某螺栓球網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)管橋加固設(shè)計(jì)

王超

摘 要：本文主要針對(duì)某螺栓球網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)管橋因長(zhǎng)期服役引起的鋼構(gòu)件材料退化、在氣候變化引起溫度變化幅度不斷增大的雙重因素作用下、對(duì)該工程處于特殊環(huán)境下進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。考慮到空間結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)定性對(duì)施工荷載作用比較敏感和鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝要求比較嚴(yán)格，同時(shí)兼顧加固施工不能影響結(jié)構(gòu)正常使用，本結(jié)構(gòu)采取新增鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)柱支托及結(jié)構(gòu)頂升技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，經(jīng)檢測(cè)和使用取得了較好的加固效果。

關(guān)鍵詞： 支托； 頂升； 加固設(shè)計(jì)； 空間結(jié)構(gòu)

Abstract：This paper mainly aimed at a bolt ball net frame steel structure pipe bridge because of the effects of long-term service steel piece of material degradation ， under The role of double factor in climate change caused by temperature variation amplitude increasing for the project in the special environment of reinforcement. Taking into the stability of the whole space structure system sensitive to the action of construction loads and Steel structure installation process more stringent requirements. Both strengthen construction can not affect the normal use of structure.This structure take newly added steel structure structural column support and structure lifting technology combining the reinforcement design method ，the test and application has achieved good reinforcement effect.

Key words：Support ， Jacking， Lattice column，reinforcing design

1.工程概況

某管橋是輸送原水重要的設(shè)施，原結(jié)構(gòu)橋梁和橋支柱均采用螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系，橫跨于河道兩岸，管橋總長(zhǎng)度122.2米，共連續(xù)六跨，第一跨和第六跨的跨度為24米，其余4跨度均為20米，管橋網(wǎng)架上直徑1.2米的輸水管道共有2個(gè)伸縮節(jié)，分布在第一跨和第五跨，管橋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支承體系絕對(duì)高度為15.7米。如圖1所示，該管橋因長(zhǎng)期服役達(dá)12年之久，引起管橋構(gòu)件材料退化；加上近幾年來(lái)氣候變化引起的溫度變化幅度比較大，經(jīng)有關(guān)研究院進(jìn)行原網(wǎng)架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算顯示，少部分構(gòu)件應(yīng)力超出現(xiàn)行規(guī)范限制，不滿足使用要求。受建設(shè)單位的委托對(duì)該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)提出加固設(shè)計(jì)，同時(shí)建設(shè)單位提出加固施工不能影響輸水管道的正常輸水和對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)的要求。

2.加固設(shè)計(jì)及處理措施

因該工程處于地理環(huán)境比較特殊，空間桿系結(jié)構(gòu)構(gòu)件置換及構(gòu)件截面加大施工難度比較大，且施工期間不能影響輸水管道的正常工作，本工程項(xiàng)目采取在原管橋網(wǎng)架1至6支柱內(nèi)均新增設(shè)1個(gè)鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)柱，格構(gòu)柱現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢后采取結(jié)構(gòu)頂升技術(shù)施工工藝，以達(dá)到原網(wǎng)架結(jié)構(gòu)卸載，降低構(gòu)件應(yīng)力的要求。此除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)得到原網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位認(rèn)可及專家評(píng)審組的評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)。其加固設(shè)計(jì)內(nèi)容：

2.1 鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱托換體系的設(shè)計(jì)

根據(jù)原管橋網(wǎng)架施工圖紙，通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)圖紙深化軟件Tekla -Structures三維空間建模，在原管橋支柱內(nèi)增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱，并進(jìn)行原網(wǎng)架構(gòu)件與格構(gòu)柱構(gòu)件模擬碰撞，以確定格構(gòu)柱構(gòu)件空間定位尺寸和頂升節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。因考慮現(xiàn)場(chǎng)安裝可操作性及原網(wǎng)架支柱構(gòu)件空間尺寸的限制因素，格構(gòu)柱的截面尺寸定為105 0x1650mm，弦桿由4根159x8毫米、腹桿由5x89mm無(wú)縫鋼管或高頻焊接鋼管組成，管材材質(zhì)采用Q345B。為了保護(hù)原網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系避免現(xiàn)場(chǎng)電焊火花燒傷或安裝構(gòu)件的擦傷和碰撞，格構(gòu)柱采取螺栓連接，少部分焊件在工廠加工，新增安裝構(gòu)件進(jìn)行外包裝緩沖處理，全部構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝。

2.2鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱與原網(wǎng)架托換關(guān)系的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析

原管橋網(wǎng)架體系承受的靜荷載+檢修荷載+風(fēng)荷載工況，由格構(gòu)柱與輸水管道組成的6跨連續(xù)梁排架結(jié)構(gòu)體系承受。經(jīng)分析驗(yàn)算顯示，輸水管道跨度最大支座處上部截面受拉應(yīng)力和下部截面受壓應(yīng)力為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的77%；跨中下部截面受拉應(yīng)力和上部截面受壓應(yīng)力為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的65%、跨中撓度為42.5mm、均滿足結(jié)構(gòu)承載力和正常使用要求。

托換格構(gòu)柱按不與原網(wǎng)架共同工作，格構(gòu)柱獨(dú)立承受靜荷載、檢修荷載、風(fēng)荷載、由溫度作用輸水管道伸縮產(chǎn)生的摩擦力工況的疊加作用力，經(jīng)驗(yàn)算格構(gòu)柱滿足結(jié)構(gòu)承載力和正常使用要求。

跨間管道伸縮節(jié)點(diǎn)處的螺桿，在靜荷載+檢修荷載工況組合作用下，經(jīng)驗(yàn)算螺桿可以滿足結(jié)構(gòu)承載力要求。

2.3結(jié)構(gòu)托換和頂升工藝

為了符合鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱與原網(wǎng)架結(jié)構(gòu)托換計(jì)算模型假定條件，達(dá)到原網(wǎng)架支柱結(jié)構(gòu)卸載的目的，經(jīng)計(jì)算支柱處輸水管道的頂升高度為2毫米（施工頂升高度3毫米），頂升后進(jìn)行用2毫米鋼墊片安裝就位，通過(guò)頂升技術(shù)施工工藝進(jìn)行卸載以降低原網(wǎng)架構(gòu)件在外界因素作用的應(yīng)力要求。結(jié)構(gòu)頂升如圖3所示。

3.加固效果

工程加固前后鋼結(jié)構(gòu)管橋檢測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)異常，達(dá)到除險(xiǎn)加固的預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)

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[3] CECS77：98. 鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范[S]

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【文章編號(hào)】1627-6868（2017）05-0036-02