論述桁架結(jié)構(gòu)及形式,使用范圍以及構(gòu)造特點

1、. 論述桁架結(jié)構(gòu)的形式,使用范圍以及構(gòu)造特點 摘要：世紀(jì)旗云工具箱鋼結(jié)構(gòu)平面桁架模塊可進(jìn)行多種結(jié)構(gòu)形式桁架的設(shè)計計算，自動組合各種荷載，程序最終提供各個桿件內(nèi)力結(jié)果，并根據(jù)用戶提供的桿件截面可選項選出最合理的桿件截面。 桁架指的是桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式結(jié)構(gòu)。由于大多用于建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)，桁架通常也被稱作屋架。桁架結(jié)構(gòu)常用于大跨度的廠房、展覽館、體育館和橋梁等公共建筑中。其主要結(jié)構(gòu)特點在于，各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過對上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實現(xiàn)了自身平衡，整個結(jié)構(gòu)不對支座產(chǎn)生水平推力。結(jié)構(gòu)布置靈活，應(yīng)用范圍非常廣。 

2、桁架梁和實腹梁（即我們一般所見的梁）相比，在抗彎方面，由于將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端，增大了內(nèi)力臂，使得以同樣的材料用量，實現(xiàn)了更大的抗彎強度。在抗剪方面，通過合理布置腹桿，能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。這樣無論是抗彎還是抗剪，桁架結(jié)構(gòu)都能夠使材料強度得到充分發(fā)揮，從而適用于各種跨度的建筑屋蓋結(jié)構(gòu)。桁式組合拱橋是由兩個懸臂桁架支承一個橋梁拱組成，它除保持桁式拱結(jié)構(gòu)的用料省、跨越能力大、豎向剛度大等特點外，更具有桁梁的特性和可以采用無支架懸臂安裝的方法施工，使桁式組合拱橋具有一定的競爭能力。我國貴州省建造桁式組合拱橋數(shù)量最多，國內(nèi)較知名的有以下幾座：(1)貴州省劍河大橋，橋梁跨徑為150m

3、，橋面寬為11m，建于1985年；(2)四川省牛佛大橋，橋梁跨徑為160m，橋面寬為11m，建于1990年；(3)貴州省江界河大橋，橋梁跨徑為330m，橋面寬為12m，建于1995年。以下介紹劍河大橋的施工方法，大橋總體布置.（一）桁式組合拱橋構(gòu)造特點為了減輕自重，保證截面的強度和整體剛度，桁式組合拱橋的上下弦桿和腹桿及實腹段的截面，一般均采用閉合箱形截面，并按照吊裝順序，分次拼裝組合而成。為了增強構(gòu)件的整體性，在所有箱形桿件內(nèi)均設(shè)有隔板加強，隔板間距為4m至5m。1.上弦桿劍河大橋的上弦桿截面如圖1034所示。上弦桿可一次澆筑成閉合箱形截面，兩片桁架的上弦桿件在預(yù)制時均為82cm×

4、112cm箱形，上緣留明槽，可布置預(yù)應(yīng)力鋼筋，內(nèi)側(cè)預(yù)埋鋼筋(或鋼板)以便與頂?shù)装暹B接。外側(cè)預(yù)埋鋼板，以便與跳梁連接。懸拼就位后，于兩箱上弦間再加蓋頂板和底板，在頂板上鋪鋼筋網(wǎng)，現(xiàn)澆8cm砼橋面，組成120cm×682cm三室箱形截面.作為上弦整體受力截面。為了加強上弦截面的整體性，上弦的上絳還增加了橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋。橫向頂應(yīng)力鋼筋用625mm鋼筋，每隔2m(順橋向)設(shè)置一根，在頂?shù)装灏惭b就位后進(jìn)行張拉。2.下弦桿下弦桿可一次性澆筑成閉合箱形截面箱形截面。3.腹桿斜腹桿截面為70cm×90cm箱形截面，箱壁厚為14cm，滿足預(yù)應(yīng)力鋼筋布置所需要的厚度。豎桿截面為90cm

