摘要：我國(guó)瓊州海峽采用<<便航式跨海浮橋>>方案時(shí)，需要設(shè)付航道橋梁以方便通航，復(fù)
合鋼管砼桁架組合剛構(gòu)橋方案比較適合。這種剛構(gòu)方案是一種新形式，具有較多的特點(diǎn)。本文對(duì)它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、計(jì)算、防護(hù)、TRANBBS施工作方案探討。
關(guān)鍵詞：鋼管砼復(fù)合鋼管砼組合桁架預(yù)應(yīng)力
一、原理
砼剛構(gòu)橋是現(xiàn)代常用的橋型，它采用懸臂施工，比較安全和方便，耐久性好，養(yǎng)護(hù)工作
少，是其主要特點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)實(shí)用的跨徑在250m以內(nèi)，更大的跨徑則自重過(guò)大，已不經(jīng)濟(jì)合理，
必然要朝向鋼箱或桁架與砼橋面相組合的輕型化方向發(fā)展。鋼箱自重輕，跨徑較大，但是養(yǎng)護(hù)麻煩，加工費(fèi)和造價(jià)較高。鋼箱的高度不宜過(guò)大，只適合用在較小的立交跨徑和砼剛構(gòu)的
跨中，作為砼剛構(gòu)橋的改善形式。復(fù)合鋼管砼桁架自重較輕，高度變化靈活，可分階段組合形成，加工和施工方便，耐久性好，更適合用于大跨徑橋梁中。箱梁外形顯得笨重，有頭重腳輕的感覺(jué)，桁架才能上下外形協(xié)調(diào)，顯得更自然輕巧。
鋼箱的整體性好，抗扭剛度大，為約束扭轉(zhuǎn)，橫向穩(wěn)定性好。桁架為分離桿件受力，靠風(fēng)構(gòu)和橫向桁架來(lái)加強(qiáng)，可比擬等代于薄壁箱梁的作用，橫向穩(wěn)定性稍差。桁架與橋面板組合形成板桁結(jié)構(gòu)，橋面板起了行車(chē)和橫向穩(wěn)定的重要作用。剛構(gòu)橋主要是墩頂負(fù)彎矩大，橋面板便于設(shè)置和保護(hù)受拉預(yù)應(yīng)力筋。跨中為正彎矩，在正彎矩區(qū)段起受壓作用。桁架的下弦受壓，宜于采用較高強(qiáng)度的復(fù)合鋼管砼材料。鋼桁架的成功應(yīng)用，是由于鋼桿件的韌性和節(jié)點(diǎn)板的加強(qiáng)。鋼筋砼或預(yù)應(yīng)力砼桁架則有問(wèn)題，桁架桿件和節(jié)點(diǎn)容易開(kāi)裂，施工成型較麻煩。如同鋼骨砼一樣，采用勁性的鋼管砼骨架，再采用加勁肋板和復(fù)合外包鋼筋砼，桁架桿件和節(jié)點(diǎn)具有韌性的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)可以方便加大和加強(qiáng)，故不易開(kāi)裂，也容易施工成型，并能加快施工速度。桁架采用二梁式，受力簡(jiǎn)單明確，便于分析計(jì)算。桁架的桿件少，顯得簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定、輕巧和美觀。
復(fù)合鋼管砼桁架組合剛構(gòu)橋保持了砼剛構(gòu)橋不變的橋道結(jié)構(gòu)形式，與桁架相組合，作為桁架上弦，實(shí)際成為上弦桿能受彎的板桁結(jié)構(gòu)。桁架下弦和腹桿為復(fù)合鋼管砼結(jié)構(gòu)，桁架風(fēng)構(gòu)和橫撐為鋼絲網(wǎng)加噴射砼防護(hù)的空鋼管或鋼管砼結(jié)構(gòu)，跨中為復(fù)合鋼管砼預(yù)應(yīng)力板桁結(jié)構(gòu)。鋼絲網(wǎng)水泥砂漿的防裂性能好，水泥船的成功應(yīng)用即先例，是鋼鐵銹蝕防護(hù)的簡(jiǎn)便和實(shí)用措施。
