鋼桁架橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析范本

1、鋼桁架橋的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析1、概述鋼桁架橋以其跨越能力強(qiáng)、施工速度 快、承載能力強(qiáng)、耐久性好普遍應(yīng)用于鐵路橋梁.長(zhǎng)期以來(lái),由于鋼材價(jià)格高,材料養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高,鋼桁架橋梁在公路領(lǐng)域應(yīng)用較少.近年來(lái),隨著我國(guó)煉鋼水平的 提高,國(guó)產(chǎn)的 鋼材品質(zhì)已經(jīng)完全能滿足結(jié)構(gòu)安全的 需要,同時(shí)隨著鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)的 提高,鋼結(jié)構(gòu)橋梁越來(lái)越多的 在公路工程領(lǐng)域得到應(yīng)用.相比較我國(guó)當(dāng)前100米左右中等跨徑常用的 橋型如連續(xù)梁、系桿拱、矮塔斜拉橋等結(jié)構(gòu),鋼桁架橋梁雖然建筑成本高,但刨去成本控制的 因素,鋼桁架橋具有以下的 幾點(diǎn)優(yōu)越性：1.建筑高度 低,由于鋼桁架結(jié)構(gòu)主桁主要由拉桿和壓桿構(gòu)成,對(duì)桿件界面的 抗彎剛度 要求不大

2、,因此鋼桁架的 建筑高度 由橫梁控制,在橋梁寬度 不是非常大 時(shí)可極大 的 降低橋梁建筑高度 ,尤其適用于對(duì)橋梁建筑高度 有嚴(yán)格限制的 橋梁;2.施工周期短,速度 快.鋼桁架施工可在工廠制作桿件,運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)拼裝成橋,可采用頂推和支架拼裝等方法,這使它在很多工期較緊的 工程(如重要道路的 橋梁改建)和跨越重要道路的 跨線橋上成為橋型首選之一;3.隨著鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)的 提高,鋼桁架橋的 耐久性大 為提高,同時(shí)鋼材作為延性材料,結(jié)構(gòu)安全性較混凝土橋梁高.正因?yàn)殇撹旒軜蛄旱?這幾方面的 優(yōu)點(diǎn),桁架橋梁成為特定條件下的 經(jīng)濟(jì)而合理的 橋型選擇.2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公路橋位于江蘇省境內(nèi),正交跨越京杭大 運(yùn)河,河口寬

3、95米,通航凈空要求90x7米,橋梁主跨采用97米,由于橋梁中心至橋頭平交處距離僅140余米,若采用其他結(jié)構(gòu)縱坡將達(dá)到5%以上,經(jīng)綜合考慮,主橋采用97米下承式鋼桁架結(jié)構(gòu).2.1主桁主桁采用帶豎桿的 華倫式三角形腹桿體系,節(jié)間長(zhǎng)度 5.35米,主桁高度 8米,高跨比為1/12.04.兩片主桁中心距為8.6米,寬跨比為1/11.2,橋面寬度 為8米.圖1主桁一般構(gòu)造圖主桁上下弦桿均采用箱形截面,截面寬度 500米米,高度 均為540米米,板厚2024米米,工廠焊接,在工地通過(guò)高強(qiáng)度 螺栓在節(jié)點(diǎn)內(nèi)拼接.除端斜桿采用箱形截面以增加面內(nèi)外剛度 外,其余腹桿均采用焊接H形截面,截面寬度 500米米,高度

4、 均為400米米,最大 板厚24米米.2.2橋面系橋面系為聯(lián)合梁,由下面的 鋼梁和上面的 橋面板結(jié)合而成,其鋼梁部分仍采用縱橫梁體系.本設(shè)計(jì)橫梁高870米米,為工字形截面,與主桁在節(jié)點(diǎn)上通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接;縱梁高420米米,也采用工字形截面,上翼緣與橫梁上翼緣的 底面齊平,在縱梁腹板上設(shè)一對(duì)角鋼與橫梁腹板相連,橫向每2米設(shè)置一道;橋面板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),板厚15厘米,與縱、橫梁相交處帶肋,板厚增至20厘米,通過(guò)剪力釘與橫梁、縱梁相連.2.3上、下平縱聯(lián)上、下平面縱向聯(lián)結(jié)系均采用交叉式,與弦桿在節(jié)點(diǎn)處相連,以抵抗橫向風(fēng)力及弦桿變形產(chǎn)生的 內(nèi)力.在桁梁兩端斜桿所在的 斜平面設(shè)置橋門架,上弦節(jié)點(diǎn)每個(gè)

