3×96m下承式简支钢桁梁架设方案分析

材料特性严格按设计图纸给出的规格输入计算机软件。主桁立面在不考虑后期桥面、人行道等恒载作用主桁杆件自重作用下的位移最大值为38mm，发生在跨中截面。这与施工图纸提供的恒载作用下的跨中挠度50.1mm相比较偏小，说明其他恒载的作用效应将为12.1mm，两者并不矛盾，也间接反映模型的合理性。主桁杆件在自重作用下杆件的组合应力最大值都很小，拉为52.2MPa，压为43.3MPa。

3.4.2 施工阶段-I

该施工阶段是以1#～3#墩之间搭设2×32m六四式铁路军用梁作为拼梁膺架来实现的。拼梁膺架形式采用双层8片，即每侧4片，两侧之间中-中间距为7.5m，为保证墩身受力均匀及满足六四式军用梁中-中挑出尺寸的要求，在2#、3#墩顶布设I56工字钢梁做分配梁，然后拼组六四式军用梁。主桁体系的受力是在节间处通过横向垫木把荷载传递到拼梁膺架上。以此表述构造计算模型（图5）。

计算结果：

①最大位移发生在3#墩处，最大位移fmax=46.6mm（↓），比整片钢桁梁自重产生的跨中位移还大。结果的不一致，原因是施工阶段-I钢桁梁在0#台锚固或压重，另一端并未约束，只是中间部分支撑在军用梁膺架上，钢桁梁形式相同，约束不同导致结果不同。

②施工设计图中A2A3以及E2E3两根杆件具有最大的轴向应力，A2A3：σax=15.6MPa（压），E2E3：σax=14.7MPa（拉）。

③施工设计图中A2A3以及E3E4两根杆件具有最大的组合应力，A2A3：σcombined=25.1MPa（压），E3E4：σcombined=27.7MPa（应力拉）。

④军用梁最大轴力发生在2#～3#墩间拼梁膺架横向内、外侧的两片军用梁上，最大压杆轴力Nax=385kN（压），最大拉杆轴力Nax=407kN（拉）。

⑤军用梁最大位移发生在2～3#间拼梁膺架横向内外侧军用梁上，其值为fmax=26.4mm（↓）。

3.4.3 施工阶段-II

该施工阶段在阶段-I的基础上进一步向96m跨度方向扩展，此时务必采用膺架上已成的钢桁梁作为锚梁，两孔钢桁梁之间通过临时杆件的连接传力。当悬臂施工接近4#墩时为该施工阶段的最不利受力状态，考虑了部分人员和机具重量。以此为基础构建计算模型（图6）。

结论：

①最大位移发生在最大悬臂端，最大位移fmax=433mm （↓）。

②最大组合应力发生在临时杆件上，上弦杆件σcombined=223.7MPa（拉），下弦杆件σcombined=613.8MPa（压）。

③下弦杆件因弱化为只输入下弦杆件的截面特征，并未考虑到在这种在支座处较短杆件下局部连接的截面特性增大效应，因此应力结果为名义计算应力，如果相应增大截面特征会有效降低临时下弦杆件的计算应力。

④Q345qD基本容许应力中：弯曲应力[σw]=1.05[σ]=210MPa，上弦临时杆件的应力已经超出弯曲容许应力6.5%，幅度不大，原施工图纸上提供的上下弦杆件可以采用。

⑤军用梁最大杆件轴力Nax=±54kN （拉或压）。

⑥军用梁最大位移发生在跨间跨中位置，其值较小，为fmax=3.6mm（↓）。

⑦因锚梁在0#台和3#墩都有约束，施工中悬臂荷载使得锚梁部分上翘，实际对拼梁膺架压力减小，所以拼梁膺架在本阶段受力和变形都较小。

3.4.4 施工阶段-III

延续施工阶段-II进一步向5#墩方向扩展，此时4#墩顶的临时杆件承担悬臂施工状态下的传力，0#台至4#墩已完成两片钢桁梁作为锚梁。当悬臂施工接近5#墩时的施工状态为该施工阶段最不利的受力状态，考虑了部分人员和机具重量，以此为基础构建计算模型（图7）。

结论：

①施工中最大位移发生在最大悬臂端，最大位移fmax=500mm （↓）。

②最大组合应力发生在4#墩处的临时杆件上，上弦杆件σcombined=216.5MPa（拉），下弦杆件σcombined =323.7MPa（压）。

③下弦杆件计算应力与施工阶段-II中相同。

④Q345qD基本容许应力中：弯曲应力[σw]=1.05[σ]=210MPa，上弦临时杆件的应力已经超出弯曲容许应力3.1%，幅度不大，原施工图纸上提供的上下弦杆件可以采用。

⑤军用梁最大位移发生在1#～2#墩跨间跨中位置，其值较小，为fmax=13.5mm（↓）。

⑥军用梁最大轴力发生在1#～2#墩间跨中位置杆件上，最大杆件轴力Nax=-169kN（压），Nax=185kN（拉）。

⑦因在0#台和4#墩区间两片锚梁都有独立支座，施工中实际对拼梁膺架压力减小，所以拼梁膺架在本阶段受力和变形都较小。

3.4.5 施工阶段-IV

延续施工阶段-III进一步向6#墩方向扩展，此时5#墩顶的临时杆件承担悬臂施工状态下的最大应力，3#墩至5#墩已完成两片钢桁梁作为锚梁。当悬臂施工接近6#墩时的施工状态为该施工阶段最不利的受力状态，考虑了部分人员和机具重量，以此为基础构建计算模型（图8）。

结论：

①施工中最大位移发生在最大悬臂端，最大位移fmax=510mm （↓）。

②最大组合应力发生在5#墩处的临时杆件上，上弦杆件σcombined=230.7MPa（拉），下弦杆件σcombined=327.7MPa （压）。

③下弦杆件计算应力与施工阶段-II中相同。

④Q345qD基本容许应力中：弯曲应力[σw]=1.05[σ]=210MPa，上弦临时杆件的应力已经超出弯曲容许应力9.8%。考虑到施工状态和杆件的临时使用等特点，原施工图纸上提供的上下弦杆件可以采用，但加强后使用更为合适。

4 结语

首先，从两个详细比选施工方案来看，对称悬拼方案工期最短，适合工期紧张的工程采用，但该方案临时设备和临时钢材用量较大，且施工难度较大；单端悬臂拼装方案除架梁吊机外，基本不采用吊索塔架这样的大型设备就能完成，降低了施工难度，但工期要相对长一些。其次，通过对单端悬臂拼装方案施工计算模型的建立和计算，提供了可靠的技术保障。

本文对玉溪至蒙自铁路曲江大桥初步选定的两种钢桁梁架设方案进行了比选，并对最终选定的方案进行了计算分析，希望能为同类型桥梁的架设提供参考。

参考文献：

[1]TB 10002.2-2005，铁路桥梁钢结构设计规范Es3[S].

[2]铁道专业设计院.钢桥[M].北京：中国铁道出版社，2003.

[3]铁道部第三工程局.铁路工程施工技术手册——桥涵[M] 北京：中国铁道出版社，1994.

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