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第七章 装配式公路钢桥桁架在桥梁施工中的应用 第一节 概 述 装配式公路钢桥桁架(以下简称“桁架”或“贝雷架”)是一个平面拼装单元，承载力大，结构灵活，拆装方便，可多次重复使用。在民用桥梁和高层建筑施工中，多利用来拼装架桥机、导梁、龙门吊架、悬臂现灌挂篮、塔柱、拱架等临时承重结构，用途十分广泛，是一种较为理想的万能构件。为便于读者正确、灵活、安全运用这种器材，在本章内将介绍几种典型结构，在介绍具体结构之前，首先将使用原则和注意事项概括说明如下。 用公路钢桥桁架作建筑施工临时支承结构的形式很多，但归结起来不外两种：一种是利用桁架作“梁”，以承受弯矩、剪力；另一种是作“柱”，用以承受垂直荷载。梁、柱都是各式建筑的重要支承结构，这就要求使用者应熟悉桁架的技术性能和各个杆件、孔眼的作用(这方面内容在第一章已作详细介绍)。这里需要特别提出的是为了保证桁架能多次重复使用、方便撒装，连接牢固桁架与桁架之间相连或与其他构件相连时，应利用桁架弦杆和竖杆上的孔眼用螺栓进行连接，其方法是在连杆端邢焊一块连接板，在连接板上焊一空心锥形会筒(图115)将套筒插人桁架的眼孔中。通过用连接板螺栓与桁架连接，不得仙用焊接与桁架杆件连接(图71)。 一、用桁架作梁时的注意事项 1为保证桁架的横向稳定，必须按要求设横向连系构件，如就地加工制作的横向连系构件必须用如前所述方法与桁架连接，不得用绳索捆扎。 2桁架梁的端部支撑，应装端竖杆，无端竖杆时必须对桁架梁的剪力进行验算，必要时应另作一竖杆加强，加强的竖杆应采取磨光顶紧的办法与上下弦杆顶紧，不得用焊接。 3施加于桁架梁上的集中荷载尽可能放在桁架节点上，否则应对弦杆的局部弯矩进行校核。 4用桁架作连续梁时，中间支撑应设在节点上。必要时增设加强竖杆。 5鉴于目前有的施工现场使用的桁架器材，已重复使用多次，有的因保养不善，连接焊缝和杆件有锈蚀现象，甚至有的产品并非白正规厂家，对桁架的原材料、焊接质量、桁架连接销的材质和热处理等，并未经过严格的检验，因此，建议在使用桁架作重要受力件时，必须对其应力进行校核，并加大安全储备。 二、用桁架作柱时，须注意的是： (一)一般构造的原则和方法 1桁架之间仍用桁架销连接，荷载由弦杆承受。 2柱横断面内使用桁架的数量、随柱的高度，和荷载大小而界可用2片至多片。使用多片桁架时，应用横向支撑架进行联结，必要时设风缆以保证稳定。3为扩大弦杆支撑面积，在柱的底部设础板，用桁架连接销与之连接。 4在柱的顶端，设顶梁，顶梁用桁架的连接销与弦杆连接。 5柱的传力途径应该是：荷载一顶梁一桁架弦杆础板+地基。 6梁柱的结合部，应通过桁架连接销传力，不得直接设在桁架竖杆上，必要时应设斜撑，其构造如图7-2所示。 (二)柱的横截面形式 柱的横截面有并列式和方柱式，随荷载大小、柱的高度、使用条件而定，其结构形式详见第四章；广州海印大桥索塔施工时，用装配式公路钢桥桁架作临时施工架，柱高达66m。 (三)柱的拼装方法 1整体竖立。先在地面上按梁的拼装方法，将整柱拼成，然后用吊车或扒杆将柱整体竖立，这种方法拼装设置快速，一般是在柱不高，总重量不大，并有吊车和场地的情况下采用： 2如柱较高可用垂直逐片吊装法。其方法是：(1)利用轻型角钢井架，在其上设扒杆将单第一章 装配式公路钢桥基本构件名称和特性 第一节 构件名称和特性 装配式公路钢桥巾主梁桁架、桥面系、支撑件、桥端构件及架设上具等组成。 一、主梁桁架构件 主梁桁架构件有：桁架、桁架连接销及保险销、加强弦杆、弦杆螺栓、桁架螺栓6种构件组成。 (一)桁架 1构造 桁架(图1-1)由上、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成,上下弦杆的端部有阴阳接头，接头上有桁架连接销孔。 