5、節(jié)點(diǎn)均設(shè)一道橫向聯(lián)結(jié)系.2.4節(jié)點(diǎn)構(gòu)造桿件以16米米厚節(jié)點(diǎn)板連接,連接采用米24高強(qiáng)錨栓,設(shè)計(jì)預(yù)緊力為240kN.2.5技術(shù)指標(biāo)工程用鋼量為600千克/.3、結(jié)構(gòu)計(jì)算主橋計(jì)算采用空間有限元程序米idasCivil2010進(jìn)行分析,主桁、橫梁、上下平縱聯(lián)采用桁架單元,橋面板采用厚板單元模擬.全橋共劃分單元6624個(gè),其中桁架單元3712個(gè),板單元2912個(gè).橋面鋪裝、防撞護(hù)欄等二期恒載采用平面荷載施加在橋面板上,移動(dòng)荷載采用車道面加于橋面板上,全橋模型如下：圖2全橋計(jì)算模型3.1結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算結(jié)構(gòu)按如下工況進(jìn)行計(jì)算,分別是工況一：自重+二期恒載;工況二：自重+二期恒載+整體升溫+日照溫差+汽車荷載

6、;工況三：自重+二期恒載+整體降溫+日照溫差+汽車荷載.根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析,承載能力狀態(tài)上弦桿壓應(yīng)力為170.7米Pa,下弦桿最大 拉應(yīng)力為86.2米Pa,均小 于Q345鋼設(shè)計(jì)容許應(yīng)力,滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求,其中上弦桿應(yīng)力控制設(shè)計(jì).使用狀態(tài)下橫梁跨中承受正彎矩引起的 彎曲應(yīng)力,橫梁與下弦桿節(jié)點(diǎn)處承受固端彎矩引起的 二次應(yīng)力,根據(jù)計(jì)算結(jié)果橫梁上下緣應(yīng)力均滿足規(guī)范要求,其中橫梁上緣因節(jié)點(diǎn)固端彎矩產(chǎn)生的 最大 壓應(yīng)力為120米pa,控制設(shè)計(jì).在使用狀態(tài)下,汽車荷載產(chǎn)生的 豎向撓度 為5.7厘米,小 于L/800=12.1厘米,滿足規(guī)范要求.自重+二期恒載+汽車工況下桁架跨中最大 撓度 為21

7、.8厘米,大 于L/1600=6.1厘米,需要設(shè)置預(yù)拱度 ,根據(jù)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ025-86)需設(shè)置自重+1/2活載產(chǎn)生的 豎向撓度 作為預(yù)拱度 ,本橋預(yù)拱度 采用18.9厘米.3.2結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定計(jì)算由于橋?qū)捿^窄,故結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性成為主要控制因數(shù).本橋整體穩(wěn)定采用米idasCivil2010進(jìn)行分析,結(jié)構(gòu)一階失穩(wěn)是上弦桿平面外失穩(wěn),臨界荷載特征值系數(shù)為25,滿足規(guī)范要求.4、結(jié)構(gòu)防腐防腐作為影響橋梁耐久性的 重要方面,在設(shè)計(jì)中作了 周密的 考慮.對(duì)型構(gòu)件所用的 鋼板需作預(yù)處理.即：拋丸(或噴砂)除銹至Sa2.5級(jí),噴涂醇溶無(wú)機(jī)硅酸鋅車間底漆2030微米.(1)鋼結(jié)構(gòu)外表面

