。目前具有代表性的
钢桁梁桥主要分布于武汉及其他三个城市，这些自主设计并建造的钢桁梁桥代表着我国
钢桁架桥的先进技术。同时，桥梁工程领域及其相关技术的发展直接关系到桥梁承载力
及桥梁结构形式的改变，而混凝土结构作为桥梁工程的主要材料，其在施工过程中表现
的力学性能和工作性能等至关重要。
钢桁梁桥的施工方式主要有悬臂法、顶推法、转体法等。国内外学者针对钢桁架桥施工及力学性能的研究主要集中在施工技术的升级与优化和有限元模拟与验算等方面：
冯政[3]通过钢桁梁桥的主要施工方式介绍，在对比各类施工方法的基础上针对钢桁梁桥
的特点，分析钢桁梁桥技术，为大跨度钢桁梁桥的施工技术升级提供理论依据；鞠天祥w
以笋溪河特大桥大跨径钢桁悬索桥施工为依托，分析了大跨径钢桁悬索桥施工及质量控
制要点关键技术中的优化方案，为施工过程中的参数优化提供参考；何佳轩[5]针对某钢
肯定句
桁梁桥施工过程，通过有限元软件模拟推演，分析出钢桁梁桥薄弱位置并进行安全性评估，作者简介：卢丽(1984—），工程师，主要从事道路桥梁工程施工。
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桥隧工程
具有较高的应用价值。虽然学者们为更好地提升施工效率开展了众多针对钢桁梁桥施工过程的研究，但
针对施工过程中横移架设的力学分析与特性研究还鲜有出现。本文基于前人钢桁梁桥施工技术的研究经验，以某地钢桁梁桥拼接施工过程为对象，针对钢 桁梁桥的具体参数，利用有限元仿真软件通过建立有限元实体模型进行力学特性研究，试图得到钢桁梁桥拼接全过程中应力分布与结构位移的规律，在验证钢 桁梁拼接施工可行性的基础上为今后钢桁梁施工技术升级与创新提供研究依据。
1钢桁梁模型
1.1工程概况
某桥梁跨越高铁线路与公路线路之上，其钢桁梁 主桁为正三角结构，其间为倒三角结构，布置图如图 1所示，尺寸参数如表1所示，斜交角为14°、72°，总重 约为2 700 t。期初设计施工方案为配重纵向顶推法，简支梁铺架后进行简支梁平台两侧钢管帮宽布置，于 拼装平台进行导梁布置，其后配重，最后进行顶推作业。经过比选与优化设计，原施工方案可能影响下部已有线路，施工风险较大，随即进行施工方案调整，采 用刚桁架梁整体横移方案施工。施工流程为：场地平 整作业—支架基础施工—支
架安装一轨道梁安装—滑道安装—龙门吊安装-钢桁梁组装—支撑设备架 设—附属设备安装—钢桁梁涂装->钢桁梁横移一滑道梁拆除—调整落梁位置—支座安装作业—钢桁梁 验收—支架拆除作业。
图1钢桁架主梁布置图(n n m)
表1钢桁梁主要尺寸表(m)
尺寸项目全长高度导梁节间长度中心距计算跨径数值135********. 7132
1.2有限元模型
钢桁梁施工过程中，由于全过程均需要考虑各部 分结构构件的受力情况，且需要判断最不利位置、关 键部位、特殊构件的情况，故采用有限元模型建模，考 虑运用普遍适用于桥梁分析研究的Midas C iv il软件 进行。参考表2〜4参数建立的空间3D模型，包括主 桁杆件、联结部件、桥面部件等，采用M24、M27单元 模拟桥面及其他联结高强螺栓，钢材钢桁梁模型材料 属性设置参考表5。
表2主桁参数表(m m)
部位名称 上弦截面高度下弦截面高度内宽板厚相邻斜腹杆高度腹杆H型截面高度翼缘宽度数值1 3501 350110028I 00011I000760
表3联结参数表(n r n)
端横撑箱 部位名称型截面高
宽度端横撑
箱型截
面宽度
其余横撑
H形截面
横撑高度
其余横撑
H形截面
横撑宽度
交叉斜杆交叉斜杆
高度 宽度
腹板
厚度
翼缘
板厚
三腹板箱
形杆件
高度
三腹板箱
形杆件
宽度
腹板
厚度
翼缘板
珍珠草乙肝舒康胶囊
厚度
数值 42046042044042042012164204001216
