鄢余文

1 工程概況

四川省都江堰“壹街區(qū)”是上海對(duì)口援建都江堰市的成街區(qū)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。為滿(mǎn)足蒲陽(yáng)河兩岸人流通行，新建蒲陽(yáng)河 1號(hào)橋，橋梁位置重要，景觀要求較高。

通過(guò)方案比選，橋梁最終采用單跨異型鋼桁架結(jié)構(gòu)。鋼桁架又分為主桁架及附屬桁架，共長(zhǎng) 43.2m。橋面桁架旋轉(zhuǎn)的空間形成了一個(gè)獨(dú)特而富有動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)，使行人擁有了持續(xù)變化的視覺(jué)體驗(yàn)。鋼桁架造型新穎獨(dú)特，配以紅色亮麗涂裝，美不勝收。橋梁建成后效果如圖 1所示。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

普通斷面鋼桁架橋在我國(guó)應(yīng)用較廣，該類(lèi)型鋼桁架橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，施工方便。而斷面扭轉(zhuǎn)的異型鋼桁架橋相比各方面就要復(fù)雜得多，表 1對(duì)此進(jìn)行了對(duì)比。

表1 普通鋼桁架橋與異型鋼桁架橋的對(duì)比

異型鋼桁架橋的復(fù)雜特點(diǎn)，對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)以及加工制作提出了更高的要求。

3 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)

1)設(shè)計(jì)安全等級(jí):二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為 1.0。

3)設(shè)計(jì)荷載:a.恒載。主桁架采用Q 345B鋼材，橋面系支撐桁架采用Q235B型鋼，鋼材重度取 78.5 kN/m3。橋面系木板重度為6.0 kN/m3。欄桿按3.5 kN/m計(jì)。b.活載。人群荷載取4.0 kN/m2。c.溫度荷載。整體升溫 26℃，整體降溫29℃。

4)抗震標(biāo)準(zhǔn):抗震設(shè)防烈度為 8度，地震動(dòng)峰加速度值為 0.2g。

5)設(shè)計(jì)水位:為698.005 m(1956年黃海高程系)，橋下無(wú)通航要求。

4 結(jié)構(gòu)布置

橋位處河口寬38m，橋梁計(jì)算跨徑39.6m，加上橋頭3.6m，桁架橋總長(zhǎng)43.2m，其中附屬桁架長(zhǎng)度14.4m。梁底高出設(shè)計(jì)水位1.67m。

橋梁按正交布置，橋面不設(shè)縱、橫坡，橋頭設(shè)人行踏步及坡道與地面接順。

橋梁主體結(jié)構(gòu)采用異型斷面鋼桁架，橋面系為型鋼支撐加木地板。下部結(jié)構(gòu)采用直壁式橋臺(tái)，基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)(見(jiàn)圖 2)。

4根通長(zhǎng)主桁桿截面為邊長(zhǎng) 0.5m的正方形，為適應(yīng)整體截面扭轉(zhuǎn)，有 3根主桁桿正方形截面四邊繞桿軸扭轉(zhuǎn)漸變。

主桁桿之間設(shè)邊長(zhǎng)為0.2m，0.3 m的兩種正方形斜撐桿。下弦桿之間設(shè)邊長(zhǎng) 0.3m正方形底橫桿。桁架節(jié)點(diǎn)間距 1.8m，節(jié)點(diǎn)及各桿端內(nèi)部設(shè)加勁板。

1.教學(xué)的簡(jiǎn)約化是時(shí)代的需要。簡(jiǎn)約化已經(jīng)是具有時(shí)代氣息的價(jià)值理念，人類(lèi)的認(rèn)識(shí)總是經(jīng)歷簡(jiǎn)單——復(fù)雜——簡(jiǎn)約的過(guò)程，而簡(jiǎn)約決不是回到從前，而是超越與進(jìn)步，力避繁瑣、崇尚簡(jiǎn)約作為一種新的時(shí)代精神要求，已經(jīng)滲透到生活的各個(gè)領(lǐng)域，課堂教學(xué)作為教師向?qū)W生傳播人類(lèi)價(jià)值理念的平臺(tái)，理應(yīng)發(fā)現(xiàn)、發(fā)揚(yáng)、崇尚這一真正以學(xué)生為本的基本理念，教師和學(xué)生應(yīng)該過(guò)一種簡(jiǎn)約輕松而深刻自由的教學(xué)生活。