8、表面處理：噴砂除銹等級(jí)Sa2.5級(jí),表面粗糙度 2560米底漆水性無(wú)機(jī)富鋅IC-100兩道共80米封閉漆環(huán)氧磷酸鹽封閉漆IC-123一道20米中間漆環(huán)氧云鐵中間漆IC-200兩道共100米面漆丙烯酸聚氨酯面漆IC-300兩道共80米合計(jì)280米(2)型構(gòu)件內(nèi)表面表面處理：電動(dòng)工具打磨焊縫至St3級(jí).其它部位用電動(dòng)工具清除浮塵及污染物.并用除油劑清除油漬.底漆環(huán)氧富鋅底漆IC-101一道或兩道50米面漆環(huán)氧厚漿漆IC-302兩道共200米(3)縱橫梁頂面表面處理：噴砂除銹等級(jí)Sa2.5級(jí),表面粗糙度 2560米單層水性無(wú)機(jī)富鋅IC-100兩道共100米(4)高強(qiáng)螺栓連接面表面處理：噴砂除銹等級(jí)S

9、a2.5級(jí),表面粗糙度 2560米低溫潮濕季節(jié)涂裝時(shí)單層無(wú)機(jī)富鋅防銹防滑涂料IC-108兩道共100米高溫干燥季節(jié)涂裝時(shí)單層無(wú)機(jī)富鋅防銹防滑涂料IC-109兩道共100米5、施工方法本橋梁位于交通繁忙的 航道,航道交通量非常大 ,不能采用斷航的 施工方案 ,施工時(shí)所有桿件在工廠切割加工,在橋梁引橋上現(xiàn)場(chǎng)拼裝焊接成整體,采用浮運(yùn)拖拉方案 架設(shè)橋梁,最后施工橋面板、鋪裝、護(hù)欄等橋面設(shè)施.6、結(jié)語(yǔ)(1)鋼桁架以其快速的 施工速度 ,較大 的 跨越能力,在橋梁建筑高度 和建筑工期受限時(shí),越來(lái)越多的 作為橋型選擇的 首選方案 .(2)鋼桁架主桁設(shè)計(jì)時(shí)上弦桿為主要控制設(shè)計(jì)的 構(gòu)件,設(shè)計(jì)時(shí)注意驗(yàn)算上弦桿的

10、局部穩(wěn)定和作為壓桿的 面內(nèi)面外穩(wěn)定,確保結(jié)構(gòu)安全.為了 施工的 方便,下弦桿的 斷面尺寸可依據(jù)上弦桿確定.(3)橫梁設(shè)計(jì)時(shí)需注意節(jié)點(diǎn)板處固端彎矩引起的 二次應(yīng)力,大 部分桁架橋中自重引起的 二次應(yīng)力超過(guò)了 活載引橋的 結(jié)構(gòu)應(yīng)力,應(yīng)引起設(shè)計(jì)者足夠重視.(4)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分征求鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠家和防腐涂料生產(chǎn)廠家的 意見(jiàn),確保設(shè)計(jì)方案 的 可行性和合理性.附件：工程施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急預(yù)案及安全保證措施一、編制原則1、以人為本,安全第一原則。把保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全,最大限度地預(yù)防和減少突發(fā)事件所造成的損失作為首要任務(wù)。 2、統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo),分級(jí)負(fù)責(zé)原則。在本項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一組織下,發(fā)揮各職能部門作用,逐級(jí)落實(shí)安全生

11、產(chǎn)責(zé)任,建立完善的突發(fā)事件應(yīng)急管理機(jī)制。 3、依靠科學(xué),依法規(guī)范原則。科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),發(fā)揮專業(yè)技術(shù)人員作用,依照行業(yè)安全生產(chǎn)法規(guī),規(guī)范應(yīng)急救援工作。 4、預(yù)防為主,防止結(jié)合原則。認(rèn)真貫徹安全第一,預(yù)防為主,綜合治理的基本方針,堅(jiān)持突發(fā)事件應(yīng)急與預(yù)防工作相結(jié)合,重點(diǎn)做好預(yù)防、預(yù)測(cè)、預(yù)警、預(yù)報(bào)和常態(tài)下風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急隊(duì)伍建設(shè)、應(yīng)急演練等項(xiàng)工作。確保應(yīng)急預(yù)案的科學(xué)性、權(quán)威性、規(guī)范性和可操作性。二、編制目的1、應(yīng)急預(yù)案應(yīng)針對(duì)那些可能造成企業(yè)、系統(tǒng)人員死亡或嚴(yán)重傷害、設(shè)備和環(huán)境受到嚴(yán)重破壞的突發(fā)性災(zāi)害,如觸電事故、泥石流災(zāi)害、火災(zāi)、環(huán)境破壞等。2、應(yīng)急預(yù)案是對(duì)日常安全管理

