【正文】 及車輛載重日益增加，現(xiàn)役鋼橋中有相當一部分已滿足不了承載能力和使用性能上的運營要求。為了能滿足當前和今后的運輸發(fā)展需要，提高橋梁設(shè)計荷載等級勢在必行，這就需要對鋼橋進行加固改造。其中前種方法實際運用較多，理論和技術(shù)也相對比較成熟。預(yù)應(yīng)力加固鋼橋方面的實踐在我國寥寥可數(shù)。而在國外預(yù)應(yīng)力加固鋼桁架橋已經(jīng)被廣泛的運用了。英國的 Monmouth 鐵路橋是一個上承式的鍛鐵桁架橋，其跨度為。但是后來箱形截面內(nèi)部產(chǎn)生嚴重腐蝕，導(dǎo)致橫截面面積減小。鋼筋對稱地布置在弦桿的 周圍，并在距離為 的兩個裝配焊接錨固區(qū)間進行張拉。預(yù)應(yīng)力增加了 的反拱度。為避免鋼筋腐蝕，將其包裹在外包塑料的密封材料中，并將張拉端突出的螺紋端也用塑料套管進行保護。它既是本專業(yè)學(xué)生在教師指導(dǎo)下運用所學(xué)知識與技能解決具體問題的一次初步嘗試，又是本專業(yè)學(xué)生走向工作崗位前的一次“實戰(zhàn)演習(xí)”。 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 8 （ 2）勇于創(chuàng)新，并能正確地將獨創(chuàng)精神與科學(xué)態(tài)度相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、謙虛謹慎的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的科學(xué)品質(zhì)。 工程概況 此鋼桁梁橋 是一座上承式鋼桁梁橋。每跨鋼橋是由兩個主桁片組成，通過上下平縱聯(lián)、中間橫聯(lián)、端橫聯(lián)等構(gòu)件將兩片桁架連接成空間整體。桁架從端部起每隔 8m 在上弦節(jié)點處安裝有橫梁 ,橫梁高 ，縱梁安裝在鋼橫梁上，縱梁中心距為 2m，梁高。預(yù)應(yīng)力混凝土橋跨是由兩片 的預(yù)應(yīng)力混凝土 T 型梁通過濕接縫和橫隔板相連 組成的。其中 1 號 重力式橋墩高 ，2 號重力式 橋墩高 ，基礎(chǔ)均為矩形截面的沉井基礎(chǔ)。 荷載：該橋設(shè)計荷載采用中 — 活載，基本風(fēng)壓強度取 800Pa，恒載，搖擺力，制動力，橫縱向風(fēng)力 。 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 9 近年來隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，鐵路運輸量大大增加，列車荷載也隨之增大，由于該橋建于 上世紀六十年代，建設(shè)年代早，服役時間長，無電氣化設(shè)施，設(shè)計荷載值也偏低，而今荷載增大車速提高，該橋出現(xiàn)承載力和橫向剛度不足等安全隱患。經(jīng)采用有限元結(jié)構(gòu)軟件建模檢算分析，該橋橫向剛度偏低，還有部分桿件和節(jié)點板承載力不足，遠不能滿足重載運輸?shù)囊?，因此需要進行加固改造。 設(shè)計主要內(nèi)容 1．計算內(nèi)容 1）橋梁整體結(jié)構(gòu)豎向承載能力檢算 2）鋼桁梁橋豎向承載力加 固方案的選定 3）結(jié)構(gòu)加固前后的整體承載力計算； 4）加固前后各個桿件 及節(jié)點板 的內(nèi)力和應(yīng)力計算。 本設(shè)計中采取對于采取增加支墩的加固方法，因橋梁所處的地方河溝較窄，河面距離橋跨結(jié)構(gòu)下部有將近九十多米的高差，在此處進行下部結(jié)構(gòu)的施工場地狹小且施工設(shè)備運到溝底相當困難。橋面系主要由縱梁、橫梁及縱 梁之間的連接系組成。該橋的縱梁安置于橫梁的上翼緣上。主桁兩端的端豎桿下方還安裝有兩片起重橫梁，其與主桁上弦桿節(jié)點處的橫梁尺寸一樣。上弦桿包括桿件 X1 ，X2 ， X3，下弦桿包括桿件 X4， X5 ,斜桿包括桿件 F1， F2， F3， F4，豎桿包括 S1， S2， S3， S4。 主桁的端部有端橫聯(lián)，中間每處的豎桿安裝有中橫聯(lián)。桿件截面具體組成如下表 11： 表 11 桿件截面組成表 桿件 圖示 尺寸 1F 桿 4 200 120 12?? ? ? 腹 1 420 10? ? ? ? 翼 2 600 12? ? ? ? cm? 2F 桿 （綴板厚10mm） 24 200 16?? ? cm? 2X 桿 4 200 120 12?? ? ? 腹 1 420 10? ? ? ? 