某螺栓球網架鋼結構管橋加固設計

王超

摘 要：本文主要針對某螺栓球網架鋼結構管橋因長期服役引起的鋼構件材料退化、在氣候變化引起溫度變化幅度不斷增大的雙重因素作用下、對該工程處于特殊環境下進行補強加固。考慮到空間結構體系的整體穩定性對施工荷載作用比較敏感和鋼結構安裝工藝要求比較嚴格，同時兼顧加固施工不能影響結構正常使用，本結構采取新增鋼結構結構柱支托及結構頂升技術相結合的方法進行加固設計，經檢測和使用取得了較好的加固效果。

關鍵詞： 支托； 頂升； 加固設計； 空間結構

Abstract：This paper mainly aimed at a bolt ball net frame steel structure pipe bridge because of the effects of long-term service steel piece of material degradation ， under The role of double factor in climate change caused by temperature variation amplitude increasing for the project in the special environment of reinforcement. Taking into the stability of the whole space structure system sensitive to the action of construction loads and Steel structure installation process more stringent requirements. Both strengthen construction can not affect the normal use of structure.This structure take newly added steel structure structural column support and structure lifting technology combining the reinforcement design method ，the test and application has achieved good reinforcement effect.

Key words：Support ， Jacking， Lattice column，reinforcing design

1.工程概況

某管橋是輸送原水重要的設施，原結構橋梁和橋支柱均采用螺栓球網架結構體系，橫跨于河道兩岸，管橋總長度122.2米，共連續六跨，第一跨和第六跨的跨度為24米，其余4跨度均為20米，管橋網架上直徑1.2米的輸水管道共有2個伸縮節，分布在第一跨和第五跨，管橋網架結構支承體系絕對高度為15.7米。如圖1所示，該管橋因長期服役達12年之久，引起管橋構件材料退化；加上近幾年來氣候變化引起的溫度變化幅度比較大，經有關研究院進行原網架結構驗算顯示，少部分構件應力超出現行規范限制，不滿足使用要求。受建設單位的委托對該網架結構提出加固設計，同時建設單位提出加固施工不能影響輸水管道的正常輸水和對原結構進行保護的要求。

2.加固設計及處理措施

因該工程處于地理環境比較特殊，空間桿系結構構件置換及構件截面加大施工難度比較大，且施工期間不能影響輸水管道的正常工作，本工程項目采取在原管橋網架1至6支柱內均新增設1個鋼結構結構柱，格構柱現場安裝完畢后采取結構頂升技術施工工藝，以達到原網架結構卸載，降低構件應力的要求。此除險加固設計得到原網架結構設計單位認可及專家評審組的評審通過。其加固設計內容：

2.1 鋼結構格構柱托換體系的設計

根據原管橋網架施工圖紙，通過鋼結構圖紙深化軟件Tekla -Structures三維空間建模，在原管橋支柱內增設鋼結構格構柱，并進行原網架構件與格構柱構件模擬碰撞，以確定格構柱構件空間定位尺寸和頂升節點的設計。因考慮現場安裝可操作性及原網架支柱構件空間尺寸的限制因素，格構柱的截面尺寸定為105 0x1650mm，弦桿由4根159x8毫米、腹桿由5x89mm無縫鋼管或高頻焊接鋼管組成，管材材質采用Q345B。為了保護原網架結構體系避免現場電焊火花燒傷或安裝構件的擦傷和碰撞，格構柱采取螺栓連接，少部分焊件在工廠加工，新增安裝構件進行外包裝緩沖處理，全部構件進行現場組裝。

2.2鋼結構格構柱與原網架托換關系的結構力學分析

原管橋網架體系承受的靜荷載+檢修荷載+風荷載工況，由格構柱與輸水管道組成的6跨連續梁排架結構體系承受。經分析驗算顯示，輸水管道跨度最大支座處上部截面受拉應力和下部截面受壓應力為設計強度的77%；跨中下部截面受拉應力和上部截面受壓應力為設計強度的65%、跨中撓度為42.5mm、均滿足結構承載力和正常使用要求。

托換格構柱按不與原網架共同工作，格構柱獨立承受靜荷載、檢修荷載、風荷載、由溫度作用輸水管道伸縮產生的摩擦力工況的疊加作用力，經驗算格構柱滿足結構承載力和正常使用要求。

跨間管道伸縮節點處的螺桿，在靜荷載+檢修荷載工況組合作用下，經驗算螺桿可以滿足結構承載力要求。

2.3結構托換和頂升工藝

為了符合鋼結構格構柱與原網架結構托換計算模型假定條件，達到原網架支柱結構卸載的目的，經計算支柱處輸水管道的頂升高度為2毫米（施工頂升高度3毫米），頂升后進行用2毫米鋼墊片安裝就位，通過頂升技術施工工藝進行卸載以降低原網架構件在外界因素作用的應力要求。結構頂升如圖3所示。

3.加固效果

工程加固前后鋼結構管橋檢測數據無異常，達到除險加固的預期效果。

參考文獻

[1] GB5009-2001.建筑結構荷載規范[S]

[2] GB50017-2003.鋼結構設計規范[S]

[3] CECS77：98. 鋼結構加固技術規范[S]

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【文章編號】1627-6868（2017）05-0036-02