一种斜拉桥桥塔处N式钢桁梁厂制预拱度设置方法技术

本发明专利技术公开了一种斜拉桥桥塔处N式钢桁梁厂制预拱度设置方法。对于斜拉桥桥塔处结构形式比较复杂的钢桁梁，几何法设置预拱度难以实现。本发明专利技术包括确定钢桁梁各下弦杆节点的理论预拱度；计算下弦杆节点考虑理论预拱度后桥塔左侧第二个节段上弦杆的精确长度；计算桥塔位置处下弦杆节点的厂制预拱度；计算桥塔左右侧节段上弦杆节点间的精确长度；根据桥塔左右侧上弦杆设计长度，计算桥塔左右侧节段上弦杆节点坐标；计算桥塔附近其余下弦杆节点的厂制预拱度。本发明专利技术厂制预拱度设置方法试算次数少，计算无杆件内力参与，同时可模拟钢桁梁制造状态下的无应力拼装过程，为复杂钢桁梁的制造提供参考。供参考。供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种斜拉桥桥塔处N式钢桁梁厂制预拱度设置方法


[0001]本专利技术属于桥梁工程
，具体涉及一种斜拉桥桥塔处N式钢桁梁厂制预拱度设置方法。

技术介绍

[0002]预拱度设置在钢桁梁桥设计中是一个很重要的内容，为保证列车过桥时线路平顺、旅客舒适，提高线路的运行质量，《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB 10091—2017)规定，桥跨结构应设置预拱度，预拱度曲线宜与恒载和半个静活载产生的挠度曲线形状基本相同，但方向相反。在钢桁梁的设计中，一般通过伸缩杆件来实现预拱度的设置。对于下承式钢桁梁，通常保证下弦杆和腹板长度不变，仅伸长或缩短上弦杆长度。
[0003]几何法根据钢桁梁上下弦杆及腹板间的几何关系，通过伸缩上弦杆长度得到与理论预拱度吻合较好的线形。几何法没有杆件内力参与计算，避免了结构考虑预拱度后的起拱应力，但该方法需要反复试算，仅适用于简单的桁架结构，而对于斜拉桥桥塔处结构形式比较复杂的钢桁梁，现有几何法就无能为力。