表4桥面参数表(m m)
胃 纵梁腹板桥
而
U肋下翼缘I肋端横梁截面腹板底板T型截面蠢高度厚度f间距高度顶宽底宽厚度宽度厚度高度厚度高度厚度宽度厚度高度厚度数值 468 1216 600260300 2078280 20025014 1 35020800 3213520
表5材料属性表
位置钢材数量（t)螺栓数量(套）主桁〇370q E 2 110. 5--
桥面Q370q E503. 4--
上平联Q345q E69. 2—-
门架Q345q E39. 3--
整体-一(20M n T i B、35V B)91 335
由于主桁相关构件在施工前已于工厂完成，在现 场对接时利用整体节点的方式进行现场拼接。有限元 模型如图2所示。模型中包含896个有限元单元，荷载 承载部分为横梁与横肋、其他边界条件均设置为刚性 连接，临时支撑为固结单元。模型施加荷载情况分为 恒载、活载及风力。根据文献[6]和[7]与现场情况，恒 载为钢横梁自重7.85 t/m3，二期恒载为140 kN/m，桥
118
西部交通科技
钢桁梁桥施工的力学特性研究/卢丽
面混凝土板重95 kN/m。
图2钢桁梁3D有限元模型图
2力学特性分析
2.1主桁结构
施工阶段中，主桁结构在自重下发生位移，在位 移差分别为 1〇mm、20 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm、70 mm时，主桁应力云图中的极值即为主術杆 件最大、最小拉、压应力。观察表6可知：在钢桁梁施 工过程中，各部分最大拉应力、最大压应力随着位移差的增大而增大，最大拉应力为86. 7 MPa、最大压应 力为150. 4 MPa，均小于材料许用应力，因此主桁杆件各部满足安全稳定要求。
表6主桁结构各部分应力极值表
位移差(rrm)
10203040506070
最大拉应力（M P a)72. 774. 579. 482. 483.985. 186. 7
最大压应力（M P a)90. 693. 6100. 4127. 1139.8144. 4150. 42.2联结结构
联结结构主要有上平联和横联组成，在自重作用 下，不同位移差会导致不同应力值。在位移差为10 mm、20 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm、70 mm 的七个工况下，上平联与横联的最大拉、压应力如表7所示。由此可知：上平联中最大拉应力均来自于横杆，而最大压应力来自于斜杆，这是因为结构中横杆主要承受拉应力、斜杆主要承受压应力。各位移最大 时产生最大拉压应力，其中，最大拉应力为121.8MPa，最大压应力为187. 4 MPa，均满足许用应力值要求。而对于横联来讲，与上平联趋势相同，拉应力满足要求，但当位移差>60mm时，压应力为91. 7MPa，压应 力超过许用应力要求，因此钢桁梁施工中应控制承点 相对位移在60 rrm范围内才可保证体系的稳定性。2.3横移施工中的主桁架
钢桁架横移施工过程较复杂，利用仿真模拟进行 全过程施工中的力学特征十分繁琐，但是可以依据最 不利状态将横移施工全过程划分为四个工况进行分别分析，得到结果后在工况内和工况之间通过对比最 大拉、压应力值是否满足规范要求。同时，通过最大竖向位移值与ZV4 =335 mm的对比可以判断其稳定性是否满足要求，从而指导施工，降低安全风险。四个工况分别为：钢桁架结束安装、钢桁架
横移〇.25、钢桁架横移0.50、钢桁架横移0.75。通过有限元模型计算得到表8数据，可以看出各工况极值中工况三 最大，在施工中应注意钢桁架在横移整段长度〇. 5处 需要加强防护与安全监控，但总体来将，各工况下强度、刚度和稳定性均满足要求。
表7联结结构各部分应力极值表
项目
位移差(m m)
10203040506070