二、構(gòu)造
1、橋面：橋面板作桁架上弦要滿足行車(chē)受彎和布置預(yù)應(yīng)力筋，基本上同砼剛構(gòu)橋，斷面為肋板式，現(xiàn)澆砼橋面便于與桁架腹桿相組合為整體。橋面橫向加有預(yù)應(yīng)力，整體性好，可克服橋面板的剪力滯后。橋面板肋部位設(shè)置型鋼，以便腹桿的安裝和定位，肋的高度隨桁架節(jié)間長(zhǎng)度而變化。橋面板為預(yù)應(yīng)力壓彎構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力筋兼作為局部彎矩配筋。
1/2桁架根部斷面圖1/2跨中桁架斷面圖
2、下弦桿：剛構(gòu)橋的特點(diǎn)是負(fù)彎矩大，桁架的下弦桿主要是受壓，只有跨中是受拉。下弦桿的壓力巨大，隨負(fù)彎矩的減小而變小，故桿件截面也是變化的。為簡(jiǎn)化下弦桿的截面型式，以方便鋼管加工。故以跨中受拉和構(gòu)造所需的截面為基礎(chǔ)，再逐漸按需要加大截面。截面為的矩形，以加強(qiáng)下弦桿的橫向穩(wěn)定，便于布置雙根鋼管和腹桿的聯(lián)結(jié)，截面加高和加寬很方便。改變鋼管壁厚或外包鋼筋砼尺寸，就可獲得不同的強(qiáng)度，適應(yīng)壓力大小變化的需要。外包砼和箍筋將鋼管有效的組合為整體，也要參與整體受壓，使鋼管的組合聯(lián)結(jié)加強(qiáng)，提高了穩(wěn)定性。鋼管加工簡(jiǎn)便，高標(biāo)號(hào)砼粘結(jié)力強(qiáng)，有效防護(hù)了鋼管的銹蝕。砼立模澆筑簡(jiǎn)便，已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，比箱形截面的砼澆筑方便，只相當(dāng)于結(jié)構(gòu)加固和裝修工程。而且外包砼工序需要適當(dāng)?shù)臏螅逛摴茼蓬A(yù)先受壓和發(fā)生較大的變形，不影響外包砼的滯后施工，施工更方便。外包砼的箍筋需要加強(qiáng)，它能起到組合聯(lián)結(jié)鋼管和鋼管與外包砼為整體的作用，對(duì)箍筋內(nèi)砼有明顯的緊箍作用，能提高箍筋內(nèi)砼的承載力。下弦桿分鋼管、鋼管砼和復(fù)合鋼管砼三個(gè)階段加載，按復(fù)合鋼管砼的分解和疊加方法計(jì)算。鋼管砼采用外包鋼筋砼組合和防護(hù)，形式上同采用型鋼外包鋼筋砼的鋼骨砼結(jié)構(gòu)，實(shí)際上復(fù)合鋼管砼組合結(jié)構(gòu)可以看作是鋼骨砼的一種特殊形式。復(fù)合鋼管砼的彈性模量大于鋼筋砼，砼受鋼管的約束保護(hù)限制了裂縫的發(fā)展，徐變作用減小，剛構(gòu)橋跨中的工后變形較小。
3、豎桿：桁架腹桿的豎桿均為壓桿，在滿足壓桿穩(wěn)定的前提下，其斷面形狀為矩形，以減小豎桿的抗彎剛度，減小剛架作用，按桁架特點(diǎn)傳力，減小桁架節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力，以方便處理，使橋梁立面造型輕巧美觀。桁架豎桿較高，為便于施工，便于加強(qiáng)和改善桁架節(jié)點(diǎn)受力，以及加快施工進(jìn)度。豎桿采用復(fù)合鋼管砼結(jié)構(gòu)，使鋼管的組合簡(jiǎn)單，也采用箍筋組合為整體結(jié)構(gòu)。豎桿的寬度大，能夠加大桁架的抗扭作用，實(shí)際是起橫隔板的作用，它與橫撐桁架結(jié)合，橫向抗扭剛度較大。