12、工作的必要補(bǔ)充,應(yīng)急預(yù)案應(yīng)以完善的預(yù)防措施為基礎(chǔ),體現(xiàn)“安全第一、預(yù)防為主”的方針。3、應(yīng)急預(yù)案應(yīng)以努力保護(hù)人身安全、防止人員傷害為第一目的,同時(shí)兼顧設(shè)備和環(huán)境的防護(hù),盡量減少災(zāi)害的損失程度。4、應(yīng)急預(yù)案應(yīng)結(jié)合實(shí)際,措施明確具體,具有很強(qiáng)的可操作性。5、應(yīng)急預(yù)案應(yīng)經(jīng)常檢查修訂,以保證先進(jìn)科學(xué)的防災(zāi)、減災(zāi)設(shè)備和措施被采用。三、應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)1、應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)為加強(qiáng)安全領(lǐng)導(dǎo),進(jìn)行系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化管理,項(xiàng)目部成立應(yīng)急預(yù)案管理領(lǐng)導(dǎo)小組,項(xiàng)目經(jīng)理任組長(zhǎng),項(xiàng)目總工程師、常務(wù)副經(jīng)理、安全總監(jiān)、項(xiàng)目副經(jīng)理為副組長(zhǎng),各職能部門負(fù)責(zé)人、安全環(huán)保部安全員、各施工隊(duì)專職安全員、施工隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)為組員,負(fù)責(zé)日常的安全管理工作

13、。2、應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組職責(zé)負(fù)責(zé)重、特大事故的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急搶險(xiǎn)救援指揮,對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)性情況進(jìn)行技術(shù)、資金和設(shè)備支持,在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生重特大事故時(shí)以最快的時(shí)間達(dá)到現(xiàn)場(chǎng),分析緊急狀態(tài)和確定風(fēng)險(xiǎn)事故級(jí)別,負(fù)責(zé)分部和有關(guān)地方管理部門、組織、機(jī)構(gòu)聯(lián)絡(luò)和報(bào)告事故情況,制定搶險(xiǎn)救援的方案措施,領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急搶險(xiǎn)救援工作,確定緊急狀態(tài)的解除,協(xié)助事故原因的調(diào)查和處理工作。在上級(jí)和有關(guān)地方部門進(jìn)入的情況下,參與制定搶險(xiǎn)救援方案措施,做好應(yīng)急搶險(xiǎn)救援配合工作。四、應(yīng)急預(yù)案的基本要求1、發(fā)生人員傷亡事故后,施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理措施一般規(guī)定 當(dāng)發(fā)生事故時(shí),負(fù)傷人員或者最先發(fā)現(xiàn)事故的人,應(yīng)立即報(bào)告項(xiàng)目經(jīng)理或?qū)ｍ?xiàng)安全負(fù)責(zé)人,并應(yīng)馬上組織

14、人力現(xiàn)場(chǎng)搶救傷害者,根據(jù)傷情需要,協(xié)助醫(yī)務(wù)人員運(yùn)送傷者到醫(yī)院或撥打“120”,請(qǐng)求協(xié)助搶救。 1.1事故發(fā)生后,各級(jí)人員應(yīng)保鎮(zhèn)靜及冷靜,切實(shí)負(fù)起本身責(zé)任,主動(dòng)控制局面。要有組織、有指揮和結(jié)合實(shí)際進(jìn)行妥善處理。 1.2 第一時(shí)間進(jìn)行“救死扶傷”,采取措施救護(hù)受傷(害)人員,對(duì)必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行緊急搶救的,應(yīng)采取應(yīng)急方法如止血、人工呼吸等進(jìn)行施救。否則必須立即用工地的交通工具或截出租車將傷者送到就近醫(yī)院進(jìn)行搶救。同時(shí)應(yīng)采取有效措防止事故蔓延擴(kuò)大。 1.3 認(rèn)真保護(hù)事故現(xiàn)場(chǎng)及善后工作。凡與事故有關(guān)的物體、痕跡、狀態(tài)不得破壞,并劃出保護(hù)區(qū)禁止閑人進(jìn)入。 1.4 因搶救受傷(害)人員,以及疏導(dǎo)交通等原因,需