最大拉应力(M P a)35. 742.851.059. 872. 9101. 7121. 8上平联
最大压应力(M P a)46.754. 665. 872.785. 9135. 7187. 4
最大拉应力（M P a)16.419.424. 730. 135. 752.769. 2横联
最大压应力（M P a)36.442. 953. 664. 572. 191. 7109. 3
表8各工况主桁架应力与稳定性数据表
项目工况一工况二工况三工况四最大拉应力(M P a)80. 7121. 1189. 7119. 3最大压应力（M P a)149. 3152. 7200. 1189. 7最大位移(m m)75. 884. 677. 770. 5稳定性判断(335 m m)满足满足满足满足3结语
波斯人基于国内外钢桁梁桥施工技术的研究与应用经验，在充分调研各施工方法特点的基础上，本文以某地钢桁梁桥拼接施工过程为对象，辅以钢桁梁桥实际 数据参数为依据，利用有限元仿真软件Midas Civil 软件建立3D实体模型，在自重及其他荷载作用下，分 别针对主桁结构、联结结构和拼接施工时的主桁架进
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高压阻尼线9
行力学分布计算与分析，得到如下结论：
调查公民个人信息
(1) 在位移差分别为1 〇 mm 、20 mm 、30 mm 、 4〇 mm 、50 mm 、60 mm 、70 mm 工况下，主術应力极值 随着位移差的增大而增大，最大拉应力为86. 7 MPa 、 最大压应力为150. 4 MPa ，均满足安全稳定要求。
(2) 在位移差分别为10 mm 、20 mm 、30 mm 、 40 mm 、50 mm 、60 mm 、70 mm 工况下，上平联与横联 应力极值均出现在位移最大时，上平联最大拉应力为 12l .8MPa 、最大压应力为187.4MPa 。横联位移 差>60 mm 时，压应力为91. 7 MPa ，压应力超过许用 应力要求。故钢桁梁施工在60 mm 范围内可满足安
全稳定要求。
(3) 在最不利状态的四个工况下，横移施工中的
主桁架在钢桁架横移一半时应力值出现极值，最大
拉、压应力分别为189. 7MPa 、200. 1 MPa ，应在横移
到整段中间处加强防护与安全监控。各工况下强度、 刚度和稳定性均满足要求。®
桥隧工程_____________________
参考文献
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析[D ].兰州：兰州交通大学，2014.
收稿日期：2020- 10- 20
(上接第92页)2结语
本文以国道G 355线大化统城公路为例，研究高
能级强夯技术处理大粒径碎石填筑体效果，认为高能 级强夯技术处理大粒径碎石填筑体能够有效提高大 粒径碎石填筑体压密幅度，控制大粒径碎石填筑体静 力荷载，避免大粒径碎石填筑体自然下沉，增加大粒 径碎石填筑体弯沉强度。因此，应加大高能级强夯技 术处理大粒径碎石填筑体的应用力度，以高能级强夯 技术为核心，全面推进大粒径碎石填筑体处理方面的 进一步发展。尽管本文进行的研究已经趋于完善，但 未详细阐述运用高能级强夯技术处理大粒径碎石填 筑体的具体流程，这一点可以作为高能级强夯技术处 理大粒径碎石填筑体领域未来的研究方向，并通过高 能级强夯技术的科学运用，帮助国道G 355线大化统 城公路更好的建设。®
参考文献
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收稿日期：2020- 07- 29
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