4、斜腹桿：桁架的斜腹桿主要受拉，起抗剪作用，采用配預(yù)應(yīng)力筋來(lái)承受。為了加快施工進(jìn)度，對(duì)斜拉桿預(yù)應(yīng)力索的防護(hù)有效，仍然采用鋼管砼，預(yù)應(yīng)力索在鋼管內(nèi)受到保護(hù)，無(wú)砼開(kāi)裂和銹蝕的危險(xiǎn)。斜拉桿尺寸為較小的矩形，按施工方便和橋型美觀需要而定。斜桿長(zhǎng)短相差很大，長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力筋可采用鋼絞線，短的則采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)粗鋼筋，以減少預(yù)應(yīng)力張拉錨固的預(yù)應(yīng)力損失。斜腹桿的拉力很大，可將鋼管上或下端接頭作半徑5m的彎曲，以便正或負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力索直接上或下彎，施工更加方便。斜拉桿預(yù)應(yīng)力索應(yīng)布置在下弦兩鋼管中間，上、下弦桿預(yù)留錨固位置，以便相互協(xié)調(diào)處理。預(yù)應(yīng)力筋也可部分采用無(wú)粘結(jié)力的形式，以便張拉調(diào)整內(nèi)力，省去設(shè)置管道和壓漿的麻煩。
5、節(jié)點(diǎn)：桁架節(jié)點(diǎn)采用剛結(jié)計(jì)算，節(jié)點(diǎn)彎矩較大，桁架桿件兩端彎矩反向。節(jié)點(diǎn)起到節(jié)點(diǎn)板的作用，需要重點(diǎn)加強(qiáng)，以便傳遞和平衡彎矩。節(jié)點(diǎn)的尺寸加高和加長(zhǎng)，應(yīng)根據(jù)計(jì)算彎矩需要確定。對(duì)桁架桿件兩端局部彎矩大處加強(qiáng)配筋，以適應(yīng)彎矩變化的需要，施工亦方便。對(duì)節(jié)點(diǎn)交角作倒角處理，使力線傳遞順適，避免力線轉(zhuǎn)折突變。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，應(yīng)對(duì)鋼管節(jié)點(diǎn)焊接加勁肋板，外包砼加強(qiáng)配筋和防裂構(gòu)造鋼筋的設(shè)置。采用復(fù)合鋼管砼組合結(jié)構(gòu)，桁架桿件和節(jié)點(diǎn)的韌性都較好，可以適應(yīng)變形需要，能夠保證使用安全。
6、橫撐：桁架橫撐采用復(fù)合空鋼管作成“X”形，僅在鋼管兩端的局部長(zhǎng)度澆灌砼，以加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)結(jié)和剛度。橫撐在桁架節(jié)點(diǎn)處間隔設(shè)置，視橋梁跨徑和節(jié)間長(zhǎng)度而定，它主要起到橫向平衡抗扭作用，數(shù)量稀密應(yīng)適當(dāng)。
7、風(fēng)構(gòu)：桁架風(fēng)構(gòu)也采用復(fù)合空鋼管作成“X”形，僅在鋼管兩端的局部長(zhǎng)度澆灌砼，以加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)結(jié)和剛度。對(duì)大跨徑橋梁，風(fēng)力的影響是很大的，橋面和風(fēng)構(gòu)共同作用保證了橋梁的橫向穩(wěn)定。加上桁架與橋面形成板桁結(jié)構(gòu)，其橫向抗風(fēng)穩(wěn)定性更好。桁架、風(fēng)構(gòu)和橫撐可以比擬成薄板，成為有橫隔板的等代箱梁，具有抗自由和約束扭轉(zhuǎn)的能力，桁架和箱的作用原理也相似。
