大跨度鋼桁梁頂推用鋼導梁的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種鋼巧梁頂推用鋼導梁，尤其是一種大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁， 適用于頂推橋梁施工，確保橋梁在頂進過程中順利上墳及過墳，提高結構的安全性。
【背景技術】
[0002] 目前，鋼巧梁越來越多的應用于橋梁結構，世界上已建成多座大跨度鋼巧梁橋等， 目前國外頂推法實現最大跨度為171m，鄭州黃河公鐵兩用橋W最大跨度頂推為168m為國 內成功案例之最。無支墳頂推施工的跨度直接決定了最大懸臂長度，隨著懸臂長度的增加 施工設計難度將成幾何級數的增加，結構受力與懸臂長度成平方關系，曉度與懸臂長度更 是四次方關系，因此制作大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁存在技術難度。

【發明內容】

[0003] 為克服W上缺點，實現大跨度（導梁120m，利用主橋鋼巧梁40m，實現最大凈懸臂 160m，最大跨度180m的過墳），本發明提出一種大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁。
[0004] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是： 陽〇化]一種大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁，包括導梁主體，導梁主體包括兩片巧片單元，巧 片單元包括上弦桿、下弦桿和若干個斜桿，若干個斜桿在上弦桿、下弦桿之間呈"W"形設置， 所述導梁主體包括前端的第一導梁段、后端的第二導梁段，第一導梁段與第二導梁段之間 通過第=導梁段連接一起，所述第=導梁段為高度漸變段，所述第一導梁段、第二導梁段均 由若干個節段組成，節段之間的距離形成節間長度，所述第一導梁段的導梁高度與節間長 度之比等于第二導梁段的導梁高度與節間長度之比，且第一導梁段的導梁高度小于第二導 梁段的導梁高度。
[0006] 導梁前端剛度相對較小，統一高度的選擇導致前段結構高，而桿件截面偏弱，容易 引起失穩及結構振動，需要適當降低節間整體尺寸。本發明的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁 設置第一導梁段的高度及節間長度小于第二導梁段，并將二者導梁高度與間節長度之比相 同，可獲得較大的凈懸臂，實現大跨度過墳。
[0007] 本發明制備了 180m的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁，但技術方案中"大跨度"指相 對大跨度，即采用本申請的技術方案相對于常規技術能夠實現相對大跨度。
[0008] 另外，根據本發明實施例的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁還可W具有W下附加技術 特征：
[0009] 優選的，所述導梁高度與節間長度之比為9:5。
[0010] 優選的，所述第一導梁段的導梁高度為第二導梁段的導梁高度的1/2。
[0011] 優選的，所述第一導梁段和第二導梁段的上下平聯處的桿件連接結構相同。
[0012] 優選的，所述上下平聯處由兩個平聯桿件按照十字交叉法連接。
[0013] 優選的，所述第=導梁段具有兩個節段。
[0014] 優選的，還包括若干個剪力撐，所述剪力撐設置在所述兩巧片單元的相對應的斜 桿之間，且巧片單元上傾斜方向相同的斜桿間隔設置所述剪力撐。
[0015] 優選的，所述導梁本體下弦桿長度為120m，上弦桿總長度為125m，導梁本體寬度 為Ilm;第一導梁段的長度為40m，導梁高度為9m，節間長度為10m，第二導梁段的長度為 60m，導梁高度為18m，節間長度為20m，第=導梁段下弦長度為20m，第=導梁段上弦長度 25m;
[0016] 優選的，所述導梁本體靠近待安裝的鋼巧梁的至少一節上弦桿長度減短，從而實 現導梁本體前段（第一導梁段前段）預抬高。優選的，采用=節上弦桿（m9ml0、ml0mll、 mllml2)長度減短30mm，實現導梁前端預抬高500mm。
[0017]所述第二導梁段的兩巧片的桿件箱型截面，其余桿件為工字型截面；
[0018] 導梁本體桿件均采用Q370qD鋼材制作。
[0019] 本發明專利針對最大凈懸臂160m，跨度180m的頂推施工，在國內外尚屬首次。
[0020] 本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0021] 本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0022] 圖1為本發明大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁的整體結構圖；
[0023] 圖2為圖1的導梁上平聯整體圖；
[0024] 圖3為圖1的導梁下平聯整體圖； 陽0巧]圖4為導梁各節段剪力值；
[00%] 圖5為導梁各節段彎矩值；
[0027]圖6為第一剪力撐結構圖；
[0028] 圖7為第二剪力撐結構圖。
[0029] 附圖標記說明：
[0030] 上弦桿gl;下弦桿g2 ;斜桿的；第一導梁段dl;第二導梁段d2 ;第S導梁段d3 ;鋼 巧梁h。
【具體實施方式】
