角为61°。
[0046] 根据下表1、2(图4、图5)的弯矩包络表，在Om~120m处受过墳控制，120m~160m 处受悬臂状态控制，即导梁受过墳控制，主梁受最大悬臂控制。并且0~60m弯矩约是160m 处弯矩的四分之一，梁的抗弯截面系数W与梁高的平方成正比，因此前60m导梁的高度设为 主梁高的一半，即可满足要求。
[0047]因为斜杆最优倾角为61°，并且要求导梁的步距一致，全桥范围内能够同时起顶 倒滑块，实现各点倒滑块的协调一致，导梁变截面后的节间长度应为主梁节间长度的二分 之一、=分之一，其相应高度也为主梁的二分之一、=分之一，根据包络图确定导梁变截面 的高度为原高度的二分之一最为合理。
[0048] 申请人经过实践证明，第一导梁段dl的导梁高度与节间长度之比为9 ;5,而等于 第二导梁段d2的导梁高度与节间长度之比为9:10、9 ;8和9:4,其它参数相同分别加工 120mS组导梁，均不能实现最大净悬臂160m及最大跨度180m过墳。斜杆倾角为55。和 65°，其它参数相同分别加工120m两组导梁，也均不能实现最大净悬臂160m及最大跨度 180m过墳。另外，第一导梁段dl的导梁高度为第二导梁段d2的导梁高度的1/3和2/3,其 它参数相同分别加工120m两组导梁，同样均不能实现最大净悬臂160m及最大跨度180m过 墳。
[0049] 3、各杆件截面选择。
[0050] 根据导梁总体受力，悬臂状态结构弯矩包络图为=角形，过墳期间各截面受弯包 络图为梯形，综合导梁各工况，最终选择受弯包络图为梯形，导梁刚度按近似梯形变化。
[0051] 表1弯矩剪力汇总表
[0053] 为便于对比导梁及前端主梁受力，W导梁受力W10位置过墳为基数1，各位置受 力与之对比，受力随导梁长度变化而呈增加趋势。各比值如下表2所列：
[0054] 表2弯矩弯力倍率关系表
[0057] 4、钢导梁整体刚度的平缓过渡。导梁前端刚度相对较小，统一高度的选择导致 前端结构高，而杆件截面偏弱，容易引起失稳及结构振动。适当降低节间整体尺寸是不二 选择，为调整整体协调性，将高度及节间长度缩小至后端一半，即后端高度18m，节间长度 20m，变化为巧高9m，节点长度10m，两段之间导梁若采用IOm进行变化，则各杆件截面变化 快，刚度突变较大，容易引起应力集中，对整体结构不利，导梁上弦巧高变化段长25m。整体 结构刚度EI，E为钢材的弹性模量，惯性矩I>AR2,与杆件中性轴距离成平方关系，单个杆 件截面成正比。
[0058]5、导梁横向刚度的选择。钢巧梁h及导梁主要受自重影响，巧架竖向刚度为主要 控制，但同时沿海地区风力较大，瞬时风力达12级，运样要求导梁的横向刚度很大，在即满 足横向稳定性，又合理的利用主巧截面抵抗侧弯，横向高宽比选择为黄金分割点，导梁宽度 即为18mX0. 618 = 11. 124m，取整宽度选用11m。
[0059] 6、导梁抗扭设计
[0060] 顶推施工过程中，各支点高差及风力将对导梁带来扭曲，在导梁结构中，增设抗扭 剪刀撑，提高结构整体稳定性。导梁在斜杆nlml、n3m3、n5m5、n7m7、n9m9的腹杆面内设置 抗扭剪刀撑，其中因巧高变化，为提高导梁不同结构部位的抗扭能力，对于变高度后的抗扭 口架做出调整，实际使用两道剪刀撑。如图6、7所示，结构形式nlml、n3m3、n5m5即第一导 梁段dl内使用抗扭第一剪刀撑，n7m7、n9m9即第二导梁段d2内使用抗扭第二剪刀撑，如图 所示，第一剪力撑为一组X形杆连接在两巧片相对应的两斜杆与上、下弦杆gl、g2的交叉点 之间。第二剪力撑在同一斜杆位置处设置上下两个，分别连接在两相对应的斜杆中部与上 弦杆gl的交叉点之间及中部与下弦杆g2的交叉点之间。第二剪力撑处的两对应斜杆中部 连接有横撑。当风力较大时，由于第二导梁段d2受力状况复杂，且承受力较大。而第二剪 力撑设置在n7m7、n9m9处或间隔设置。原有结构的第二剪力撑刚度较大，抗扭作用较大，当 地风力较大时，第二导梁段d2上所承受的扭力会传递给未设置第二剪力撑的节段，未设置 第二剪力撑的节段承受较大的扭力，稳定性减弱。因此，作为本实施例的一个优选示例，上 端的第二剪力撑中部的交叉连接点位置靠近上弦杆gl，下端的第二剪力撑中部的交叉连接 点位置靠近下弦杆g2。试验证明，其抗扭作用减弱，增加了导梁整体的抗扭能力。
[0061] 7、节点板加强。
[0062] 导梁各杆件受力拉压交替变换，上、下弦杆gl、g2整体节点板受力相当复杂。在设 计阶段，上、下弦杆gl、g2各节点板均采用局部加厚措施，斜杆腹板与节点板隔板连接，同 时考虑施工操作问题，人孔设置在隔板中间，隔板两翼向下延伸至弦杆顶板，因导梁为临时 构件，高强螺栓施工中预紧力松弛可能性极小，不需要将人孔留下作为进行其他观测加固 的孔道，因此，可对已完成节点板的预留孔桐进行封闭，将已完成高强螺栓的隔板人孔进行 贴钢板焊堵，恢复其强度刚度，提高节点板的面外稳定性。还可W对节点板内部加强，在已 完成节点的节点板内侧焊接钢板；也可W在节点板的外侧没有螺栓布置的部位焊接钢板。 通过W上方法可W显著提高节点板的稳定性。