合鋼管砼桁架組合剛構(gòu)橋方案比較適合。這種剛構(gòu)方案是一種新形式，具有較多的特點(diǎn)。本文對(duì)它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、計(jì)算、防護(hù)、TRANBBS施工作方案探討。
關(guān)鍵詞：鋼管砼復(fù)合鋼管砼組合桁架預(yù)應(yīng)力
一、原理
砼剛構(gòu)橋是現(xiàn)代常用的橋型，它采用懸臂施工，比較安全和方便，耐久性好，養(yǎng)護(hù)工作
少，是其主要特點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)實(shí)用的跨徑在250m以內(nèi)，更大的跨徑則自重過(guò)大，已不經(jīng)濟(jì)合理，
必然要朝向鋼箱或桁架與砼橋面相組合的輕型化方向發(fā)展。鋼箱自重輕，跨徑較大，但是養(yǎng)護(hù)麻煩，加工費(fèi)和造價(jià)較高。鋼箱的高度不宜過(guò)大，只適合用在較小的立交跨徑和砼剛構(gòu)的
跨中，作為砼剛構(gòu)橋的改善形式。復(fù)合鋼管砼桁架自重較輕，高度變化靈活，可分階段組合形成，加工和施工方便，耐久性好，更適合用于大跨徑橋梁中。箱梁外形顯得笨重，有頭重腳輕的感覺(jué)，桁架才能上下外形協(xié)調(diào)，顯得更自然輕巧。
鋼箱的整體性好，抗扭剛度大，為約束扭轉(zhuǎn)，橫向穩(wěn)定性好。桁架為分離桿件受力，靠風(fēng)構(gòu)和橫向桁架來(lái)加強(qiáng)，可比擬等代于薄壁箱梁的作用，橫向穩(wěn)定性稍差。桁架與橋面板組合形成板桁結(jié)構(gòu)，橋面板起了行車(chē)和橫向穩(wěn)定的重要作用。剛構(gòu)橋主要是墩頂負(fù)彎矩大，橋面板便于設(shè)置和保護(hù)受拉預(yù)應(yīng)力筋。跨中為正彎矩，在正彎矩區(qū)段起受壓作用。桁架的下弦受壓，宜于采用較高強(qiáng)度的復(fù)合鋼管砼材料。鋼桁架的成功應(yīng)用，是由于鋼桿件的韌性和節(jié)點(diǎn)板的加強(qiáng)。鋼筋砼或預(yù)應(yīng)力砼桁架則有問(wèn)題，桁架桿件和節(jié)點(diǎn)容易開(kāi)裂，施工成型較麻煩。如同鋼骨砼一樣，采用勁性的鋼管砼骨架，再采用加勁肋板和復(fù)合外包鋼筋砼，桁架桿件和節(jié)點(diǎn)具有韌性的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)可以方便加大和加強(qiáng)，故不易開(kāi)裂，也容易施工成型，并能加快施工速度。桁架采用二梁式，受力簡(jiǎn)單明確，便于分析計(jì)算。桁架的桿件少，顯得簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定、輕巧和美觀。
復(fù)合鋼管砼桁架組合剛構(gòu)橋保持了砼剛構(gòu)橋不變的橋道結(jié)構(gòu)形式，與桁架相組合，作為桁架上弦，實(shí)際成為上弦桿能受彎的板桁結(jié)構(gòu)。桁架下弦和腹桿為復(fù)合鋼管砼結(jié)構(gòu)，桁架風(fēng)構(gòu)和橫撐為鋼絲網(wǎng)加噴射砼防護(hù)的空鋼管或鋼管砼結(jié)構(gòu)，跨中為復(fù)合鋼管砼預(yù)應(yīng)力板桁結(jié)構(gòu)。鋼絲網(wǎng)水泥砂漿的防裂性能好，水泥船的成功應(yīng)用即先例，是鋼鐵銹蝕防護(hù)的簡(jiǎn)便和實(shí)用措施。
二、構(gòu)造