桁架的弦杆由两根10号槽钢(背靠背)组合而成，在下弦杆上，焊有多块带圆孔的钢板，在上、下弦杆内有供与加强弦杆和双层桁架连接的螺栓孔，在上弦杆内还有供连接支撑架用的四个螺栓孔，其中间的两个孔是供双排或多排桁架同节间连接用的，靠两端的两个孔是跨节问连接用的。多排桁架作梁或柱使用时，必须用支撑架加固上下两节桁架的接合部。 在下弦杆上，设有4块横梁垫板，其上方有凸榫，用以固定横梁在平面上的位置：在卜弦杆的端部槽钢的腹板上还设有两个椭圆孔，供连接抗风拉杆使用。 桁架竖杆均用8#工宁钢制成，在竖杆靠下弦杆一侧开有一个方孔，它是供横梁夹具固定横梁时使用的。 桁架构件的材料为16Mn，每片桁架重270kg。 2，桁架单元杆件性能(表11) 3桁架单元在各种受力状态下不考虑压弯稳定时的承载能力(图12)(二)桁架连接销及保险销 桁架连接销供连接相邻两桁架用，形状如图13所示，重3kg，在锥度的一端有一小孔，供插保险销用(图1-4)，在另一端面上有一凹槽，其方向与保险销孔相同，在装销时如看不见销孔，可惜导向槽方向以定销孔方向，有助顺利插人保险销。第二章 装配式公路钢桥结构设计与计算 第一节 桁架设计计算 一、桁架内力分析 (一)桁架的基本数据 1桁架结构与基本尺寸(图2-1)(二)结构分析简图 贝雷桁架系山单元桁(图2-2)架销接而成，单元间完全依靠销传力，因而结构分析的单元桁架为研究对象。1结构分析简图 根据桁架的结构特点，为分析内力方便，简化为内部静定的桁架。考虑销接处中心与端竖杆中心之距t数值小，而杆件相对刚度大，进一步可略去t的影响，即t=0，两中心重合。 2内力分析 根据单元桁架受力的特点，可以将内力分成受纯弯和纯剪两部分叠加而成。 1)受纯弯曲(图23)第三章 单跨桥结构设计与架设方法 第一节 单跨桥的技术性能 一、桥梁的组成与构造 用公路钢桥器材结构架设的桥梁的基本形式为单跨、半穿式桥梁，其总体结构如图3-1a)、b)、c)所示，它主要由下述几个部分构成。 (一)主梁(桁架) 主梁是桥梁的主要承载结构，它巾拼装单元桁架用销子连接而成，布置在桥梁的两侧，每根主梁的末端设有端柱支承在桥座上，为增加桥梁的跨度和承载能力，构成主梁的桁架可以数排并列或双层叠置，主梁断面组合形式有10种(图3-2)，各种组合形式主梁的桥梁习惯以先“排”后“层”称呼，如单排单层(英文缩写SS)、双排单层(Ds)，另外，为增加主梁桁架的强度，在桁架上弦上面和下弦下面，另可增加一弦杆，称加强弦杆，它用弦杆螺栓与桁架弦杆连接，桁架设有加强弦杆的桥梁，前面冠以“加强”二宁表示，如加强的单排单层(英语缩写SSR)，加强的双排单层(DSR)桥梁等等。第四章 多跨桥结构设计与架设方法 装配式公路钢桥原设汁为单跨桥，桥梁最大架设单跨长度69m，如添设中间桥墩(脚)，架成多跨桥(图41)，桥梁长度可成倍增加。对于施工便桥或其他临时性轻型桥梁。巾间桥墩(脚)一般用桩朴式，如中间桥墩足在岸卜或在地基承载力较高的位置，可用本器材的桁架或其他就便材料拼成排架桥脚。多跨桥的主梁和桥面系可采用本器材原设计的桥跨结构，必要时主梁也可采用上承式和非标桥面系结构，木章主要介绍多跨桥桩式、排架式中间桥墩(脚)，以及上部构造的设计和施工方法，并介绍一个多跨桥的应用示例。 一、结构式样 根据装配式公路多跨钢桥的仙用时机，其中间桥脚多采用桩式中间桥脚，其结构式样，随桥脚水深高度、主梁排数而定，每个墩脚桩的数量，必须保证在每引主梁下有一根桩，而且主桁架的节点必须j桩柱中心正对。桥脚高度小于5m时，一般多用单式，大于6m时宜用复式。 桥跨主梁为单排或双排桁架的桥脚式样如图42所示：二、桩柱入土长度及其与盖粱的连接 1打入桩长度，一般随水深、土壤性质和桥脚高度而异，施丁时须经试桩，满足落沉量的情况而定，一般要求，打人桩人土深度个得小于253om，桩的顶而标高应满足设计要求，一个桥脚内务根桩的标高必须一致。 