[0063] 8、前端预拱度设置 W64] 利用导梁上弦杆glm9ml0、mlOmll、^根杆件在加工时，加工长度减短 30mm，其余各杆件长度及拼接板不变，实现导梁最前端500mm的预拱度，达到顺利支撑到下 一个墳滑块上的效果。
[0065] 本发明实施例所制备的钢导梁利用主桥钢巧梁h40m，设计导梁120m实现最大净 悬臂160m，最大跨度180m的过墳。通过优化各杆件之间的角度，利用近似等边S角形最优 角度解决结构自重要求轻，刚度要求大，截面刚度随不同部位受力状态变化的突出矛盾。
[0066] 为解决自重需求与刚度要求之间的矛盾，利用Q370姐钢材高强度的特性降低结 构自重，利用整体截面变高和杆件截面尺寸的变化实现导梁刚度随结构受力大小变化，利 用两个小节间实现整体巧高变化，实现整体刚度平缓过渡。
[0067] 本项目导梁设计对于巧高变化后杆件分布重新调整，节间长度适应巧高，充分利 用了杆件的抗剪和轴压综合能力。综合考虑梁的纵向刚度和横向稳定，高宽比选择为黄金 分割点比例。
[0068] 利津为沿海地区，施工期间风力较大，结构施工高度达34m，最大瞬时风力达12 级，对横向结构刚度要求高。按照间隔节间设置抗扭剪刀撑，提高钢导梁整体稳定性。
[0069] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例；本领域的普通技术人员可W理解：在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可W对运些实施例进行多种变化、修改、替换和变型；本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种大跨度钢桁梁顶推用钢导梁，包括导梁主体，导梁主体包括两片桁片单元，桁片 单元包括上弦杆、下弦杆和若干个斜杆，若干个斜杆在上弦杆、下弦杆之间呈"W"形设置，其 特征在于，所述导梁主体包括前端的第一导梁段、后端的第二导梁段，第一导梁段与第二导 梁段之间通过第三导梁段连接一起，所述第三导梁段为高度渐变段，所述第一导梁段、第二 导梁段均由若干个节段组成，节段之间的距离形成节间长度，所述第一导梁段的导梁高度 与节间长度之比等于第二导梁段的导梁高度与节间长度之比，且第一导梁段的导梁高度小 于第二导梁段的导梁高度。2. 根据权利要求1所述的大跨度钢桁梁顶推用钢导梁，其特征在于，所述导梁高度与 节间长度之比为9:5。3. 根据权利要求1或2所述的大跨度钢桁梁顶推用钢导梁，其特征在于，所述第一导梁 段的导梁高度为第二导梁段的导梁高度的1/2。4. 根据权利要求1所述的大跨度钢桁梁顶推用钢导梁，其特征在于，所述第一导梁段 和第二导梁段的上下平联处的杆件连接结构相同。5. 根据权利要求1所述的大跨度钢桁梁顶推用钢导梁，其特征在于，所述上下平联处 由两个平联杆件按照十字交叉法连接。6. 根据权利要求1所述的大跨度钢桁梁顶推用钢导梁，其特征在于，所述第三导梁段 具有两个节段。7. 根据权利要求1所述的大跨度钢桁梁顶推用钢导梁，其特征在于，还包括若干个剪 力撑，所述剪力撑设置在所述两桁片单元的相对应的斜杆之间，且桁片单元上倾斜方向相 同的斜杆间隔设置所述剪力撑。8. 根据权利要求1-7任一项所述的大跨度钢桁梁顶推用钢导梁，其特征在于，所述导 梁本体下弦杆长度为120m，上弦杆总长度为125m，导梁本体宽度为11m;第一导梁段的长度 为40m，导梁高度为9m，节间长度为10m，第二导梁段的长度为60m，导梁高度为18m，节间长 度为20m，第三导梁段下弦长度为20m，第三导梁段上弦长度25m; 所述导梁本体靠近待安装的钢桁梁的至少一节上弦杆长度减短； 所述第二导梁段的两桁片的杆件箱型截面，其余杆件为工字型截面； 导梁本体杆件均采用Q370qD钢材制作。
【专利摘要】本发明公开了一种大跨度钢桁梁顶推用钢导梁，包括导梁主体，导梁主体包括两片桁片单元，桁片单元包括上弦杆、下弦杆和若干个斜杆，若干个斜杆在上弦杆、下弦杆之间呈“W”形设置，所述导梁主体包括前端的第一导梁段、后端的第二导梁段，第一导梁段与第二导梁段之间通过变截面的第三导梁段连接一起，所述第一导梁段、第二导梁段均由若干个节段组成，节段之间的距离形成节间长度，所述第一导梁段的导梁高度与节间长度之比等于第二导梁段的导梁高度与节间长度之比，且第一导梁段的导梁高度小于第二导梁段的导梁高度。本发明可以设计导梁120m实现最大净悬臂160m，最大跨度180m的过墩。
【IPC分类】E01D21/06
【公开号】CN105369743
【申请号】CN201510685452
【发明人】周洪顺, 杨超, 张奉春, 栾昌信, 李伟, 王永强, 王希岗, 杨文良, 王海周
【申请人】中铁十四局集团第三工程有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月20日