大跨度连续钢桁梁桥预拱度设置研究

大跨度连续钢桁梁桥预拱度设置研究

发表时间：2018-01-24T14:14:56.577Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第25期作者：刘志林

[导读] 本文首先详细阐述了预拱度的设置原则和预拱度设置方法进行了分析。以期能够对同行起到借鉴作用。中国水利水电第五工程局有限公司机电制造安装分局四川省成都市 610225

摘要：本文首先详细阐述了预拱度的设置原则和预拱度设置方法进行了分析。以期能够对同行起到借鉴作用。关键词：大跨度；钢桁梁桥；预拱度设置

在设计大跨度钢桁架拱桥的时候，预拱度的设置是其中一项非常重要的环节，尤其是采用整体节点技术以后，预拱度的设置好坏会对成桥线形以及拼装精度产生直接的影响，同时也会影响到节点设计以及杆件长度。如果预拱度设置得不好，不但会对桥梁的使用功能产生影响，对于超静定结构而言还会引起非常不利的附加反力以及杆件的附加应力。很多学者针对该问题进行了大量的研究，他们的研究内容主要集中推导理论预拱度曲线以及简支钢梁的预拱度设置方法，还有施工中对线形的监控等等，而对于大跨度连续钢桁架拱桥其预拱度设置的研究却很少。所以，为了能够得到更加理想的预拱度曲线，对杆件伸缩以及预拱度关系进行系统的研究具有重要的现实意义，本文的研究成果对于类似桥梁的预拱度设置具有重要的借鉴作用。

预拱度设置原则

根据《铁路桥涵设计基本规范》的规定，当恒载及静活载引起的竖向挠度等于或小于15 mm 或跨度的1 /1600 时，可不设预拱度；当大于上述数值时应设置预拱度，其曲线与恒载及1 /2 静活载所产生的挠度曲线基本相同，但方向相反。对于钢桁梁预拱度，由于考虑到预拱度的设置不影响桥面系，一般通过调整上弦杆长度来实现。但是对于变高度的连续钢桁梁，仅仅依靠调整上弦杆的长度很难得到合理的预拱度值，因而不仅要考虑上弦杆，还需要考虑下弦杆、腹杆等。

对于钢桁连续梁，设置预拱度的方法和原则为：

（1）去掉支点附近交叉腹杆中的多余杆件，减少支点附近的超静定次数，去掉的支点附近交叉腹杆多余杆件的长度通过节点间杆件无应力安装确定。

（2）要求起拱后温度效应产生的支点反力尽量接近于0，即减少外部超静定对结构受力的影响。

（3）由于结构的内部超静定，杆件的伸长会导致应力的产生，且该应力为永久应力，而且经过分析和验证发现该应力有的有利，有的不利，所以在设置预拱度时，一方面要使预拱度尽量接近理论预拱度，另一方面要使应力尽量小。

预拱度设置方法

几何法为采用简单的几何关系，建立上弦杆调整值与下弦节点挠度之间的关系。如图1 所示，当节点中心两侧上弦杆的第一排螺栓孔的起线各增大Δ 时，则梁端将下降。若将下降值累积在节点中心的一侧，B 端不降低，则D 端下降值δ 可按照几何关系求出。

可以通过设置更多的约束方程以取得更好的结果，例如Δj为偶数；需调整杆件数尽可能少，且调整数值大小尽量统一；相邻杆件调整值的差值限定值；实际预拱度与理论预拱度差值限定值等。

此方法有如下优点：（1）与受力无关，仅是杆件的几何关系，与预拼装过程一致，偏差小；（2）建立影响矩阵方便，无需借助有限元计算，并且仅用建立上弦杆伸长量与下弦杆节点挠度的影响矩阵；（3）矩阵小，每跨可以单独计算，互不影响；并且每跨一般对称设置预拱度，因此其上弦杆伸长值也为对称设置，这样影响矩阵可减少一半，提高收敛和计算速度。

总结

为保证车辆过桥时桥上线路转角应尽可能小，提高行车舒适性，因此需要设置预拱度，对于大跨度钢桁梁桥，预拱度的设置尤其重要。也希望通过技术的不断优化，给出一种较为简单的预拱度设置方法，大大简化预拱度设置工作。

参考文献

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