基于有限元分析的大跨径连续钢箱梁桥施工工序优化

张秀梅

国检测试控股集团上海有限公司上海 200120

摘要：总结了大跨径钢箱梁施工方法现状，分析各个施工方法的优缺点，结合实际项目，借助有限元模拟对大跨径钢箱梁的施工方法进行对比分析。研究结果表明：大跨径钢箱梁可以采用支架吊装、龙门吊提升等方法结合，可以在保证施工质量的同时有效节约成本。...

关键词：

钢箱梁施工工艺

出处：

《建筑科技》2024年2期

DOI：
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
专辑：
科学Ⅰ辑;信息科技
专题：
信息、科学;综合科技
分类号：
G90;N92

摘要：总结了大跨径钢箱梁施工方法现状，分析各个施工方法的优缺点，结合实际项目，借助有限元模拟对大跨径钢箱梁的施工方法进行对比分析。研究结果表明：大跨径钢箱梁可以采用支架吊装、龙门吊提升等方法结合，可以在保证施工质量的同时有效节约成本。

关键词：钢箱梁施工工艺

引言

近年来，随着我国交通事业的快速发展，桥梁施工方法日益增多，本文重点讨论钢箱梁桥的施工方法，并借助有限元模拟的结果对实际大跨径钢箱梁桥的施工方法进行模拟，优化施工方法。

钢箱梁桥施工方法介绍

钢箱梁在施工过程中，典型的施工方法包含吊装法、悬臂拼装法、高空滑移法、顶推施工法等多种方法[1]。

分段吊装法

分段吊装法是钢结构施工最常用施工方法，也是直接成本最低的施工方法。采用的是在钢厂预制好的钢梁，再运输至项目地点，将钢梁逐段吊装至架设完成后在通过现场焊接形成整体。

采用吊装法直接费用低，占地少，安装方便，质量可控，对吊装等施工设备需求低。但当上跨道路时，对道路通行有较大影响，封道时间较长。同时高空作业多，风险较大[2]。

悬臂拼装法

悬臂拼装法指的是在桥墩两侧设置吊架，逐段向跨中悬臂拼装预制梁构件，悬臂拼装施工包括块件的预制、运输、拼装及合龙。

悬臂拼装法可以提高生产效率，减少时间和成本。但是悬臂拼装法的悬臂支撑需要很好地控制，否则会在拼装的过程中导致零部件的损伤或者毁坏。总体来说，悬臂拼装法作为一种常用的机械装配方法，其优点仍然显著，但是需要结合具体情况进行综合考虑，以确定是否适合该方法。

高空滑移法

高空滑移法是将结构按条状单元分割，然后把这些条状单元在预先铺设的滑移轨道上，由一端滑移到另一端，就位后总拼成整体的方法。

钢箱梁滑移施工工法利用现代机械化设备和工艺，实现了快速施工，节约了时间和人力成本。采用防护措施保证施工过程的安全性，减少对施工人员的伤害风险。另一方面可以减少施工浪费，降低对环境和资源的消耗，符合可持续发展的要求

但是设备要求高，投资成本较高。对工地平整度要求高。适用范围有限，滑移法主要适用于大型混凝土结构，对于小型结构或形状复杂的结构不太适用。连续施工困难。

顶推施工法

顶推施工法在梁前端设置导梁，末端设置拼装平台，安装顶推支架分段焊接箱梁逐节顶推到位。

采用顶推法施工所需设备相对轻便，无需依赖大型吊运设备。对周围环境影响小，对通车和通航无影响，同时受周围环境的影响也小。施工所需模板数量较少，施工流程便于标准化管理。

但是顶推法施工也有自身的一些缺点，主要表现为设备承受的扭矩有限，并且施工期和运行期的内力相差不能太大，这使得顶推法更适合于跨数较多的桥梁而不适用于跨数较少的桥梁。其次，是顶推法对于桥梁的曲率也有限制，一般只适用于等高且底面是平面的桥梁。

工程概况

某大跨径钢箱梁桥跨径布置为61+121+121+87=390m。采用双向六车道（整幅）设计，标准桥宽为25.1m。连续钢箱梁采用分离式多箱结构，每个2.5~3m设置一道横隔板将箱室连接成为整体。边箱外侧腹板斜率与主线保持一致，其余腹板均为竖直布置。采用腹板高度变化来调整横坡，垫块高度来调整纵坡。支点横梁采用箱形横梁，其余横梁采用工字形横梁。

下部结构设计采用平头盖梁双柱式桥墩，立柱平面尺寸为1.5m（横桥向）×2.0m（纵桥向），桩基采用D800钻孔灌注桩。

P28~P32墩钢箱梁立面布置图如图 21所示，P31墩钢箱梁横断面布置如图 22所示。

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