2多跨公路钢桥的中间桥脚的盖梁一般用方木或组合型钢制作，盖梁与桩的连接要求如下：1)如盖梁与桩柱均为木材时，一般用通心钉和两爪钉连接，任其一为木或其他材料时，可用通心钉或其他特别连接机构连接。 2)盖梁与桩均为钢材时，一般是将桩头按设计标高割齐平后，用焊接连接，如钢桩直径较大，钢管壁较薄时，可先在钢管内填砂，震实后，在桩顶部80100cm范围内浇灌混凝土，在混凝土中设预埋件与盖梁相连。 3)对钢筋混凝土打入桩，需要专用工具将桩按标高凿平用特制连接件与盖梁相连。第五章 装配式公路钢桥器材在浮桥上的应用 第一节 概 述 一、浮桥的一般常识 浮桥是以为舟船等浮体为桥脚(墩)的桥梁，浮桥的特点为：下部构造简单(与固定桥梁的桥墩比较)，架设、撤收快，是临时抢修渡口桥梁的一种重要手段，但浮桥受江河两岸地形、水位变化、通航、流速的影响较大。 浮桥通常山浮游部分、栈桥部分和进出口三个部分组成，如图5-la)所示。浮游部分：通常由若干个桥节门桥组成，桥节门桥由桥脚舟(船)、主梁和桥面构件组成：其诸元如图52所示。 栈桥：位于浮桥靠岸边部分，分固定栈桥和浮游栈桥两种，固定栈桥需构筑固定式桥脚，一第六章 装配式公路钢桥器材在 吊桥上的应用 第一节 概 述 吊桥亦称悬索桥，它是将桥跨悬吊在锚固于汀河、沟谷、海湾两岸的缆索下面的一种桥梁，这种桥梁足最能够充分发挥钢材受拉特性的一种长大跨桥型。多用于跨越宽大的江河、海湾和峡谷。 一、吊桥一般组成及作用 一般吊桥由锚碇、塔架、主缆、吊索(杆)、加劲梁、桥面系6大部分组成(图61)。1锚碇 主要作用是锚固吊桥的主索(缆)，将其拉力传给山体或地层，锚碇的形式有重力式、隧道式，卟叫、跨径吊桥还可用锚杆、地垅式等。 2塔架 用作支撑主索，改变丰索的方向，承受吊桥的垂直压力和风力。塔架一般作成门式框架，用钢或混凝土材料建造，塔柱之间设横系梁或斜杆，长大吊桥，柱根一般做成嵌固端，中小跨吊桥一般做成铰支座。为使主索成圆弧形通过塔顶，在塔顶设鞍座。 3主索 亦称主缆，其作用是承受桥跨的全部静载和活载，控制全桥的刚度和线型，主索一般用镀锌高强平行钢丝制成，中小跨吊桥也可用钢绞线或普通钢芯钢丝绳制作。主索施工，一般是分股即PWS法或逐根钢丝(AS)法架设，最后捆扎成一根主索。主索与锚碇的连接，一般是通过热铸锚头，如主索的索股是钢绞线组成，也可用一般预应力锚固方式，直接与锚碇相连。 4吊杆(索) 是主索与桥跨结构的连系构件，上端通过索夹(箍)与主索相连，下端与加劲梁相连，吊杆有布成垂直的，也有布成顷斜状的。 5，加劲梁与桥面系 加劲梁的作用是承受和分配桥面传来的荷载，简易吊桥不设加劲梁，现代长大吊桥一般用钢箱梁或钢桁架作加劲梁(也有用钢筋混凝土箱的，如广东汕头海湾大桥)。箱梁式加劲梁往往与桥面合为一体。二、用装配式公路钢桥器材结构架设的吊桥 1用装配式公路钢桥器材架设吊桥(以下简称装配式吊桥)是对装配式公路钢桥使用的一个发展，其特点是，架设的跨度大，大大扩充了原器材的使用性能。就吊桥来说，用制式器材拼装，架设快、工期短、桥梁构件可多次重复使用，用于架设通行量不大的山区桥梁抢修大跨度桥梁和临时使用施工便桥均为有利。 装配式吊桥，主要是用钢桥的桁架拼装塔架，用桁架和桥面系构件做吊桥的悬吊结构，我国交通部于1970年在山西省试验架设了跨度100m的装配式吊桥，之后，1985年广州军区工程科研没计所在广西邕江又成功试验架设了一座跨度为270m，载重为3x40t(间距80m)的装配式吊桥。根据英国AKLO公司1970年代山版的贝雷钢桥使用手册介绍，用贝雷钢桥架设吊桥最大跨径可达122m(400ft)。加劲梁用加强的双排单层结构，这比我国试验架的跨度小245倍，还多用了一排桁架，其主要原因是我国采用了现代吊桥设计理论(详见本章第二节)。 