翼 2 600 14? ? ? ? cm? 3X 桿 4 200 120 12?? ? ? 腹 1 410 14? ? ? ? 翼① 2 600 9? ? ? ? 翼② 2 600 12? ? ? ? cm? 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 13 2S 4S 桿 （空綴 ） 4 140 90 10?? ? ? 288mA cm? 3S 桿（實腹） 4 150 100 14?? ? ? 腹 1 430 9 3625? ? ? ? ? cm? 5X 桿（實腹） 4 200 120 12?? ? ? 4 600 9? ? ? 1 410 14? ? ? cm? 1S 桿（實腹） 4 150 100 14?? ? ? 1 430 9 3625? ? ? ? cm? 1X 桿 4 200 120 12?? ? ? 1 420 9? ? ? 2 600 9? ? ? cm? 4X 桿 4 200 120 12?? ? ? 1 420 9? ? ? 2 600 9? ? ? cm? 3F 桿 24 90 10?? ? 2 440 12? ? ? cm? 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 14 4F 桿 （綴板厚10mm） 4 200 120 12?? ? ? cm? 上下平縱聯(lián)桿件截面組成及尺寸表 表 12 上平縱聯(lián)桿件截面表 15? 綴板厚 16mm 寬 210mm 4 75 75 8?? ? ? 11? 綴板厚 16mm 寬 210mm 4 75 75 8?? ? ? 16? 19? 綴板厚 16mm 寬 210mm 4 75 75 8?? ? ? 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 15 17? 綴板厚 16mm 寬 210mm 4 75 75 8?? ? ? 18? 綴板厚 16mm 寬 210mm 4 75 75 8?? ? ? 橫撐 20? 綴板厚 16mm 寬 210mm 4 100 75 8?? ? ? 表 13 下平縱聯(lián)桿件截面表 22? 綴板厚 10mm 高 130mm 2 140 90 10?? ? ? 21? 14? 填板厚 10mm 高 100mm 2 120 80 12?? ? ? 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 16 23? 填板厚 10mm 高 100mm 2 120 80 12?? ? ? 端、中橫聯(lián)桿件截面組成及尺寸表 表 14 端橫聯(lián)斜桿截面組成表 1H? 綴板厚 10mm 高 130mm 表 15 端橫聯(lián)下方起重橫梁 1H 截面組成表 4 100 100 12?? ? ? 1 1440 10?? cm? cm? cm? 表 16 中橫聯(lián)桿件截面組成表 5H? 綴板厚 10mm 高 130mm 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 17 6H? 綴板厚 10mm 高 80mm 7H? 綴板厚 10mm 高 110mm 縱橫梁截面組成及尺寸表 表 17 縱梁、橫梁截面組成表 橫梁截面圖 及栓孔位圖 4 100 100 12?? ? ? 1 1440 10?? 縱梁截面圖 及栓孔位圖 4 150 100 14?? ? ? 1 1440 9?? 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 18 縱梁間橫聯(lián)桿件截面組成及尺寸 表 18 縱梁間橫向聯(lián)結(jié)系桿件截面組成（尺寸單位： mm） Z12 Z13 填板厚 12 Z14 90 90 10? ? ? Z15 90 90 10? ? ? 小結(jié) 本章對全橋的桿件進行了系統(tǒng)的編號并對尺寸和拼接構(gòu)成進行了提取，一一將其列表以方便以后章節(jié)的檢算與設(shè)計。 1X ， 4X 桿件計算如下： 圖 21 毛截面積： 22 6 0 0 . 9 4 2 0 . 9 4 1 8 . 8 1 . 2 4 1 2 1 . 2 2 9 3 . 6 4mA c m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對 x 軸慣性矩： 3 3 3 60 42 18 .8 12 4 ( 18 .8 11 ) 4 ( 12 5 )12 12 12 12xI ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 對 y 軸慣性矩： 3 3 3 3220. 