技术实现思路

[0004]为了弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种斜拉桥桥塔处N式钢桁梁厂制预拱度设置方法，可准确快捷地计算出上弦杆设计长度，获得与理论预拱度比较一致的厂制预拱度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种斜拉桥桥塔处N式钢桁梁厂制预拱度设置方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0007]步骤一：确定钢桁梁各下弦杆节点的理论预拱度；
[0008]步骤二：计算下弦杆节点考虑理论预拱度后桥塔左侧第二个节段上弦杆的精确长度；
[0009]步骤三：计算桥塔位置处下弦杆节点的厂制预拱度；
[0010]步骤四：计算桥塔左右侧节段上弦杆节点间的精确长度；
[0011]步骤五：基于工厂制造精度，对桥塔左右侧节段上弦杆节点间的精确长度四舍五入后得到长度Lz(mm)，若Lz为偶数，则跨中两侧上弦杆设计长度均为Lz/2，若Lz为奇数，则跨中一侧上弦杆设计长度为(Lz+1)/2，另一侧上弦杆设计长度为(Lz
‑
1)/2。根据桥塔左右侧上弦杆设计长度，计算桥塔左右侧节段上弦杆节点坐标；
[0012]步骤六：计算桥塔附近其余下弦杆节点的厂制预拱度。
[0013]进一步，所述步骤二具体包括：
[0014]S2.1：计算桥塔左侧简单钢桁梁节段的上弦杆设计长度及下弦杆节点的厂制预拱度；
[0015]S2.2：计算桥塔左侧第二个节段上弦杆节点坐标；
[0016]S2.3：计算桥塔左侧第二个节段上弦杆的精确长度。
[0017]进一步，所述步骤三具体为：
[0018]根据工厂制造精度对桥塔左侧第二个节段上弦杆的精确长度进行四舍五入，得到其设计长度，再根据钢桁梁杆间的几何关系，计算桥塔位置处下弦杆节点的厂制预拱度。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]1)本专利技术厂制预拱度设置方法简单明确，试算次数少，计算过程无杆件内力参与计算，同时可准确模拟钢桁梁工厂制造状态下的无应力拼装过程，从而为复杂钢桁梁的加工制造提供参考；
[0021]2)本专利技术可保证桥塔支点处钢桁梁的厂制预拱度与理论预拱度吻合良好，有效减小因支点处误差导致整跨钢桁梁节段的预拱度误差，从而充分保障桥梁结构安全、提高桥梁的行车舒适度；
[0022]3)本专利技术可实现桥塔左右侧节段上弦杆的伸缩量一致，结构内力分配均匀，有效避免单个杆件内力过大的现象，结构受力更加合理，节约工程造价。
附图说明
[0023]图1为本专利技术整体工作流程图；
[0024]图2为实施例中未考虑预拱度时钢桁梁的立面布置示意图；
[0025]图3为实施例中步骤二的示意图；
[0026]图4为实施例中步骤三的示意图；
[0027]图5为实施例中步骤四的示意图；
[0028]图6为实施例中步骤五的示意图；
[0029]图7为实施例中步骤六的示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。
[0031]针对现有几何法无法计算复杂钢桁梁预拱度的不足，本专利技术提出一种斜拉桥桥塔处N式钢桁梁预拱度设置方法，可准确快捷地计算出上弦杆制造长度，获得与理论预拱度比较一致的厂制预拱度。
[0032]本实施例应用于某公铁两用特大桥，该桥为(84+144+228+240+300+120+60)m四塔三主跨矮塔钢桁梁斜拉桥，桁高15m，节间距为12m，采用N型桁。如图2所示，该图仅示意该桥部分84m边跨及228m、240m主跨桥塔位置，包含下弦节点E0～E2、E15～E23，上弦节点A0～A2、A15～A23。
[0033]如图1所示，本专利技术包括如下步骤：
[0034]步骤一：建立全桥有限元分析模型，按照规范的方法计算得到各下弦杆节点的预拱度，再考虑桥梁纵坡后即为各下弦杆节点的理论预拱度；
[0035]步骤二：如图3所示，根据现有计算方法获得桥塔左侧简单钢桁梁节段的上弦杆设计长度及下弦杆节点的厂制预拱度，基于桥塔位置处下弦杆节点E19的理论预拱度，同时根据节点E17、E19及A18围成的等腰三角形形状恒定不变，计算上弦杆节点A18坐标，根据坐标计算18#节段上弦杆的精确长度；
[0036]当只改变上弦杆长度时，由几何相容条件可知钢桁梁下弦杆、直腹杆及斜腹杆围
成的直角三角形形状恒定不变，其中下弦杆长度等于节间长度、直腹杆长度等于桁高，节点E17、E19及A18围成的等腰三角形由两个直角三角形组成，固其形状恒定不变。
[0037](1)选定钢桁梁1#节段下弦杆支点为基准点，坐标为E0(0,0)，其理论预拱度h0＝0，根据现有计算方法可获得钢桁梁1#～17#节段的上弦杆设计长度及下弦杆节点的厂制预拱度；
[0038](2)计算桥塔位置处下弦杆节点E19的横纵坐标，E19的纵坐标为该处的理论预拱度h19＝1140mm，再由E17与E19间的距离为2倍节间长度2L1＝24m，可求得E19(227.9970,1.1400)；
[0039](3)计算上弦杆节点A18的横纵坐标，A18与E17、E19间的距离均为斜腹杆长L2＝19.2094m，由此求得A18(215.9248,16.0820)；
[0040](4)已知A17(203.9311,16.0241)，根据A17、A18两点坐标求得18#节段上弦杆A17A18的精确长度为11.9938m。
[0041]步骤三：如图4所示，根据工厂制造精度对18#节段上弦杆精确长度四舍五入，得到上弦杆的设计长度，再根据节点E17、E19及A18围成的等腰三角形形状恒定不变，计算桥塔位置处下弦杆节点E19的厂制预拱度；
[0042]下弦杆节点的理论预拱度对应上弦杆的精确长度，由于存在杆件制造精度，工厂不能完全按照上弦杆的精确长度去制造，此时需要伸缩上弦杆，获得上弦杆的设计长度。上弦杆发生伸缩后，节点E17、E本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜拉桥桥塔处N式钢桁梁厂制预拱度设置方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：确定钢桁梁各下弦杆节点的理论预拱度；步骤二：计算下弦杆节点考虑理论预拱度后桥塔左侧第二个节段上弦杆的精确长度；步骤三：计算桥塔位置处下弦杆节点的厂制预拱度；步骤四：计算桥塔左右侧节段上弦杆节点间的精确长度；步骤五：基于工厂制造精度，对桥塔左右侧节段上弦杆节点间的精确长度四舍五入后得到长度Lz(mm)，若Lz为偶数，则跨中两侧上弦杆设计长度均为Lz/2，若Lz为奇数，则跨中一侧上弦杆设计长度为(Lz+1)/2，另一侧上弦杆设计长度为(Lz
‑
1)/2；根据桥塔左右侧上弦杆设计长度，计算桥塔左右侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亚成，杨舒蔚，杨松伟，张小坤，陈应陶，周宪东，姜贺，张武鹏飞，李博，吴文华，赵会平，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：