1、橋面：橋面板作桁架上弦要滿足行車(chē)受彎和布置預(yù)應(yīng)力筋，基本上同砼剛構(gòu)橋，斷面為肋板式，現(xiàn)澆砼橋面便于與桁架腹桿相組合為整體。橋面橫向加有預(yù)應(yīng)力，整體性好，可克服橋面板的剪力滯后。橋面板肋部位設(shè)置型鋼，以便腹桿的安裝和定位，肋的高度隨桁架節(jié)間長(zhǎng)度而變化。橋面板為預(yù)應(yīng)力壓彎構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力筋兼作為局部彎矩配筋。
1/2桁架根部斷面圖1/2跨中桁架斷面圖
2、下弦桿：剛構(gòu)橋的特點(diǎn)是負(fù)彎矩大，桁架的下弦桿主要是受壓，只有跨中是受拉。下弦桿的壓力巨大，隨負(fù)彎矩的減小而變小，故桿件截面也是變化的。為簡(jiǎn)化下弦桿的截面型式，以方便鋼管加工。故以跨中受拉和構(gòu)造所需的截面為基礎(chǔ)，再逐漸按需要加大截面。截面為的矩形，以加強(qiáng)下弦桿的橫向穩(wěn)定，便于布置雙根鋼管和腹桿的聯(lián)結(jié)，截面加高和加寬很方便。改變鋼管壁厚或外包鋼筋砼尺寸，就可獲得不同的強(qiáng)度，適應(yīng)壓力大小變化的需要。外包砼和箍筋將鋼管有效的組合為整體，也要參與整體受壓，使鋼管的組合聯(lián)結(jié)加強(qiáng)，提高了穩(wěn)定性。鋼管加工簡(jiǎn)便，高標(biāo)號(hào)砼粘結(jié)力強(qiáng)，有效防護(hù)了鋼管的銹蝕。砼立模澆筑簡(jiǎn)便，已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，比箱形截面的砼澆筑方便，只相當(dāng)于結(jié)構(gòu)加固和裝修工程。而且外包砼工序需要適當(dāng)?shù)臏螅逛摴茼蓬A(yù)先受壓和發(fā)生較大的變形，不影響外包砼的滯后施工，施工更方便。外包砼的箍筋需要加強(qiáng)，它能起到組合聯(lián)結(jié)鋼管和鋼管與外包砼為整體的作用，對(duì)箍筋內(nèi)砼有明顯的緊箍作用，能提高箍筋內(nèi)砼的承載力。下弦桿分鋼管、鋼管砼和復(fù)合鋼管砼三個(gè)階段加載，按復(fù)合鋼管砼的分解和疊加方法計(jì)算。鋼管砼采用外包鋼筋砼組合和防護(hù)，形式上同采用型鋼外包鋼筋砼的鋼骨砼結(jié)構(gòu)，實(shí)際上復(fù)合鋼管砼組合結(jié)構(gòu)可以看作是鋼骨砼的一種特殊形式。復(fù)合鋼管砼的彈性模量大于鋼筋砼，砼受鋼管的約束保護(hù)限制了裂縫的發(fā)展，徐變作用減小，剛構(gòu)橋跨中的工后變形較小。
3、豎桿：桁架腹桿的豎桿均為壓桿，在滿足壓桿穩(wěn)定的前提下，其斷面形狀為矩形，以減小豎桿的抗彎剛度，減小剛架作用，按桁架特點(diǎn)傳力，減小桁架節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力，以方便處理，使橋梁立面造型輕巧美觀。桁架豎桿較高，為便于施工，便于加強(qiáng)和改善桁架節(jié)點(diǎn)受力，以及加快施工進(jìn)度。豎桿采用復(fù)合鋼管砼結(jié)構(gòu)，使鋼管的組合簡(jiǎn)單，也采用箍筋組合為整體結(jié)構(gòu)。豎桿的寬度大，能夠加大桁架的抗扭作用，實(shí)際是起橫隔板的作用，它與橫撐桁架結(jié)合，橫向抗扭剛度較大。
