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摘要： 通过两种方法对某大桥钢导梁与钢箱梁接头处进行了受力分析的对比计算，其结果的一致性，表明结构受力是安全的。
关键词：钢导梁；钢箱梁；接头；受力分析
1 工程概况
大桥采用整体钢箱梁断面形式（见图1）。全桥钢箱梁包括主缆锚固段总长737.43m，不计主缆锚固段的钢箱梁总长685.75m。为便于制造和运输，不计主缆锚固段的钢箱梁共划分为53个梁段，分为A、B、C、D、E、F共六种类型。钢箱梁顶板采用正交异性板，钢板厚度为18mm，采用U型加劲肋加强，顶板设置2%双向横坡。钢箱梁底板包括水平底板和斜底板，底板厚度为14mm，底板加劲采用U型加劲肋。横隔板采用板式断面，标准梁段设4道横隔板。纵隔板采用板式断面，钢箱梁内共设2道纵隔板。F梁段与主缆锚固段匹配。
图1 大桥钢箱梁标准横断面（单位：mm）
钢导梁分为两肢，中心间距为18.4m，与钢箱梁纵隔板间距一致。每肢导梁均由5个节段（M5～M1）组成，导梁全长为52m。导梁采用工字形变截面钢板梁，梁高由3.348m变为1.2m，梁宽由1.88m变为0.5m。导梁M1节段根部顶、底板加宽、腹板与钢箱梁纵隔板处同高，采用高强螺栓和钢箱梁顶板以及纵隔板连接、下底板贴板焊接；两肢之间通过连接系连接为整体。
图2 大桥钢导梁与钢箱梁接头处示意图（单位：mm）
钢箱梁的顶推结构为：由北向南布置为20.75m（北锚支架）+17m（起吊跨）+40m（顶推平台）+35.5m（1#临时墩）+46.75m（2#主塔）+80m（2#临时墩）+82m（3#临时墩）+82m（4#临时墩）+82m（5#临时墩）+80m（3#主塔）+72m（6#临时墩）+48.25m+39.75m（南锚支架）。钢箱梁顶推施工临时墩布置见图3所示。
图3 钢箱梁顶推施工临时墩布置（单位：m）
2 局部计算简介
2.1 计算模型
采用MIDAS Civil 2012建立计算模型。分为两种方法进行计算：第一种方法，钢导梁和钢箱梁均采用板单元模拟，钢导梁间的连接系采用梁单元模拟；第二种方法，钢导梁和钢箱梁均采用梁单元模拟。
约束方式：顶推平台后端约束位移自由度，顶推平台前端、临时墩及主塔约束DY、DZ自由度。
2.2 荷载模拟
钢导梁和钢箱梁按板单元模拟时，由系统根据截面自动计算，根据结构实际重量考虑1.2倍的增大系数。钢导梁和钢箱梁按梁单元模拟时，钢导梁自重由系统根据截面自动计算，根据结构实际重量考虑1.4倍的增大系数。钢箱梁自重采用等效线荷载加载，A类梁段线荷载为24.42t/m，B类梁段线荷载为21.74t/m，C类梁段线荷载为21.33t/m，D类梁段线荷载为23.75t/m，E类梁段线荷载为21.77t/m，F类梁段线荷载为25.11t/m。
2.3 工况划分
每次顶推2m为一个计算工况，取钢箱梁顶推到达4#临时墩前到上4#临时墩止这个区段划分为28个工况[1]。
3 局部计算结果
3.1 第一种方法
钢导梁接头处顶板局部最大应力达137.5MPa，出现在顶板变截面内侧边缘局部区域，顶板其余位置应力在73 MPa～110MPa之间；底板局部最大应力达160.3MPa，出现在底板与钢箱梁底板连接处内侧边缘局部区域，其余位置应力在53MPa～120 MPa之间。
钢箱梁接头处顶板局部最大应力达104.8MPa，出现在拼接板外侧边缘局部区域，顶板其余位置应力在70MPa～90MPa之间；底板局部最大应力达192.9MPa，出现在贴焊板内侧边缘与U型加劲肋之间的局部区域，底板其余位置应力在80 MPa～160MPa之间。
3.2 第二种方法
钢导梁接头处最大应力达-110MPa，导梁根部变截面处最大应力为162.7 MPa。
单肢钢导梁根部最大弯矩M=3450t·m；最大剪力Q=385t。钢箱梁与导梁连接部位，简化成双工字型截面，单肢截面抵抗矩W=0.174m3，面积矩S=0.112m3，惯性矩I=0.347m4。钢箱梁端部弯曲应力σ=198.3MPa；剪应力τ=77.7MPa。
4 结语
鋼导梁与钢箱梁接头处采用栓焊结合形式，结构受力较为复杂。传统计算方法只能对整体结构受力进行计算，特殊位置的局部应力无法进行分析。采用大型有限元软件MIDAS Civil 2012能对结构受力复杂区域进行局部分析计算，但约束条件的模拟较为困难。本文通过两种方法的对比计算，表明主体结构顶推过程中钢导梁与钢箱梁接头部位受力是安全的，某大桥顶推施工的顺利完成也验证了这一结论。
参考文献：
[1]李二伟，杨威.桃花峪黄河大桥钢箱梁顶推施工钢导梁设计[J]. 现代交通技术. 2011（3）：30-32.