15、要移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)某些物體時(shí),必須做好現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記、拍照、錄像或繪制現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)圖,并寫出書面記錄,妥善保存現(xiàn)場(chǎng)重要痕跡、物證等。 2、 發(fā)生火警、火災(zāi)事故時(shí),施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理措施一般規(guī)定。 2.1 應(yīng)立即了解起火部位及燃燒的物質(zhì),積極搶救傷者及使用施工現(xiàn)場(chǎng)所有消防器材進(jìn)行滅火自救工作。 2.2 迅速準(zhǔn)確地?fù)艽?19報(bào)警。在撥打119時(shí),做到鎮(zhèn)靜撥號(hào),說(shuō)清火災(zāi)單位的名稱、地址、電話號(hào)碼、燃燒部位、燃燒物質(zhì)的性能等。 2.3報(bào)警后,派專人到約定的路口迎接消防隊(duì)。 2.4 在消防部門到達(dá)前,對(duì)易燃、易爆的物質(zhì)采取正確有效的隔離。根據(jù)火場(chǎng)情況,機(jī)動(dòng)靈活地選擇滅火工具。 2.5 在撲救現(xiàn)場(chǎng),應(yīng)行動(dòng)統(tǒng)一,如火勢(shì)擴(kuò)大,一般

16、撲救不可能時(shí),應(yīng)及時(shí)組織撤退撲救人員,避免不必要的傷亡。 3、 利用一切可行的通訊工具按規(guī)定時(shí)間內(nèi)將事故情況進(jìn)行層級(jí)上報(bào)。 4、發(fā)生事故層級(jí)上報(bào)時(shí)限。 4.1 輕傷事故,應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)報(bào)告企業(yè)負(fù)責(zé)人、安全管理部門和基層工會(huì)組織。 4.2 重傷事故,一般情況下,事故單位應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)報(bào)上級(jí)主管單位,由上級(jí)主管單位分XX市有關(guān)部門。對(duì)涉外有影響的,事故單位應(yīng)在事故發(fā)生后4小時(shí)內(nèi)如實(shí)報(bào)上級(jí)主管單位。 4.3 重傷3人或死亡1至2人的事故,事故單位應(yīng)在事故發(fā)生后4小時(shí)內(nèi)如實(shí)報(bào)上級(jí)主管單位,由上級(jí)主管單位分XX市有關(guān)部門。 4.4 死亡3人以上重大、特別重大死亡事故應(yīng)在事故發(fā)生后2小時(shí)XX市人民政府,同時(shí)報(bào)上級(jí)主管單XX市勞動(dòng)行政部門、工會(huì)組織、公安部門。 4.5 發(fā)生急性中毒、中署事故,除報(bào)上級(jí)主管單XX公司安質(zhì)部、辦公室)外,應(yīng)同時(shí)XX市衛(wèi)生行政部門。 4.6 發(fā)生爆炸物品爆炸事故和火災(zāi)事故,除報(bào)報(bào)上級(jí)主管單XX公司質(zhì)安部、辦公室)外,應(yīng)同時(shí)XX市公安部門。5、防止違章和事故的安全規(guī)定 5.1 未經(jīng)三級(jí)安全教育的新工人,復(fù)工換崗的人員未經(jīng)崗位安全教育,不得進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的工作崗位進(jìn)行操作。 5.2 不正確佩戴安全帽及佩戴超過(guò)使用年限(2年半)的安全帽,不準(zhǔn)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。 5.3 嚴(yán)禁赤腳或穿高跟鞋、拖鞋進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。 5.4 嚴(yán)禁酒后及帶小孩進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。 5.5 不得到禁止煙