9 42 60 0. 9 18 .8 1. 2 1. 2 122 4 ( 18 .8 1. 2 21 .5 ) 4 ( 12 1. 2 16 .1 )12 12 12 12yI ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 242 6 0 0 . 9 2 2 . 5 5 1 1 7 8 2 8 . 1 2 cm? ? ? ? ? 栓孔損失慣性矩： cm?? cm?? 得凈截面慣性矩： cm? cm? 2X 桿件計算如下： 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 20 圖 22 毛截面積： 22 6 0 1 . 4 4 1 8 . 8 1 . 2 4 1 2 1 . 2 4 2 3 5 7 . 8 4mA c m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對 x 軸慣性矩： 3 3 3 32242 1 1. 4 60 1. 2 18 .8 12 1. 22 2 4 ( 1. 2 18 .8 11 .1 ) 4 ( 12 1. 2 1. 1 )12 12 12 12xI ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 對 y 軸慣性矩： 3 3 3221 42 60 18 .8 ( 60 22 .3 ) 4 ( 18 .8 21 )12 12 12yI ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 124 ( 12 ) cm?? ? ? ? ? ? 栓孔損失慣性矩： cm?? cm?? 得凈截面慣性矩： cm? cm? 3X 桿件計算如下： 圖 23 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 21 毛截面積： 24 ( 2 0 1 2 1 . 2 ) 1 . 2 4 1 1 . 4 2 6 0 0 . 9 2 6 0 1 . 2 4 5 7 . 2 4mA c m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對 x 軸慣性矩： 3 3 3223344 1 1 . 4 1 0 . 8 1 . 2 1 . 2 2 04 4 1 0 . 71 2 1 2 1 20 . 9 6 0 1 . 2 6 0 = 8 9 8 9 4 . 2 61 2 1 2xIcm? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ?（ + 1 0 . 8 1 . 2 1 . 3 ） （ + 2 0 1 . 2 ） +2 2 對 y 軸慣性矩： 3 3 322332 2 41 . 4 4 1 1 . 2 1 0 . 8 2 0 1 . 24 ( 1 . 2 1 0 . 8 1 4 . 3 ) 4 ( 1 . 2 2 0 2 0 . 3 )1 2 1 2 1 26 0 0 . 9 6 0 1 . 22 ( 6 0 0 . 9 2 1 . 3 5 ) 2 ( 6 0 1 . 2 2 2 . 4 ) 1 8 0 2 4 6 . 5 5 c m1 2 1 2yI? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 栓孔損失慣性矩： cm?? cm?? 得凈截面慣性矩： cm? cm? 5X 桿件計算如下： 圖 24 毛截面積： mA? 24 ( 20 12 1. 2) 1. 2 4 60 0. 9 41 1. 4 42 1. 24 cm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對 x 軸慣性矩： 3 3 32241 10 .8 204 4 10 .712 12 12xI ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?（ +1 0. 8 1. 2 ） + （ +2 0 1. 2 ） +重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設(shè)計 22 3 40. 9 60 = 79 09 4. 2512 cm??4 對 y 軸慣性矩： 3 3 322332 2 41 . 4 4 1 1 . 2 1 0 . 8 2 0 1 . 24 1 4 . 6 4 2 0 . 61 2 1 2 1 26 0 0 . 9 6 0 0 . 9( + 6 0 0 . 9 2 1 . 6 5 ) + ( + 6 0 0 . 9 2 2 .