橋頭附屬桁架為普通矩形斷面鋼桁架，桁架各桿件截面同主桁架。附屬桁架與主桁架焊接固定，長(zhǎng)度 14.4m，為主桁架增加穩(wěn)定。

橋梁上部鋼桁架均采用Q 345B全焊鋼結(jié)構(gòu)，鋼桁架在工廠部分預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，最后整體吊裝就位。整體吊裝重量約 178 t。鋼桁架就位后焊橋面型鋼和欄桿，鋪人行道木板。

5 計(jì)算分析

1)靜力分析。

整體結(jié)構(gòu)分析程序采用MIDAS/Civil 2006。鋼桁架橋各桿件均采用梁?jiǎn)卧M。成橋階段及使用階段的鋼桁架內(nèi)力、應(yīng)力狀態(tài)按初等理論進(jìn)行有限元計(jì)算。

結(jié)構(gòu)自重及人群活載按程序加載，橋面系、欄桿等按外荷載作用在結(jié)構(gòu)上。

橋梁計(jì)算模型如圖3所示。

通過(guò)計(jì)算，在恒載 +活載的基本荷載組合下，異型桁架上弦桿最大壓應(yīng)力為70.3MPa，下弦桿最大拉應(yīng)力為60.0MPa。底橫桿最大壓應(yīng)力為60.6MPa，最大拉應(yīng)力為52.2MPa。

斜撐桿最大壓應(yīng)力為138.5MPa，最大拉應(yīng)力為109.6MPa。斜撐桿最大應(yīng)力僅發(fā)生于桁架東側(cè)未扭轉(zhuǎn)梁端，可見(jiàn)桁架整體受扭轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)。

附屬桁架最大壓應(yīng)力為72.4MPa，最大拉應(yīng)力為81.7MPa。

恒載+活載下，桁架跨中最大位移為3.2 cm=L/1 237.5＜L/800，桁架結(jié)構(gòu)剛度較好，滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2)穩(wěn)定分析。

穩(wěn)定計(jì)算模型活載按照對(duì)桁架壓力最大原則加載布置，結(jié)構(gòu)一階屈曲失穩(wěn)安全系數(shù)為 106，計(jì)算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性能。

3)特征值分析。

桁架自振頻率計(jì)算采用有限元計(jì)算，結(jié)構(gòu)第一階自振頻率為3.27 Hz，自振周期為0.305 s，滿(mǎn)足規(guī)范要求。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，橋梁的景觀要求受到越來(lái)越高的重視。本文所介紹的異型鋼桁架橋造型獨(dú)特，新穎美觀，極富創(chuàng)意。

相比普通斷面鋼桁架橋，異型鋼桁架橋桿件構(gòu)造，節(jié)點(diǎn)連接，結(jié)構(gòu)受力均較復(fù)雜，加工制作難度也較高。由于橋梁斷面往一側(cè)扭轉(zhuǎn)，桁架整體也是扭轉(zhuǎn)受力，未扭轉(zhuǎn)梁端部分斜撐桿受力較大。異型鋼桁架的上下弦桿、其他部分斜撐桿以及其他桿件受力不大。同時(shí)為增加桁架整體穩(wěn)定，需要在異型端增設(shè)附屬桁架。通過(guò)計(jì)算分析，該異型鋼桁架橋強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定與自振頻率均滿(mǎn)足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)安全可靠。

[1] 吳 沖.現(xiàn)代鋼橋[M].北京:人民交通出版社，2010.

[2] GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 蘇彥江.鋼橋構(gòu)造與設(shè)計(jì)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社，2006.

[4] 胡曉娟，何志軍，丁潔民.某博物館入口大廳鋼結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[J].結(jié)構(gòu)工程師，2008(6):13-18.

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