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1鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁在實踐應(yīng)用的設(shè)計

(1)有限元分析。

創(chuàng)建單個鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁有限元分析模型，各種參數(shù)根據(jù)《公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范》進行選擇，間隔一定距離設(shè)置一個千斤頂，千斤頂?shù)淖畲箜斏?×105N，千斤頂和臨時支承力相同，設(shè)計在千斤頂?shù)膬?nèi)側(cè)，鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁荷載狀況如表1所示。鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁的安全系數(shù)相對較高，中心抱柱梁結(jié)構(gòu)在連接板相交位置、中心鋼箍、頂板等位置應(yīng)力相對集中，需要設(shè)計加勁肋提高整體的安全性和可靠性。此外，通過采用雙向預(yù)應(yīng)力和剪力鍵的鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁，能夠滿足抱柱梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力峰值大于千斤頂托架體系的要求，有效的提高了材料的利用率，顯著的縮短了施工周期。

(2)預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)。

鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁的鋼材選擇應(yīng)該根據(jù)建筑工程的實際狀況，例如建筑高度、施工、結(jié)構(gòu)材料、地基、場地條件、抗震設(shè)防烈度、抗震類別等因素，通過綜合考慮各個方面的因素，選擇相應(yīng)的鋼材。抱柱梁的主要構(gòu)件通常在工廠預(yù)制，然后再施工現(xiàn)場采用螺栓進行拼裝形成整體，當(dāng)橋梁的整體頂升提升改造完成之后，僅需要將拼裝螺栓卸下就能夠完成結(jié)構(gòu)的拆除。

(3)分離式結(jié)構(gòu)設(shè)計。

橋梁結(jié)構(gòu)不同采用橋墩的尺寸也不相同，如果鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁的橋墩采用整體式結(jié)構(gòu)，這樣不僅會降低其使用壽命，同時由于整體式結(jié)構(gòu)為單次使用，不能進行其他橋梁結(jié)構(gòu)的提升改造。因此，該橋梁工程的鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁采用分離式結(jié)構(gòu)，即直接承受作用反力的千斤頂托架結(jié)構(gòu)和與橋墩相連的中心抱柱梁結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)相對獨立，這兩種結(jié)構(gòu)在施工的過程中都采用螺栓進行連接，前者可以循環(huán)使用，后者應(yīng)該根據(jù)工程的實際需求進行定制。該工程的鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁的分離式結(jié)構(gòu)采用在雙幅橋的橋墩間無連接的方式，每一個抱柱梁由千斤頂托架和中心抱柱梁組成，千斤頂托架可以進行循環(huán)利用，中心抱柱梁和作為千斤頂托架體系的鋼箱梁都采用Q345鋼材，橫橋向和順橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用精軋螺紋鋼筋，抗拉強度標準值為930MPa，抱柱梁的高度為40cm，連接板的間距為25cm，剪力鍵寬度為3．5cm，橋梁工程鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁的各構(gòu)件厚度分別為:預(yù)應(yīng)力加勁肋16mm;箱梁連接板18mm;箱梁腹板8mm;箱梁頂板、底板12mm;中心梁頂板、底板30mm;加勁肋8mm;中心梁連接板24mm;剪力鍵20mm;中心鋼箍30mm。

(4)雙向預(yù)應(yīng)力的設(shè)計。

通過設(shè)置鋼制剪力鍵能夠顯著的提高墩梁截面的連接力，同時在一定程度上能夠降低抱柱梁結(jié)構(gòu)的高寬比(通常狀況下，鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁的高寬比控制在0．4－0．6)，這樣能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)抱柱梁的彎矩效應(yīng)進行加強，同時減弱橋墩和梁底部分區(qū)域的連接。此外，為了保證鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁施工期間的安全性和可靠性，應(yīng)該在鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁下方設(shè)置雙向預(yù)應(yīng)力筋，這樣能夠在抱柱梁的中心區(qū)域形成環(huán)向預(yù)應(yīng)力，同時為了充分的發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的作用，應(yīng)該把預(yù)應(yīng)力筋錨固在千斤頂托架結(jié)構(gòu)上。

(5)剪力鍵的設(shè)計。

鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁與混凝土抱柱梁不同，預(yù)制的鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁在進行安裝的過程中，缺乏原橋橋墩和膠凝材料的連接。由于鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁采用承受剪力為主的方式，因此需要在墩梁截面設(shè)置剪力鍵，每隔一段距離對橋墩表面抱柱梁設(shè)置區(qū)域進行環(huán)向切槽處理，切槽的深度和混凝土保護層的厚度相同，此外還應(yīng)該在橋墩和抱柱梁接觸的界面，按照相同的間距設(shè)置環(huán)向剪力鍵，這樣能夠有效的工程改造施工中的頂升反力，通過橋墩和剪力鍵之間的咬合作用，達到增強橋墩界面抗剪承載能力的效果。

(6)加勁肋的設(shè)計。

為了防止鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部屈曲的現(xiàn)象，需要在應(yīng)力集中部分(例如構(gòu)件尺寸突變區(qū)域)以及抱柱梁承受集中區(qū)域(例如千斤頂、臨時支撐構(gòu)件區(qū)域)設(shè)置加勁肋，厚度如表2所示。

2結(jié)束語

總而言之，鋼結(jié)構(gòu)抱柱梁和傳統(tǒng)的混凝土抱柱梁相比具有更多的應(yīng)用優(yōu)勢，致使其被廣泛的推廣和應(yīng)用在現(xiàn)代橋梁整體同步頂升施工中。

作者：陸黎明單位：中鐵七局集團第三工程有限公司