[0031] 下面詳細描述本發明的實施例，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似 的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在 用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0032] 在本發明的描述中，需要理解的是，術語"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、"厚度"、 "上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內"、"外"等指示的方位或 位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不 是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構造和操作，因此不 能理解為對本發明的限制。
[0033] 此外，術語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可W明示或 者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中多個"的含義是至少兩個，例如 兩個，=個等，除非另有明確具體的限定。
[0034] 下面參照附圖來描述根據本發明實施例的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁。圖1-圖 3具體顯示了本實施例的大跨度鋼巧梁頂推用鋼導梁，它包括導梁主體，導梁主體包括兩片 巧片單元，巧片單元包括上弦桿gl、下弦桿g2和若干個斜桿，若干個斜桿在上弦桿gl、下弦 桿g2之間呈"W"形設置。導梁主體包括前端的第一導梁段dl、后端的第二導梁段d2,第一 導梁段dl與第二導梁段d2之間通過變截面的第=導梁段d3連接一起，第=導梁段d3為 高度漸變段，由兩個節段組成。第一導梁段dl、第二導梁段d2均由若干個節段組成，節段之 間的距離形成節間長度。第一導梁段dl和第二導梁段d2的上下平聯處的桿件連接結構相 同。第一導梁段dl的導梁高度與節間長度之比等于第二導梁段d2的導梁高度與節間長度 之比，均為9:5,且第一導梁段dl的導梁高度為第二導梁段d2的導梁高度的1/2。
[0035] 其具體結構特點如下：
[0036] 設計要求：利用主橋鋼巧梁h40m，設計導梁120m實現最大凈懸臂160m，最大跨度 180m的過墳。
[0037] 結構特點：
[0038] 1、鋼巧梁h的前端設計鋼導梁，根據鋼巧梁h的寬度，按照中屯、線間距Ilm設計鋼 導梁。鋼導梁設計長度為120m，減小前端導梁的自重，高度變化一次，前端40m導梁高度為 9m，節間長度為IOm;40-60m節間為導梁高度漸變段，后端60m導梁高度為18m，節間長度 為20m，導梁主巧采用接近等邊=角形巧架。導梁的橫向連接采用工字形截面，按照十字交 叉法連接。抗扭采用若干環向剪刀撐，與設置在與兩巧片單元的相對應的斜桿同一平面，且 巧片單元上傾斜方向相同的斜桿間隔設置所述剪力撐。
[0039] 高度9m的前端導梁主巧及變截面中間處的兩根斜桿和上下平聯均為工字型截 面，其余均為箱型截面。
[0040] 具體而言，導梁的主體結構尺寸為：導梁本體下弦長度為120m，上弦總長度為 125m，導梁本體寬度為Ilm;第一導梁段dl的長度為40m，導梁高度為9m，節間長度為10m， 第二導梁段d2的長度為60m，導梁高度為18m，節間長度為20m，第=導梁段d3下弦長度為 20m，第=導梁段d3上弦長度25m。
[0041] 導梁采用=段上弦桿gl長度減短30mm，實現導梁前端預抬高500mm。 陽0創如圖1-3所示，圖中編號1~49為導梁桿件，50為鋼巧梁上弦桿gl，51為鋼巧梁 下弦桿g2, 52為鋼巧梁斜桿，54為鋼巧梁豎桿。圖中編號Ml~M12為導梁上弦桿節點編 號，Nl~N12為導梁下弦桿節點編號，Al~A3為主鋼巧梁上弦桿節點編號，EO~E3為主 鋼巧梁下弦桿節點編號。
[0043] 2、各桿件之間的角度優化選擇。上、下弦桿gl、g2主要承受彎矩，斜桿主要承受剪 力，斜桿與弦桿之間的角度大小直接決定了剪力傳遞效率，角度越大傳遞剪力的效率越高， 同時桿件的密度越大，數量越多，重量越大；角度越小，剪力傳遞效率越低，桿件密度越低， 重量越輕。同時鋼導梁采用Q370姐鋼材，利用高強度材料減輕導梁結構自重。
[0044] 導梁工況復雜，尤其是節點板處，反復的拉壓力集中于節點板，節點板失穩是導梁 破壞的主要的形式，是整個導梁的最薄軟部位。斜桿角度設置是否合理，決定了桿件深入節 點板內的長度和整體節點板大小，直接決定了節點板面外剛度。桿件端頭距節點板中屯、距 離越小，越能保證節點板平面外的剛度，保證節點板穩定性。根據本申請人的研究發現，節 點板兩根斜桿與上、下弦桿gl、g2布置最合理角度0為arctan9/5 = 60.9。>61。，可選 范圍為60° -62°，近似于等于=角形。斜桿深入節點板的相互干擾最小，斜桿端頭最接近 節點板中屯、。因此，鋼巧梁頂推施工導梁斜桿最合理傾角為61°。
[0045] 采用近期等邊=角形既保證結構重量不大幅增加，又使桿件剪力高效傳遞，同時 節點板設計最合理緊湊。兼顧結構尺寸及后續施工便利，實際選取斜桿與弦桿夾