4、斜腹桿：桁架的斜腹桿主要受拉，起抗剪作用，采用配預(yù)應(yīng)力筋來(lái)承受。為了加快施工進(jìn)度，對(duì)斜拉桿預(yù)應(yīng)力索的防護(hù)有效，仍然采用鋼管砼，預(yù)應(yīng)力索在鋼管內(nèi)受到保護(hù)，無(wú)砼開(kāi)裂和銹蝕的危險(xiǎn)。斜拉桿尺寸為較小的矩形，按施工方便和橋型美觀需要而定。斜桿長(zhǎng)短相差很大，長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力筋可采用鋼絞線，短的則采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)粗鋼筋，以減少預(yù)應(yīng)力張拉錨固的預(yù)應(yīng)力損失。斜腹桿的拉力很大，可將鋼管上或下端接頭作半徑5m的彎曲，以便正或負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力索直接上或下彎，施工更加方便。斜拉桿預(yù)應(yīng)力索應(yīng)布置在下弦兩鋼管中間，上、下弦桿預(yù)留錨固位置，以便相互協(xié)調(diào)處理。預(yù)應(yīng)力筋也可部分采用無(wú)粘結(jié)力的形式，以便張拉調(diào)整內(nèi)力，省去設(shè)置管道和壓漿的麻煩。
5、節(jié)點(diǎn)：桁架節(jié)點(diǎn)采用剛結(jié)計(jì)算，節(jié)點(diǎn)彎矩較大，桁架桿件兩端彎矩反向。節(jié)點(diǎn)起到節(jié)點(diǎn)板的作用，需要重點(diǎn)加強(qiáng)，以便傳遞和平衡彎矩。節(jié)點(diǎn)的尺寸加高和加長(zhǎng)，應(yīng)根據(jù)計(jì)算彎矩需要確定。對(duì)桁架桿件兩端局部彎矩大處加強(qiáng)配筋，以適應(yīng)彎矩變化的需要，施工亦方便。對(duì)節(jié)點(diǎn)交角作倒角處理，使力線傳遞順適，避免力線轉(zhuǎn)折突變。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，應(yīng)對(duì)鋼管節(jié)點(diǎn)焊接加勁肋板，外包砼加強(qiáng)配筋和防裂構(gòu)造鋼筋的設(shè)置。采用復(fù)合鋼管砼組合結(jié)構(gòu)，桁架桿件和節(jié)點(diǎn)的韌性都較好，可以適應(yīng)變形需要，能夠保證使用安全。
6、橫撐：桁架橫撐采用復(fù)合空鋼管作成“X”形，僅在鋼管兩端的局部長(zhǎng)度澆灌砼，以加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)結(jié)和剛度。橫撐在桁架節(jié)點(diǎn)處間隔設(shè)置，視橋梁跨徑和節(jié)間長(zhǎng)度而定，它主要起到橫向平衡抗扭作用，數(shù)量稀密應(yīng)適當(dāng)。
7、風(fēng)構(gòu)：桁架風(fēng)構(gòu)也采用復(fù)合空鋼管作成“X”形，僅在鋼管兩端的局部長(zhǎng)度澆灌砼，以加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)結(jié)和剛度。對(duì)大跨徑橋梁，風(fēng)力的影響是很大的，橋面和風(fēng)構(gòu)共同作用保證了橋梁的橫向穩(wěn)定。加上桁架與橋面形成板桁結(jié)構(gòu)，其橫向抗風(fēng)穩(wěn)定性更好。桁架、風(fēng)構(gòu)和橫撐可以比擬成薄板，成為有橫隔板的等代箱梁，具有抗自由和約束扭轉(zhuǎn)的能力，桁架和箱的作用原理也相似。
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