5、5;70cm，壁厚為10cm。(二)桁式組合拱橋施工 桁式組合拱橋能迅速得到發(fā)展，除結(jié)構(gòu)受力的合理性帶來材料的節(jié)省外，其主要原因是它可采用無支架懸臂安裝進(jìn)行施工，這是最突出的優(yōu)點。安裝時常采用鋼結(jié)構(gòu)人字桅桿吊機作為吊運工具，避免了纜索和塔架等安裝設(shè)備，給施工帶來方便。劍河大橋墩臺均為明挖基礎(chǔ)，墩身和臺身均在支架上現(xiàn)澆現(xiàn)澆施工。以下主要介紹主孔的上部結(jié)構(gòu)施工。1.上部構(gòu)件預(yù)制主孔桁片的構(gòu)件分段，主要根據(jù)吊機的起重能力和起重冒的有效伸臂范圍確定。將主孔桁片分為9段，每段桁片再按懸拼次序及工藝要求分為單桿和三角形單片及梯形單片。分段名稱按拱腳至拱頂稱為腳段、二段、三段、四段、實腹段。腳段和二段分成下

6、弦桿、斜桿、上弦桿、豎桿各7件。三段分成由下弦桿、斜桿及豎桿組成的三角形桁片和上弦桿單桿共4件。四段由上弦桿和下弦桿及臨時桿組成梯形單片。實腹段為2件。全橋共分為42個預(yù)制單元，上弦和下弦的頂?shù)装骞?42塊。主孔構(gòu)件分別在兩岸預(yù)制，南岸稱為劍河岸，北岸稱為南嘉岸。南索岸在橋下河灘上預(yù)制腳段、二段、三段、四段，在橋下河灘上進(jìn)行整體放樣，分段臥式預(yù)制。實腹段在河灘上立式預(yù)制。劍河岸除腳段在河灘預(yù)制場上頂制外，二段、三段、四段均在邊孔和主孔的已成橋面上預(yù)制。2.人字桅桿吊擾人字桅桿吊機其特點是設(shè)備簡單，制作與安裝容易，操作方便，起重能力大，適應(yīng)性強，工作速度低，振動小，吊裝運轉(zhuǎn)安全可靠。但因桅桿較高

7、，整體移動不靈活。劍河大橋人字桅桿吊機起重力可達(dá)800kN。吊機由起重系統(tǒng)和穩(wěn)定變幅系統(tǒng)兩大部分組成。(1)起重系統(tǒng)起重臂：由兩肢主弦組成人字桅桿，主弦桿采用4肢角鋼組成。吊機兩膠備長30m，備用4根125×125×12等邊角鋼作為主弦桿，中間截面為1000mm×1000mm，長18m。兩端變截面段各長5m，端部截面為400mm×600mm。節(jié)間長度均為10mm。斜撐和橫撐均采用63×63×5等邊角鋼制成，頂部有一特制頂帽，可系主副兩組起重滑輪。底部設(shè)特制的連接段和底座，用M100螺栓與底座連接，使桅桿可以靈活俯仰。每側(cè)底座設(shè)22個4

8、34螺孔，使據(jù)桿能可靠地與安裝點構(gòu)筑物牢固連接。卷揚機：主吊鉤和副吊鉤各用一部牽引力50kN電動促速卷揚機牽引?；喗M：兩副吊鉤均各用一副滑輪組，主鉤采用一個1000kN六門滑車和一個200kN二門滑車并聯(lián)作為定滑車，用24.5mm鋼絲繩作為起重索。別鉤按單鉤起吊力400kN設(shè)計，用一個承載力500kN六門滑車作為定滑車，用215mm鋼絲繩作為起重索。(2)穩(wěn)定和變幅系統(tǒng)背索：背索系人字桅桿的重要穩(wěn)定和變幅系統(tǒng)，用一部牽引力50kN電動但速卷揚機配滑輪組牽引變幅，用一個1000kN六門滑車與一個200kN二門滑車并聯(lián)作為定滑車，用4215mm鋼絲繩作為變幅索。側(cè)浪風(fēng)：桅桿頂部兩側(cè)各設(shè)一組浪風(fēng)索