2装配式吊桥的技术指标 根据我国试验研究结果，装配式吊桥可采用下述技术指标： (1)跨度以60-300m为宜； (2)跨度在60300m以内，加劲桁架可采用加强的单排单层结构； (3)载重：履带式：40(车距60-80m)； 轮式：相当汽15(挂80除外)； (4)车行部宽度：37m； (5)桁架中心距：5，lin； (6)最大抗风能力：1O级； (7)静载集度：12kNm(木桥板) (8)桥面纵坡：12 (9)主索的矢跨比： 跨度：100m以下，110 跨度：100150m，112 跨度：160200m，113 跨度：210250m，115 跨度；260300m，118116 3载重400kN，吊桥内力，见表6-1。第七章 装配式公路钢桥桁架在桥梁施工中的应用 第一节 概 述 装配式公路钢桥桁架(以下简称“桁架”或“贝雷架”)是一个平面拼装单元，承载力大，结构灵活，拆装方便，可多次重复使用。在民用桥梁和高层建筑施工中，多利用来拼装架桥机、导梁、龙门吊架、悬臂现灌挂篮、塔柱、拱架等临时承重结构，用途十分广泛，是一种较为理想的万能构件。为便于读者正确、灵活、安全运用这种器材，在本章内将介绍几种典型结构，在介绍具体结构之前，首先将使用原则和注意事项概括说明如下。 用公路钢桥桁架作建筑施工临时支承结构的形式很多，但归结起来不外两种：一种是利用桁架作“梁”，以承受弯矩、剪力；另一种是作“柱”，用以承受垂直荷载。梁、柱都是各式建筑的重要支承结构，这就要求使用者应熟悉桁架的技术性能和各个杆件、孔眼的作用(这方面内容在第一章已作详细介绍)。这里需要特别提出的是为了保证桁架能多次重复使用、方便撒装，连接牢固桁架与桁架之间相连或与其他构件相连时，应利用桁架弦杆和竖杆上的孔眼用螺栓进行连接，其方法是在连杆端邢焊一块连接板，在连接板上焊一空心锥形会筒(图115)将套筒插人桁架的眼孔中。通过用连接板螺栓与桁架连接，不得仙用焊接与桁架杆件连接(图71)。 一、用桁架作梁时的注意事项 1为保证桁架的横向稳定，必须按要求设横向连系构件，如就地加工制作的横向连系构件必须用如前所述方法与桁架连接，不得用绳索捆扎。 2桁架梁的端部支撑，应装端竖杆，无端竖杆时必须对桁架梁的剪力进行验算，必要时应另作一竖杆加强，加强的竖杆应采取磨光顶紧的办法与上下弦杆顶紧，不得用焊接。 3施加于桁架梁上的集中荷载尽可能放在桁架节点上，否则应对弦杆的局部弯矩进行校核。 4用桁架作连续梁时，中间支撑应设在节点上。必要时增设加强竖杆。 5鉴于目前有的施工现场使用的桁架器材，已重复使用多次，有的因保养不善，连接焊缝和杆件有锈蚀现象，甚至有的产品并非白正规厂家，对桁架的原材料、焊接质量、桁架连接销的材质和热处理等，并未经过严格的检验，因此，建议在使用桁架作重要受力件时，必须对其应力进行校核，并加大安全储备。 二、用桁架作柱时，须注意的是： (一)一般构造的原则和方法 1桁架之间仍用桁架销连接，荷载由弦杆承受。 2柱横断面内使用桁架的数量、随柱的高度，和荷载大小而界可用2片至多片。使用多片桁架时，应用横向支撑架进行联结，必要时设风缆以保证稳定。3为扩大弦杆支撑面积，在柱的底部设础板，用桁架连接销与之连接。 4在柱的顶端，设顶梁，顶梁用桁架的连接销与弦杆连接。 5柱的传力途径应该是：荷载一顶梁一桁架弦杆础板+地基。 6梁柱的结合部，应通过桁架连接销传力，不得直接设在桁架竖杆上，必要时应设斜撑，其构造如图7-2所示。 (二)柱的横截面形式 柱的横截面有并列式和方柱式，随荷载大小、柱的高度、使用条件而定，其结构形式详见第四章；广州海印大桥索塔施工时，用装配式公路钢桥桁架作临时施工架，柱高达66m。 (三)柱的拼装方法 1整体竖立。先在地面上按梁的拼装方法，将整柱拼成，然后用吊车或扒杆将柱整体竖立，这种方法拼装设置快速，一般是在柱不高，总重量不大，并有吊车和场地的情况下采用： 2如柱较高可用垂直逐片吊装法。其方法是：(1)利用轻型角钢井架，在其上设扒杆将单