（作者单位：中交第四公路工程局有限公司）
关键词：钢导梁；钢箱梁；接头；受力分析
1 工程概况
大桥采用整体钢箱梁断面形式（见图1）。全桥钢箱梁包括主缆锚固段总长737.43m，不计主缆锚固段的钢箱梁总长685.75m。为便于制造和运输，不计主缆锚固段的钢箱梁共划分为53个梁段，分为A、B、C、D、E、F共六种类型。钢箱梁顶板采用正交异性板，钢板厚度为18mm，采用U型加劲肋加强，顶板设置2%双向横坡。钢箱梁底板包括水平底板和斜底板，底板厚度为14mm，底板加劲采用U型加劲肋。横隔板采用板式断面，标准梁段设4道横隔板。纵隔板采用板式断面，钢箱梁内共设2道纵隔板。F梁段与主缆锚固段匹配。
图1 大桥钢箱梁标准横断面（单位：mm）
钢导梁分为两肢，中心间距为18.4m，与钢箱梁纵隔板间距一致。每肢导梁均由5个节段（M5～M1）组成，导梁全长为52m。导梁采用工字形变截面钢板梁，梁高由3.348m变为1.2m，梁宽由1.88m变为0.5m。导梁M1节段根部顶、底板加宽、腹板与钢箱梁纵隔板处同高，采用高强螺栓和钢箱梁顶板以及纵隔板连接、下底板贴板焊接；两肢之间通过连接系连接为整体。
图2 大桥钢导梁与钢箱梁接头处示意图（单位：mm）
钢箱梁的顶推结构为：由北向南布置为20.75m（北锚支架）+17m（起吊跨）+40m（顶推平台）+35.5m（1#临时墩）+46.75m（2#主塔）+80m（2#临时墩）+82m（3#临时墩）+82m（4#临时墩）+82m（5#临时墩）+80m（3#主塔）+72m（6#临时墩）+48.25m+39.75m（南锚支架）。钢箱梁顶推施工临时墩布置见图3所示。
图3 钢箱梁顶推施工临时墩布置（单位：m）
2 局部计算简介
2.1 计算模型
采用MIDAS Civil 2012建立计算模型。分为两种方法进行计算：第一种方法，钢导梁和钢箱梁均采用板单元模拟，钢导梁间的连接系采用梁单元模拟；第二种方法，钢导梁和钢箱梁均采用梁单元模拟。
约束方式：顶推平台后端约束位移自由度，顶推平台前端、临时墩及主塔约束DY、DZ自由度。
2.2 荷载模拟
钢导梁和钢箱梁按板单元模拟时，由系统根据截面自动计算，根据结构实际重量考虑1.2倍的增大系数。钢导梁和钢箱梁按梁单元模拟时，钢导梁自重由系统根据截面自动计算，根据结构实际重量考虑1.4倍的增大系数。钢箱梁自重采用等效线荷载加载，A类梁段线荷载为24.42t/m，B类梁段线荷载为21.74t/m，C类梁段线荷载为21.33t/m，D类梁段线荷载为23.75t/m，E类梁段线荷载为21.77t/m，F类梁段线荷载为25.11t/m。
2.3 工况划分
每次顶推2m为一个计算工况，取钢箱梁顶推到达4#临时墩前到上4#临时墩止这个区段划分为28个工况[1]。
3 局部计算结果
3.1 第一种方法
钢导梁接头处顶板局部最大应力达137.5MPa，出现在顶板变截面内侧边缘局部区域，顶板其余位置应力在73 MPa～110MPa之间；底板局部最大应力达160.3MPa，出现在底板与钢箱梁底板连接处内侧边缘局部区域，其余位置应力在53MPa～120 MPa之间。
钢箱梁接头处顶板局部最大应力达104.8MPa，出现在拼接板外侧边缘局部区域，顶板其余位置应力在70MPa～90MPa之间；底板局部最大应力达192.9MPa，出现在贴焊板内侧边缘与U型加劲肋之间的局部区域，底板其余位置应力在80 MPa～160MPa之间。
3.2 第二种方法
钢导梁接头处最大应力达-110MPa，导梁根部变截面处最大应力为162.7 MPa。
单肢钢导梁根部最大弯矩M=3450t·m；最大剪力Q=385t。钢箱梁与导梁连接部位，简化成双工字型截面，单肢截面抵抗矩W=0.174m3，面积矩S=0.112m3，惯性矩I=0.347m4。钢箱梁端部弯曲应力σ=198.3MPa；剪应力τ=77.7MPa。
4 结语
鋼导梁与钢箱梁接头处采用栓焊结合形式，结构受力较为复杂。传统计算方法只能对整体结构受力进行计算，特殊位置的局部应力无法进行分析。采用大型有限元软件MIDAS Civil 2012能对结构受力复杂区域进行局部分析计算，但约束条件的模拟较为困难。本文通过两种方法的对比计算，表明主体结构顶推过程中钢导梁与钢箱梁接头部位受力是安全的，某大桥顶推施工的顺利完成也验证了这一结论。
参考文献：
[1]李二伟，杨威.桃花峪黄河大桥钢箱梁顶推施工钢导梁设计[J]. 现代交通技术. 2011（3）：30-32.
（作者单位：中交第四公路工程局有限公司）