9、，以平衡構(gòu)件橫向所產(chǎn)生的水平力。浪風(fēng)索祝水平力之大小經(jīng)計算決定。浪風(fēng)索采用15.5mm，鋼絲繩，用承載力為30kN或50kN鏈條滑車或電動撞速卷揚機牽引。前浪風(fēng)：為防止桅桿在前傾角很大時承載，以及整體移動時向后傾倒，在桅桿前方設(shè)一根浪風(fēng)索以策安全。地錨；背索地錨與桅桿安裝點的距離，由桅桿受力分析決定。當(dāng)桅桿吊裝重量大，前傾角小時，背索受力很大，地錨需要很強固。一船在橋臺和中墩上埋放錨環(huán)，利用構(gòu)件自錨。浪風(fēng)索地錨一般受力不大，在兩側(cè)挖坑埋設(shè)即可。前浪風(fēng)索可錨固在對岸預(yù)埋設(shè)的錨環(huán)上。3.懸拼施工(1)構(gòu)件就位與穩(wěn)定構(gòu)件吊運至安裝位置，其平面位置一律用橫浪風(fēng)索控制。橫浪風(fēng)索用牽引力為30kN或50k

10、N電動櫻速卷揚帆牽引，使用卷揚機上的點動微調(diào)裝置進(jìn)行平面位置控制，高程一律用起置繩微動控制。單桿拼裝就位后的穩(wěn)定，各段下弦桿的縱向和高程用專設(shè)的臨時鋼絲束張拉固定，待斜桿就位及預(yù)應(yīng)力束張拉后即可撤除。橫向用一組浪風(fēng)索穩(wěn)定，待兩邊下弦及斜桿就位，安裝橫向聯(lián)結(jié)系后撤除豎桿，按計算的支撐點高度設(shè)剛性連桿與斜桿聯(lián)結(jié)，構(gòu)成臨時穩(wěn)定體系.待上弦桿全部就位、張拉預(yù)應(yīng)力束和橫向聯(lián)結(jié)系安裝完成后撤除。一般上弦桿只設(shè)一組橫向浪風(fēng)索。(2)構(gòu)件安裝捐度控制對中精度以拼接時不影響預(yù)應(yīng)力鋼筋的連接為準(zhǔn)，一般定為5mm。安裝高程除按設(shè)計計算的包括預(yù)拱度值在內(nèi)的施工安裝標(biāo)高控制以外，考慮到非彈性撓度的影響，將安裝高程略為提

11、高，其值一般定為10mm。設(shè)計預(yù)拱度，拱頂為150mm，其余各段按直線分配。(3)懸拼程序創(chuàng)河大橋主孔懸拼。腳段采用單桿安裝，即將下弦桿、斜桿、豎桿、上弦桿單獨進(jìn)行安裝。先將上下游兩片下弦桿脫模翻身后，在預(yù)制場進(jìn)行組裝，然后垂直起吊就位。斜桿單根安裝，并張拉斜桿預(yù)應(yīng)力鋼筋，再安裝另一根斜桿使其形成三角形框架。安裝豎桿并單根安裝上弦桿，張拉上弦桿預(yù)應(yīng)力鋼筋，再安裝另一根上弦桿，使其形成框架。之后安裝上下弦頂?shù)装?，安裝人行道梁。移動吊機，用上述同樣順序懸臂安裝二段。移動吊機，懸臂安裝三段。由下弦桿、斜桿、豎桿組成的三角形單片脫模翻身后，垂直起吊就位，并張拉上弦桿預(yù)應(yīng)力鋼筋。安裝另一片三角形構(gòu)件，使其形成三角形框架。單根安裝上弦桿，并張拉上弦桿預(yù)應(yīng)力鋼筋。安裝另一根上弦桿，使其形成框架。安裝上下弦頂?shù)装?，安裝人行道跳梁。移動吊機，懸臂安裝四段。由下弦桿和上弦桿及臨時桿件組成的梯形單片脫模翻身后，垂直起吊就位，然后張拉上弦桿預(yù)應(yīng)力鋼筋。再安裝另一片梯形單片，使其形成框架。兩岸安裝完四段后，吊機移至前端，用兩部思機插吊實腹段框架，全橋合攏安裝四段上下弦頂?shù)装寮皩嵏苟雾數(shù)装?。放張上弦桿內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋，完成結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換。上部結(jié)構(gòu)從懸臂安裝腳段開始，直至實腹段合攏，上部結(jié)構(gòu)的受力體系為懸臂桁架的梁式體系.上弦桿在施工中的拉力由預(yù)應(yīng)力鋼筋承受。